控压钻井-威德福

2008年5月控压钻井谭文勇CPD&Tcoordinator©2006Weatherford.Allrightsreserved.2威德福控压钻井系统的工作能力作为业界最大的控压钻井服务商，通过应用油气藏分析技术、钻井技术、流体系统、油气井工程等一站式服务，提高钻井效率和油气藏动态，降低成本周期，帮助您安全的提高您的油气藏的产能。商业目的©2006Weatherford.Allrightsreserved.3控压钻井能提供空气钻井•提高机械钻速环空控压钻井•精确的控制环空返出，降低钻井问题。欠平衡油气藏钻井•降低地层损害，发现被忽略的储层，增加储量，最终增加净现值。©2006Weatherford.Allrightsreserved.4威德福控压钻井轮状示意图©2006Weatherford.Allrightsreserved.5控压钻井控制压力钻井指的是在钻井过程中控制井筒压力，消除与压力有关的问题，增加机械钻速。如果需要的话，还可以允许储层流体安全的流到地面。井底压力BHP=静液柱压力+摩擦损失压力+地面回压©2006Weatherford.Allrightsreserved.6井底压力可以很快的被改变常规钻井:井底压力BHP=泥浆比重+当量循环密度只能调整井眼内的泥浆=开泵，停泵和泵速控压钻井:井底压力BHP=泥浆比重+当量循环密度+回压通过改变地面回压和摩擦损失压力等手段，可以在很短的时间内极大的改变井底压力，继续钻进。©2006Weatherford.Allrightsreserved.7可以操控的变量流体密度流体粘度流量回压摩擦损失压力旋转控制头节流管汇泥浆泵井下泵注气}©2006Weatherford.Allrightsreserved.8控压钻井旋转控制头处理气装置节流管汇d单流阀控制环空压力钻井空气钻井欠平衡油气藏钻井使用的设备控制环空压力钻井欠平衡油气藏钻井空气钻井©2006Weatherford.Allrightsreserved.9控压钻井©2006Weatherford.Allrightsreserved.10控压钻井实施控压钻井的原因•消除与压力有关的钻井问题。•降低循环漏失。更多有效钻井时间©2006Weatherford.Allrightsreserved.11什么是控压钻井•控压钻井是一个改进的的钻井过程，用于更加精确地控制整个井筒的环空压力剖面。•控制压力钻井的目的是确定井下压力环境限制并就此控制环空液压剖面。•这就意味着我们通过全过程平衡井筒的方式来来控制环空压力剖面。©2006Weatherford.Allrightsreserved.12控压钻井是一个改进的的钻井过程，用于更加精确地控制整个井筒的环空压力剖面。控制压力钻井的目的是确定井下压力环境限制并就此控制环空液压剖面。控制压力钻井的种类主动措施可以用常规方法进行钻井设计，但是要安装好压力控制设备应对无法预见的井内压力变化。被动措施设备安装好后可以随时调整环空压力剖面，从而增加套管的下入深度，也有可能节省一层套管。©2006Weatherford.Allrightsreserved.13什么是“窗口”?©2006Weatherford.Allrightsreserved.14控压钻井的挑战©2006Weatherford.Allrightsreserved.15从基础说起010002000300040005000600070008000900010000010002000300040005000600070008000井底压力(psi)深度(英尺)真实垂直深度10111213149ppg©2006Weatherford.Allrightsreserved.16窗口010002000300040005000600070008000900010000010002000300040005000600070008000BottomHolePressure(psi)DepthinftTVD1011121314©2006Weatherford.Allrightsreserved.17窗口010002000300040005000600070008000900010000010002000300040005000600070008000BottomHolePressure(psi)DepthinftTVD1011121314©2006Weatherford.Allrightsreserved.18井底压力钻井液随循环开始而增加动态压力井底压力=静水头压力(MW)+环空压力损失静态压力井底压力=静水头压力(MW)©2006Weatherford.Allrightsreserved.19常规循环最理想的情况是静态和动态压力均正好穿过由储层压力和地层破裂压力组成的压力窗口。©2006Weatherford.Allrightsreserved.20在比较窄的压力窗口循环在很窄的作业窗口，停泵时井涌，开泵时循环漏失。©2006Weatherford.Allrightsreserved.21在比较窄的压力窗口循环010002000300040005000600070008000900010000010002000300040005000600070008000BottomHolePressure(psi)DepthinftTVD1011121314一般情况下我们通过下套管固井重新构建压力窗口。©2006Weatherford.Allrightsreserved.22控压钻井的种类•HSE健康、安全与环境:回流控制–提高作业安全性BSTS•CBHP:ConstantBottomHolePressure恒定的井底压力–在需要维持恒定井底压力、作业窗口较窄、大位移井、高温高压井或小井眼井等井内应用•PMCD:PressurisedMudCapDrilling加压泥浆帽钻井–在裂缝性或溶洞碳酸盐储层等钻井液漏失较严重的地层中应用。