1、 装备与实例装备与实例2 23 3控压钻井技术介绍控压钻井专用装备1 1设计与应用实例压力测量仪器（PWD）自动控制软件回压补偿系统自动节流管汇旋转控制头液气分离器控压钻井装备种类 DAPC Atbalance Schlumberger 2008年国际石油十大科技进展 强调自动调节回压、动态控制，追求井底压力稳定性和连续性MFC Weatherford 2010年国际石油十大科技进展 集成控制，模块化；强调微流量监测控制，能在小于80L时检测到溢流，并可在2分钟内控制溢流，使总溢流体积小于800L CBHP MPD Halliburton 自动化、反应迅速、控制精度高，4级控制，可根据控压精度
2、选择不同控压型式，井口回压自动控制最高能达到0.35MPa的精度Total Control Driller MPO 2009年新出现的控压钻井型式 CBHP MFC MPD 中石油钻井院、川庆、西部钻探MPD设备等级配备（IADC）增强型MPD 自动节流MPD 手动节流MPD 增加溢流/漏失 监测MPD 基本MPD 基本的MPD只需要一个旋转控制装置（RCD）和引导回流的连通管汇。增加“回流监测”，在钻井液出口增加流量计以增强早期溢流和漏失监测的能力，并且能够确定流动异常是否是真的发生了溢流、漏失或一些其它现象。手动节流MPD在返出液流通道上使用流动节流阀作为附加的控制点，提供了一个易于控制的
3、变量：节流阀的外加压力，或地面回压。采用自动控制系统来控制地面回压，通过使用各种数据来自动操纵节流管汇，软件与节流阀的（PLC）交互，从而控制机械装置来调节节流阀。增强的MPD技术通常使用动态方法来控制井筒压力。增加连续循环系统和降ECD工具。1级2级3级4级5级控压钻井流程l2012年，入选“中国石油十大科技进展”获批“国家战略性创新产品”中国石油天然气集团公司“科技进步一等奖”第十四届中国国际高新技术成果交易会“优秀产品奖”l2013年，中国石油和化学工业联合会“科学技术特等奖”中油钻井院PCDS-精细控压钻井系统 2011年中国石油集团钻井工程技术研究院依托国家科技重大专项“窄密度窗口安
4、全钻井技术及装备”的攻关研究，完成了PCDS-精细控压钻井系统的研制。精细控压钻井系统构成自动节流管汇系统回压泵系统液气控制系统监测及自动控制系统自动控制软件实时控制服务器实时控制服务器系统数据采集、通信系统数据采集、通信井下压力计算井下压力计算设备动作控制设备动作控制钻井安全监控钻井安全监控设备工作状态监控设备工作状态监控实时数据库实时数据库应用程序服务器应用程序服务器控压钻井设计控压钻井设计系统数据接收处理系统数据接收处理控压钻井设计模拟控压钻井设计模拟控压钻井实时工况模拟与监控控压钻井实时工况模拟与监控控压钻井数据库控压钻井数据库自动控制及软件系统整体布局 参数输入输出模块安全保护系统设
5、计各工序无扰动切换数据库功能 自动控制软件具有钻井流体力学实时计算与修正、设备与阀件自动监控与操作、安全保护与报警和实时参数曲线生成与记录等功能。自动控制软件模块构成和功能液气分离器液气分离器震动筛泵泥 浆 罐泥 浆 罐自动节流管汇自动节流管汇回压泵回压泵PWD止回阀止回阀井控节流RCD控制中心控制中心123456123456自动节流管汇回压泵系统PWD仪器液气分离器连续循环系统工艺及软件系统精细控压钻井系统现场设备连接控压钻井现场设备连接形式井口装置井口装置回压泵、自动节流管汇、液气分 离器的连接。除常规钻井设备外，控压钻井还需如下设备旋转控制系统 实时调节井口回压，满足井底压力稳定的需求自
6、动节流管汇系统进口自动节流阀，压力35MPa，精度0.2MPa进口压力变送器，压力69MPa，精度0.001MPa进口高精度质量流量计，压力14MPa，精度1高精度手动控制装置1、额定压力:35MPa 节流精度:0.2MPa 工作压力:14MPa 较高的额定压力和工作压力，确保施工安全。精确的节流精度达到精确控压的效果。2、主、备、辅三个节流通道，气动平板阀快速切换节流通道。主、备节流通道快速切换，处理应急状况。辅助节流通道，确保在接立柱时产生较小的井底压力波动。3、作业过程中具有在线维护功能。4、设备动作迅速，平稳。5、抗H2S设计。PCDS-1自动节流管汇性能 循环中断时，建立地面循环，补
7、偿循环压耗，保持井底压力的稳定。回压补偿系统回压补偿系统性能1、额定排量12L/s，大排量回压补偿，确保节流精度和减少井底压力波动。2、额定压力:35MPa，确保施工安全。3、全自动操作控制和自动节流管汇具有联动功能。4、具有手动操作功能。5、高精度入口流量、压力监测。6、输出流量稳定。7、泵体自带灌注系统。灌注泵、压力表、流量计三缸柱塞泵手动控制柜中央控制室PWD止回阀 控压钻井装备与技术应钻井需求而生，来自于美国，由几大石油技术服务公司所控制，国内的CBHP与MFC装备已经研究，应用推广成功，但双梯度钻井装备在国内还没有起步，将制约中国深海钻井技术。控压钻井装备的发展控压钻井装备集机、电、
8、液、气、自动控制技术于一体，同时也是控压钻井工艺技术的载体，不同于其它钻井设备。2 23 3控压钻井技术介绍控压钻井专用装备1 1应用实例应用实例l井控风险评价井控风险评价 -是否存在异常压力圈闭？是否存在异常压力圈闭？-是否含有硫化氢？是否含有硫化氢？-复杂地层评价复杂地层评价-是否存在窄密度窗口？是否存在窄密度窗口？-漏失严重？漏失严重？-低钻速？低钻速？-井壁稳定性？井壁稳定性？控压钻井设计控压钻井设计-钻速是否提高？钻速是否提高？-复杂是否减少？复杂是否减少？-井控是否更加安全？井控是否更加安全？控压钻井方案设计控压钻井方案设计确定起始密度；确定起始密度；先采取微流量控制模式；先采取微
9、流量控制模式；溢流用微流量与井底恒压模式交替；溢流用微流量与井底恒压模式交替；井漏用井底恒压模式；井漏用井底恒压模式；边漏边钻、边喷边钻用井底恒压控制模式；边漏边钻、边喷边钻用井底恒压控制模式；接卸单根接卸单根/立柱用井口恒压模式；立柱用井口恒压模式；起下钻用井底恒压模式。起下钻用井底恒压模式。关键点：无论有没有关键点：无论有没有PWDPWD控压钻井方案设计控压钻井方案设计控压钻井方案设计控压钻井方案设计l一、基础数据一、基础数据l二、控压钻井应用目的二、控压钻井应用目的l三、控压钻井前的准备工作三、控压钻井前的准备工作l四、控压钻井专用设备清四、控压钻井专用设备清l五、控压钻井井口装置和地面
10、连接五、控压钻井井口装置和地面连接l六、控压钻井设备安装、试压及调试六、控压钻井设备安装、试压及调试l七、控压钻井液性能七、控压钻井液性能l八、控压钻井工艺八、控压钻井工艺l九、控压钻井作业程序九、控压钻井作业程序l十、控压钻井应急程序十、控压钻井应急程序l十一、控压钻井终止条件十一、控压钻井终止条件l十二、控压钻井作业人员及岗位分工十二、控压钻井作业人员及岗位分工以关东地区井为例：以关东地区井为例：控压钻井方案设计控压钻井方案设计开钻次序开钻次序井井 深深m m钻头钻头尺寸尺寸mmmm套管尺寸套管尺寸mmmm套管下入套管下入地层层位地层层位套管下套管下入深度入深度m m一开一开271444.
11、5339.7明化镇组明化镇组270二开二开2422311.1244.5沙三段沙三段2420三开三开3980215.9139.7孔二段孔二段3970井身结构井身结构以关东地区井为例：以关东地区井为例：控压钻井方案设计控压钻井方案设计控压钻井参数设计表井段井段压力压力系数系数钻井液钻井液密度密度g/cm3钻井液钻井液排量排量L/s井口回压井口回压MPa环空环空压耗压耗MPaECDg/cm32422-26751.081.203001.371.25511.371.29621.381.33761.381.5012675-39001.081.383002.941.44112.941.48822.951.5
12、1662.951.616以关东地区井为例：以关东地区井为例：根据计算结果，优选钻井液密度根据计算结果，优选钻井液密度1.20g/cm1.20g/cm3 3，排，排量量28L/s28L/s，井口不控制回压钻进。发现出口流量增，井口不控制回压钻进。发现出口流量增加立即通知司钻停止钻进，关井求地层压力，以实加立即通知司钻停止钻进，关井求地层压力，以实际地层压力确定新的钻井液密度，调整各参数进行际地层压力确定新的钻井液密度，调整各参数进行控压钻进。控压钻进。以关东地区井为例：以关东地区井为例：控压钻井方案设计控压钻井方案设计 该井由于邻井注水井压力的影响，该井可能存该井由于邻井注水井压力的影响，该井可