•DG:DualGradient双密度梯度泥浆–在深水或海上开发薄而浅的油藏中应用©2006Weatherford.Allrightsreserved.23控压钻井的变量单梯度控制环空压力钻井•地面压力控制–旋转控制头和节流管汇–摩擦力控制系统•海底/水下压力控制–浅水导流器–旋转控制头和动态节流管汇•井底控制–降低当量循环密度工具–摩擦力控制工具双梯度控制环空压力钻井•地面压力控制–钻井液密度控制–泵入和倾倒泥浆–泥浆帽–加压泥浆帽•海底压力控制–上部井眼泥浆回收–常规双梯度压力控制方法©2006Weatherford.Allrightsreserved.24较大的钻井作业窗口井底循环压力时间裂缝压力储层压力©2006Weatherford.Allrightsreserved.25较小的钻井作业窗口井底循环压力时间裂缝压力储层压力©2006Weatherford.Allrightsreserved.26恒定的井底循环压力PorePressureFracturePressureBottomHolePressureStaticNoCirculationCirculationfordrillingReducedcirculationtoavoidlossesBottomHolePressureTimePorePressureFracturePressureBottomHolePressureStaticNoCirculationCirculationfordrillingStaticNoCirculationPressureTimeChokePressure常规钻井没有地面回压，所以对井底压力的控制有限。控压钻井可以利用地面回压精确的控制井底循环压力。©2006Weatherford.Allrightsreserved.27恒定的井底循环压力•地面压力控制装置。•实时井下压力(PWD)。•计算机控制循环系统。•持续循环。防喷器旋转控制头泥浆泵智能节流管汇DataPro数据采集系统钻头处井下压力钻井液©2006Weatherford.Allrightsreserved.28加压泥浆帽钻井(PMCD)•使用旋转控制头在地面关闭环空。•钻柱内注入牺牲液。•环空内泵入清泥浆来保持井眼灌注，同时防止气体运移进环空。•牺牲液和钻屑漏失进地层。©2006Weatherford.Allrightsreserved.29加压泥浆帽钻井－PMCD加压泥浆帽钻井:在严重或者完全漏失的地层可以安全和高效的钻进。特点:•地表无回流(回流全部流入地层)•在略低于储层压力的条件下，向环空缓慢的泵入高粘泥浆。•可牺牲的钻井液(通常是水)被泵入井下钻柱。•环空回压用来平衡储层压力或者维持压力系统平衡。©2006Weatherford.Allrightsreserved.30加压泥浆帽控制压力钻井当量循环泥浆密度井底压力无法用单梯度压力系统控制©2006Weatherford.Allrightsreserved.31其它技术控制摩擦压力的控制压力钻井：使用低密度泥浆并且通过持续的泥浆循环（反循环）从而动态控制井底压力。利用同心环空向井内注入泥浆以此控制井底压力。在接单根或者起下钻的时候可以增加或者开始向环空内注入泥浆（反循环）。不需要旋转控制头。但是，您真的不需要旋转控制头来实现控压钻井吗？要知道，这种设计是非常复杂的。泵的可靠性至关重要。©2006Weatherford.Allrightsreserved.32当量循环泥浆密度控制器•什么是当量循环泥浆密度控制器?–用来控制和减小井底压力的控制工具•在哪里可以使用这种工具呢?–在孔隙压力和地层破裂压力差别非常小的地层。•它应该被下至哪里呢?–钻柱上部，接近井口的垂直井段。©2006Weatherford.Allrightsreserved.33用井下泵调整单梯度井底压力动态BHP=HH(MW)+AFP-Ppump安装在钻柱上的当量循环泥浆密度控制器在环空处施加能量并减小摩擦压力。Ppump静态BHP=HH(MW)©2006Weatherford.Allrightsreserved.34控压钻井需要的设备需要的设备旋转控制头RCD节流管汇大气除气器浮阀数据采集系统井下套管阀DDV©2006Weatherford.Allrightsreserved.35防喷器组要求©2006Weatherford.Allrightsreserved.36旋状控制头的安装PIPERAMS5000PSIANNULARMGVHCRFlowlineOuterAnnulusInjectionCheckValveInnerAnnulusInjectionCheckValveAnnulusInjectionBleed-offLinetoChokeManifoldManualGateValve2”HydraulicValves©2006Weatherford.Allrightsreserved.37控压钻井泵分布图P1P2P3HAMTANK(s)SDFTANK(s)MUDTANK(s)13-3/8Csg9-5/8TiebackDrillpipeP1VSDFTANK(s)LAMTANK(s)SDF=SacrificalDrillFluid,300-500gpm@1500psiSPPMUD=ConventionalMUD(ifwegobacktoconventionaldrilling)VSDF=ViscousSacrificalDrillFluid,2-5bpmintermittentlydownouterannulus@1200psiLAM=LightAnnularMud,20bph@300-500psiHAM=HeavyAnnulusMud,ifinnerannulipressuregetstoohigh1000psi.HALLIBURTON262psi923psi1185psistatic2760psipumping©2006Weath