13、能存在异常高压，考虑到溢流、漏失等问题，分别在两在异常高压，考虑到溢流、漏失等问题，分别在两个层段使用不同钻井液密度钻进，个层段使用不同钻井液密度钻进，2422-2675m2422-2675m，使，使用用1.201.201.22g/cm1.22g/cm3 3的钻井液钻进，采取微流量模式的钻井液钻进，采取微流量模式钻进；钻进；2675-3900m2675-3900m，使用，使用1.221.221.43g/cm1.43g/cm3 3的钻井的钻井液钻进，根据溢漏情况，采取微流量和井底恒压模液钻进，根据溢漏情况，采取微流量和井底恒压模式钻进，井口回压不超过式钻进，井口回压不超过7MPa7MPa。以关东
14、地区井为例：以关东地区井为例：控压钻井方案设计控压钻井方案设计（一）钻塞、试钻进（一）钻塞、试钻进1 1、钻塞完后，停止钻进，大排量循环携水泥块等，确保井底干净后起钻。、钻塞完后，停止钻进，大排量循环携水泥块等，确保井底干净后起钻。2 2、控压钻井前，由建设单位组织相关单位进行控压钻井前的验收。、控压钻井前，由建设单位组织相关单位进行控压钻井前的验收。3 3、控压钻井演练与测试，求取数据，校正水力学控制模型。、控压钻井演练与测试，求取数据，校正水力学控制模型。（1 1）钻头下至在套管鞋处使用密度）钻头下至在套管鞋处使用密度1.20g/cm1.20g/cm3 3的控压钻井泥浆，循环均匀，为确的控
15、压钻井泥浆，循环均匀，为确保通过自动节流管汇的泥浆不至堵塞质量流量计，应在振动筛处观察无大块返出保通过自动节流管汇的泥浆不至堵塞质量流量计，应在振动筛处观察无大块返出颗粒后切换至节流通道。颗粒后切换至节流通道。（2 2）按照设计参数试钻进）按照设计参数试钻进5 5m m。（3 3）进行接单根作业演习和调试。）进行接单根作业演习和调试。（4 4）进行带压起下钻演习，摸索起下钻速度、补压之间的匹配关系。）进行带压起下钻演习，摸索起下钻速度、补压之间的匹配关系。（5 5）根据钻进情况决定是否替入压井液或进行控压起下钻。）根据钻进情况决定是否替入压井液或进行控压起下钻。控压钻井方案设计控压钻井方案设计
16、控压钻井作业程序控压钻井作业程序（二）控压钻进作业（二）控压钻进作业1 1、严密监视出口流量、密度变化，及时通知钻井队，并根据当前工、严密监视出口流量、密度变化，及时通知钻井队，并根据当前工况综合判断，在系统检测到出口连续况综合判断，在系统检测到出口连续20s20s累计溢流累计溢流80L80L以上，综合判断以上，综合判断出现溢流，开始逐渐增加井口回压，抑制溢流，同时停止钻进，保持出现溢流，开始逐渐增加井口回压，抑制溢流，同时停止钻进，保持循环；排出受侵泥浆后，在逐渐降低井口回压，确定地层压力后，合循环；排出受侵泥浆后，在逐渐降低井口回压，确定地层压力后，合理调整井口回压和钻井液密度，保持井底压
17、力当量循环密度在合适的理调整井口回压和钻井液密度，保持井底压力当量循环密度在合适的范围内。范围内。2 2、钻井队和录井队加密坐岗观察并及时相互沟通，持续坐岗，观察、钻井队和录井队加密坐岗观察并及时相互沟通，持续坐岗，观察读取液面。读取液面。控压钻井方案设计控压钻井方案设计控压钻井作业程序控压钻井作业程序（三）控压接单根程序（三）控压接单根程序1 1、单根、单根/立柱钻完后，停钻、循环，各项参数正常后，司钻告知控压工程师准立柱钻完后，停钻、循环，各项参数正常后，司钻告知控压工程师准备接单根。下放钻具要缓慢，避免产生过大的井底压力波动。备接单根。下放钻具要缓慢，避免产生过大的井底压力波动。2 2、
18、启动回压补偿装置，调整压力与钻进时回压一致，准备进行压力补偿。、启动回压补偿装置，调整压力与钻进时回压一致，准备进行压力补偿。3 3、控压工程师向司钻发出停泵指令，司钻降低泵排量至零，控压工程师监控自、控压工程师向司钻发出停泵指令，司钻降低泵排量至零，控压工程师监控自动节流管汇，系统自动调整井口回压，保持井底压力恒定。动节流管汇，系统自动调整井口回压，保持井底压力恒定。4 4、司钻组织接单根作业，系统自动保持井底压力恒定。、司钻组织接单根作业，系统自动保持井底压力恒定。5 5、单根接完后，司钻通知控压工程师准备开泵，得到控压工程师确认后缓慢开、单根接完后，司钻通知控压工程师准备开泵，得到控压工
19、程师确认后缓慢开泵，增加泥浆泵排量至钻进排量。控压工程师监控自动节流管汇，调整井口回泵，增加泥浆泵排量至钻进排量。控压工程师监控自动节流管汇，调整井口回压，保持压力恒定，停回压泵。压，保持压力恒定，停回压泵。6 6、循环缓慢下放钻具，恢复钻进。、循环缓慢下放钻具，恢复钻进。控压钻井方案设计控压钻井方案设计控压钻井作业程序控压钻井作业程序（四）起钻作业（四）起钻作业 1 1、控压钻井工程师和钻井工程师根据实钻情况，确定注泥浆帽技术、控压钻井工程师和钻井工程师根据实钻情况，确定注泥浆帽技术措施。措施。2 2、充分循环后，控制模式转为井口压力控制模式，准备补偿压力。、充分循环后，控制模式转为井口压力
20、控制模式，准备补偿压力。3 3、司钻通知控压工程师准备停泵，停泵后，开始压力补偿。、司钻通知控压工程师准备停泵，停泵后，开始压力补偿。4 4、控压起钻至预定位置，按措施注入泥浆帽。、控压起钻至预定位置，按措施注入泥浆帽。5 5、泥浆帽注完后，拆掉旋转总成，常规起钻。、泥浆帽注完后，拆掉旋转总成，常规起钻。6 6、其他执行常规起钻措施。、其他执行常规起钻措施。控压钻井方案设计控压钻井方案设计控压钻井作业程序控压钻井作业程序 （一）如果钻遇大裂缝或溶洞，井漏严重，或井下频繁（一）如果钻遇大裂缝或溶洞，井漏严重，或井下频繁出现溢漏复杂情况，无法实施正常控压钻井作业。出现溢漏复杂情况，无法实施正常控压
21、钻井作业。（二）控压钻井设备不能满足控压钻井要求。（二）控压钻井设备不能满足控压钻井要求。（三）井眼条件不满足控压钻井正常施工要求时。（三）井眼条件不满足控压钻井正常施工要求时。（四）自井内返出的气体，在未与大气接触之前含硫化（四）自井内返出的气体，在未与大气接触之前含硫化氢浓度氢浓度50ppm50ppm；或者自井内返出的气体，在其与大气接触；或者自井内返出的气体，在其与大气接触的出口环境中硫化氢浓度的出口环境中硫化氢浓度20ppm20ppm。控压钻井方案设计控压钻井方案设计控压钻井作业程序控压钻井作业程序控压钻井终止条件控压钻井终止条件 在塔中26-H9井（井段4343m4637m）应用精细
22、控压钻井技术，全过程微流量监控，在保证井下安全条件下密度走低线，成功实现水平段穿越多套缝洞单元，安全顺利钻井无复杂，全程实现“零漏失”、“零复杂”的作业效果。与邻井TZ26-H4井同层段漏失3334m3相比，有效控制了钻井液漏失，减少非生产时间；一趟钻完成整个水平井段，共发现油气显示层6个；提速明显，平均机械钻速4.87m/h，平均日进尺84.00米，是以往精细控压钻井平均日进尺4.14倍；成功解决了塔中26-H9井窄压力窗口易喷易漏的难题，有效减少了非生产时间，缩短了钻井周期，达到了提高水平段钻进能力、安全快速钻井的目的。1.在塔里木油田塔中1号构造应用情况解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密
23、度窗口钻井复杂难题实例实例塔中26-H9钻井液当量密度及控压设计结果井段m地层压力当量密度g/cm3钻井液区间g/cm3井底压差MPaECD区间g/cm3循环控压值MPa非循环控压值MPa4365-46811.16114-1.203-51.22-1.350-2.61.6-4.8解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密度窗口钻井复杂难题u重点开发水平井u目的层为奥陶系灰岩u典型的窄密度窗口u井控风险大u应用目的是：（1）及时发现溢流或漏失并迅速处理；（2）动态测试地层孔隙压力；（3）较低密度的钻井液，保护油气层；（4）提高机械钻速，缩短钻井周期。2.塔中721-8H精细控压钻井解决窄密度窗口钻井复杂难
24、题解决窄密度窗口钻井复杂难题u应用效果：（1）井段5144m6705m，创水平段进尺1561m、单日进尺150m纪录；（2）发现油气层42层，点火钻进55次，累计点火时间110小时10分；（3）控压钻井施工全井段零漏失、零复杂；（4）泥浆密度1.08-1.11g/cm3，当量泥浆密度1.15-1.21g/cm3，实施微过平衡钻井作业，保证了油气产层的发现。2.塔中721-8H精细控压钻井解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密度窗口钻井复杂难题u 钻井队号：SINOPEC ZSA5002u 钻机类型：ZJ50D（顶驱）u 控压钻井井段：1522m-2520mu 钻井液体系：油包水u 钻井液密度：0.
25、875-0.887u 预测地层压力系数：1.0433.在印度尼西亚NEB BASEMENT1井中的应用解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密度窗口钻井复杂难题 本井累计点火成功57次，总计点火时间240hrs。控压钻进泥浆密度在0.875-0.887g/cm3，平均火焰高度1-2m，起下钻后效果明显，平均火焰高度4-7m试气产量5万方/天，凝析油5t/天。u 应用效果：3.在印度尼西亚NEB BASEMENT1井中的应用解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密度窗口钻井复杂难题钻进次序井段(m)点火次数(次)后效点火时间(min)钻进点火时间(min)钻进火焰高度(m)第一趟1522-15250000第
26、二趟1525-15250000第三趟1525-1534112000第四趟1534-16608653003-4第五趟1660-17043307753-4第六趟1704-1792812020901-3第七趟1792-198573532301-3第八趟1985-2064945014601-3第九趟2064-2190710016201-3第十趟2190-2430710027701-3第十一趟2430-252076010801-2总计1522-2520571080133253.在印度尼西亚NEB BASEMENT1井中的应用u 应用效果：解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密度窗口钻井复杂难题 采用低密度油
27、包水钻井液体系，成功实现了钻进期间的井底压力微欠平衡，及时发现了油气层，最大限度减少了钻井液对储层的污染。利用井口回压的精确控制和起下钻过程中回压补偿，以及压重帽的技术措施，成功避免了加重钻井液与裸眼井段的接触，减少了对储层的污染，为真实评价油气井产能创造了条件。3.在印度尼西亚NEB BASEMENT1井中的应用u 应用效果：解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密度窗口钻井复杂难题 通过出入口流量的微变化进行井下异常的监测，及时监测和控制溢流70余次，节约了溢流处理时间，提高井控安全保障。对于致密花岗岩来说，负压钻进能够提高机械钻速。3.在印度尼西亚NEB BASEMENT1井中的应用u 应用效
28、果：解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密度窗口钻井复杂难题 4.南堡23-平2003井是冀东油田南堡潜山构造上的一口重点开发水平井，地层压力系数0.98-1.04，邻井应用常规钻井技术，平均漏失量为3000m3。该井应用精细控压技术，及时发现溢流和漏失，精细控制井口回压，钻井液漏失量仅为104m3。钻井液漏失情况对比图解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密度窗口钻井复杂难题p大港油田千大港油田千16-2216-22井是千米桥潜山的一口重点评价开发井，奥陶井是千米桥潜山的一口重点评价开发井，奥陶系地层裂缝发育，常规钻进至系地层裂缝发育，常规钻进至4389m4389m时发生先漏后溢，最大关井时发生先漏后
29、溢，最大关井套压套压9.5MPa9.5MPa。在节流循环压井过程中套压反复出现且漏失严重，。在节流循环压井过程中套压反复出现且漏失严重，6 6次压井均未能达到预期目的，处理时间长达次压井均未能达到预期目的，处理时间长达1515天，无法使用常天，无法使用常规方法继续钻进。鉴于该井出现溢流与漏失等井下复杂且难以处规方法继续钻进。鉴于该井出现溢流与漏失等井下复杂且难以处理，无法继续按照设计进行常规钻井。为安全快速钻至目的层，理，无法继续按照设计进行常规钻井。为安全快速钻至目的层，实时监测溢流与漏失并及时处理，决定在下部井段采用精细控压实时监测溢流与漏失并及时处理，决定在下部井段采用精细控压钻井技术与
30、工艺实，解决漏、溢同层问题。钻井技术与工艺实，解决漏、溢同层问题。解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密度窗口钻井复杂难题p控压钻进过程中始终保持控压控压钻进过程中始终保持控压点火钻进，在减少置换漏失的点火钻进，在减少置换漏失的情况下，逐渐降低钻井液密度情况下，逐渐降低钻井液密度寻找压力平衡点，有效控制溢寻找压力平衡点，有效控制溢流与漏失，发现流与漏失，发现5 5个油气层，累个油气层，累计厚度计厚度127.1m127.1m，仅用，仅用4 4天时间就天时间就顺利钻至完钻井深顺利钻至完钻井深45184518米。米。解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密度窗口钻井复杂难题p 本井通过应用精细控压钻井系统和流
31、程，始终保持井口本井通过应用精细控压钻井系统和流程，始终保持井口压力在可控制范围内，确保了本井钻进期间的井控安全。压力在可控制范围内，确保了本井钻进期间的井控安全。通过时时监测钻井液出入口流量的微小变化，做到及时处通过时时监测钻井液出入口流量的微小变化，做到及时处理，旋转控制装置配合钻具单流阀实现了钻具、井筒、地理，旋转控制装置配合钻具单流阀实现了钻具、井筒、地面循环的相对密封，钻遇异常压力圈闭或气层时，能及时面循环的相对密封，钻遇异常压力圈闭或气层时，能及时排出并点燃天然气，利用液面监测技术配合控压系统监测排出并点燃天然气，利用液面监测技术配合控压系统监测功能，实现起钻期间的环空液面测量，掌
32、握井筒和井下情功能，实现起钻期间的环空液面测量，掌握井筒和井下情况，有效防止溢流和井涌，降低井控风险，改变以往溢流况，有效防止溢流和井涌，降低井控风险，改变以往溢流就压井的油藏破坏性措施。就压井的油藏破坏性措施。溢流时的压力控制曲线溢流时的压力控制曲线微漏时的压力控制曲线微漏时的压力控制曲线解决窄密度窗口钻井复杂难题解决窄密度窗口钻井复杂难题解决注水井区安全钻井难题解决注水井区安全钻井难题 大港油田沧东凹陷沙河街和孔店组储层油气资源丰富，但大港油田沧东凹陷沙河街和孔店组储层油气资源丰富，但地质条件复杂，该地区注水井密集，平均压力地质条件复杂，该地区注水井密集，平均压力20-30MPa20-30
33、MPa，部分，部分井段因邻井注水井无法泄压。同时，井段因邻井注水井无法泄压。同时，“先注后采先注后采”工艺，长期工艺，长期注水给部分区域储层造成压力体系发生变化，可能存在异常高注水给部分区域储层造成压力体系发生变化，可能存在异常高压的情况，在钻进至注水层位时，极易发生溢流，给施工带来压的情况，在钻进至注水层位时，极易发生溢流，给施工带来井控安全隐患。而钻井液密度高，油气资源也被严重污染和破井控安全隐患。而钻井液密度高，油气资源也被严重污染和破坏。如果等待注水井泄压达标，钻机将等停坏。如果等待注水井泄压达标，钻机将等停6060至至9090天，为此，天，为此，决定采用精细控压钻井技术，来解决上述难
34、题。通过决定采用精细控压钻井技术，来解决上述难题。通过1010余口井余口井的应用，在未采用高密度钻井液的条件下，成功实现了安全钻的应用，在未采用高密度钻井液的条件下，成功实现了安全钻井。井。u如：官东如：官东6 61 1井邻井注水井官井邻井注水井官41-5041-50井注水井段井注水井段2950m2950m至至3300.1m3300.1m，油，油压压24Mpa24Mpa；官；官39-5139-51井注水井段井注水井段2928.9m2928.9m至至3399.4m3399.4m，油压，油压30Mpa30Mpa，泄压困，泄压困难。以官难。以官41-5041-50井油压计算当量钻井液密度井油压计算当
35、量钻井液密度1.83g/cm1.83g/cm3 3，按设计，按设计1.30 1.30 g/cmg/cm3 3 密度在钻进此井段时，关井压力可能达到密度在钻进此井段时，关井压力可能达到15.34Mpa15.34Mpa，井控风险不，井控风险不可接受。可接受。u应用目的：应用目的：（1 1）及时发现溢流或漏失并迅速处置；）及时发现溢流或漏失并迅速处置；（2 2）避免钻机等停，提高钻机利用率；）避免钻机等停，提高钻机利用率；（3 3）动态测试地层孔隙压力；）动态测试地层孔隙压力；（4 4）较低密度的钻井液，保护油气层；）较低密度的钻井液，保护油气层；（5 5）提高机械钻速，缩短钻井周期。）提高机械钻速
36、，缩短钻井周期。解决注水井区安全钻井难题解决注水井区安全钻井难题p 精细控压钻井技术及时地发现溢流，并施加井口回压，实精细控压钻井技术及时地发现溢流，并施加井口回压，实时监测和控制溢流时监测和控制溢流1111次，次，减少因为关井耽误的工作时间，节省处理时间减少因为关井耽误的工作时间，节省处理时间44h44h。p 及时发现油气层，提高油气钻遇率，及时发现油气层，提高油气钻遇率，油气显示层油气显示层3636层。层。p 解决解决精细控压钻井技术提高井控安全系数，机械钻速提高精细控压钻井技术提高井控安全系数，机械钻速提高48%48%。官东官东4 4井应用效果井应用效果检测到气侵时出口流量变化检测到气侵
37、时出口流量变化检测到井漏时出口流量变化检测到井漏时出口流量变化振动筛返出的原油振动筛返出的原油解决注水井区安全钻井难题解决注水井区安全钻井难题 沧东凹陷在沧东凹陷在4 4口井应用精细控压钻井技术，钻机作业连续，比以往节约口井应用精细控压钻井技术，钻机作业连续，比以往节约等注水井泄压时间等注水井泄压时间100100天以上，并有效解决了该区块注水层位天以上，并有效解决了该区块注水层位注采紊乱注采紊乱、存、存在在异常高压异常高压、钻井液、钻井液密度高密度高、机械、机械钻速慢钻速慢、井漏风险大井漏风险大等多项难题，切实等多项难题，切实提高了注水层钻井的提高了注水层钻井的安全性安全性，为开发同类型复杂井
38、积累了丰富的经验。，为开发同类型复杂井积累了丰富的经验。实时监测和控制溢流实时监测和控制溢流2020次，次，节省时间节省时间48h48h，钻井秘密度降低，钻井秘密度降低0.04-0.04-0.08g/cm0.08g/cm3 3，机械钻速提高，机械钻速提高40%40%。检测到气侵时出口流量变化曲线检测到气侵时出口流量变化曲线检测到井漏时出口流量变化曲线检测到井漏时出口流量变化曲线出现气侵时的点火出现气侵时的点火解决注水井区安全钻井难题解决注水井区安全钻井难题 利用利用控压钻井技术，为地质、工程服务。靠通过井内控压钻井技术，为地质、工程服务。靠通过井内压力恒定、钻井液密度的大幅度降低这个手段，及时
39、发现压力恒定、钻井液密度的大幅度降低这个手段，及时发现和有效保护油气层，避免钻完井施工过程复杂，从而和有效保护油气层，避免钻完井施工过程复杂，从而为提为提高勘探开发效果高勘探开发效果的地质目服务。截至目前应用精细控压的地质目服务。截至目前应用精细控压8 8口口井、简易控压井、简易控压3333口井。口井。有效降低砂泥岩地层钻井液密度有效降低砂泥岩地层钻井液密度一一 概概 述述 以较低的钻井液密度打开储层，利用控压钻井系统监以较低的钻井液密度打开储层，利用控压钻井系统监测、控制溢流、井壁剥落，在回压测、控制溢流、井壁剥落，在回压4MPa4MPa以内，不提高钻井以内，不提高钻井液密度，从而杜绝了盲目
40、加重，既避免了工程复杂，实现液密度，从而杜绝了盲目加重，既避免了工程复杂，实现了工程提速，又最终实现了及时发现和有效储层，减少储了工程提速，又最终实现了及时发现和有效储层，减少储层污染的目的。层污染的目的。有效降低砂泥岩地层钻井液密度有效降低砂泥岩地层钻井液密度井号井号控压井段控压井段m m钻井液密度钻井液密度g/cmg/cm3 3实际井口回压实际井口回压g/cmg/cm3 3循环当量密度循环当量密度g/cmg/cm3 3孔隙孔隙压力压力系数系数坍塌坍塌压力压力系数系数平均平均机械机械钻速钻速m/hm/h点点火火次次数数设计设计实际实际设计设计实际实际钻进钻进接立接立柱柱设计设计实际实际滨深滨
41、深24-5-2724-5-273840-3840-451445143950-3950-451045101.681.681.411.410-0.50-0.51.741.741.47-1.47-1.481.481.27-1.27-1.391.391.34-1.34-1.531.537.197.197 7滨深滨深24-4-2624-4-263790-3790-452845284008-4008-452845281.1.54541.411.410.5-20.5-21.601.601.48-1.48-1.521.521.31-1.31-1.431.431.34-1.34-1.531.537.417.41
42、0 0滨滨40-6840-683073-3073-365236523108-3108-365936591.431.431.21.20.5-30.5-32.5-2.5-3.53.51.591.591.29-1.29-1.361.361.15-1.15-1.301.301.34-1.34-1.431.4311.2411.241111有效降低砂泥岩地层钻井液密度有效降低砂泥岩地层钻井液密度滨深滨深24-5-2724-5-27井井控压钻进控压钻进历时历时 7 7天，钻井液密度保持在天，钻井液密度保持在1.411.41g/cmg/cm3 3，完钻后钻井液密度提高至完钻后钻井液密度提高至1.521.52g
43、/cmg/cm3 3进行完井作业。钻井过程中，点进行完井作业。钻井过程中，点火成功火成功7 7次，火焰最高次，火焰最高5m5m，宽，宽4m4m，最长点火时间，最长点火时间48min48min，全烃值最高，全烃值最高100%100%。滨深滨深24-4-2624-4-26井井 控压钻进控压钻进历时历时7 7天，钻井液密度保持在天，钻井液密度保持在1.411.41/cm/cm3 3，完钻后钻井液密度提高至完钻后钻井液密度提高至1.521.52g/cmg/cm3 3进行完井作业。该井共钻遇进行完井作业。该井共钻遇2525个油气层，全烃值最高个油气层，全烃值最高100%100%。有效降低砂泥岩地层钻井液
44、密度有效降低砂泥岩地层钻井液密度l 滨滨40-6840-68井井 控压钻进控压钻进历时历时3天，钻井液密度保持在天，钻井液密度保持在1.20/cm3，完，完钻后钻井液密度提高至钻后钻井液密度提高至1.50g/cm3进行完井作业。钻井过程中点火进行完井作业。钻井过程中点火11次，共钻遇次，共钻遇8个油气显示层，个油气显示层，全烃值最高全烃值最高100%100%。有效降低砂泥岩地层钻井液密度有效降低砂泥岩地层钻井液密度井号井号监测次数监测次数监测流量变化范围监测流量变化范围L/sL/s控制措施控制措施发现到控制时间间隔发现到控制时间间隔s s滨深滨深24-5-2724-5-27井井3 32 20.
45、50.5-2 2增加回压增加回压15-2015-20滨深滨深24-4-2624-4-26井井7 70.50.5-2 2增加回压增加回压15-2015-20滨滨40-6840-68井井10100.50.5-2 2增加回压增加回压15-2015-20PWD环空压力设定点压力立管压力入口流量回压泵流量出口流量目标井口回压测量井口回压钻头深度:3992.95m 日期:2014-4-22时间15:25:0015:20:0015:15:0015:10:00井口压力(MPa)252423222120191817161514131211109876543210井底压力(MPa)8078767472706866
46、6462605856545250484644424038363432302826242220181614121086420流量(l/s)7068666462605856545250484644424038363432302826242220181614121086420中国石油集团钻井工程技术研究院 PCDSPWD环空压力设定点压力立管压力入口流量出口流量目标井口回压测量井口回压钻头深度:3459.62m 日期:2014-6-15时间12:20:0012:15:0012:10:0012:05:00井口压力(MPa)2524232221201918171615141312111098765432
47、10井底压力(MPa)80787674727068666462605856545250484644424038363432302826242220181614121086420流量(l/s)7068666462605856545250484644424038363432302826242220181614121086420中国石油集团钻井工程技术研究院 PCDS效果一效果一有效降低砂泥岩地层钻井液密度有效降低砂泥岩地层钻井液密度井号井号井深井深m m密度密度g/cmg/cm3 3ECDECDg/cmg/cm3 3掉块情况掉块情况控制措施控制措施控制时间控制时间间隔间隔滨滨40-6840-683
48、26332631.201.201.35 1.35 井壁轻微掉块井壁轻微掉块尺寸尺寸2cm2cm1cm1cm回压回压23MPa23MPaECD1.37ECD1.37井壁掉块立即得到井壁掉块立即得到抑制，井底钻井液抑制，井底钻井液返出后，振动筛掉返出后，振动筛掉块消失。块消失。滨深滨深24-4-2624-4-26415041501.411.411.511.51井壁轻微掉块尺寸井壁轻微掉块尺寸1.5cm1.5cm0.5cm0.5cm回压回压02MPa02MPaECD1.53ECD1.53效果二效果二有效降低砂泥岩地层钻井液密度有效降低砂泥岩地层钻井液密度井号井号密度密度g/cmg/cm3 3循环压耗
49、循环压耗MPaMPa钻进回压钻进回压MPaMPaECDECDg/cmg/cm3 3接立柱回压接立柱回压MPaMPaECDECDg/cmg/cm3 3滨深滨深24-5-2724-5-271.411.412.932.930-0.50-0.51.511.511.511.51滨深滨深24-4-2624-4-261.1.41412.982.980-20-21.1.53531.531.53滨滨40-6840-681.21.22.62.60-30-31.29-1.361.29-1.363-53-51.29-1.361.29-1.36自动模式的快速切换自动模式的快速切换n钻进期间钻进期间ECDECD恒定恒定n
50、接立柱期间接立柱期间ECD=ECD=钻进期钻进期间间ECDECDn起下钻注入平衡液，起下钻注入平衡液，ECDECD略大于地层坍塌压力略大于地层坍塌压力效果三效果三有效降低砂泥岩地层钻井液密度有效降低砂泥岩地层钻井液密度 正是因为以上所述控压钻井技术所实现的作用和优势，三口井控正是因为以上所述控压钻井技术所实现的作用和优势，三口井控压钻进过程中的压钻进过程中的钻井液密度大幅甚至突破性降低：钻井液密度大幅甚至突破性降低：井号井号常规井密度常规井密度(g/cm(g/cm3 3)实际实际密度密度钻进钻进/完井完井(g/cm(g/cm3 3)降低值降低值(g/cm(g/cm3 3)本井设计本井设计邻井邻
