文档介绍：控压钻井新技术及其应用
Dave Elliott
壳牌勘探与生产公司
荷兰海牙
Julio Montilva
壳牌勘探与生产公司
美国得克萨斯州休斯敦
Paul Francis
荷兰海牙
几十年来,钻井工程师们一直都是采取谨慎控制泥浆比重,
使其静水压力高于所钻地层孔隙压力的做法。如今,工程师们发
现通过在地面控制压力来控制井底钻井工况具有很大的优势,从
而突破了以往在井壁稳定性和地层破裂压力方面遇到的限制。
Don Reitsma
Jaye Shelton
得克萨斯州休斯敦
Vincent Roes
Talisman能源公司
加拿大艾伯塔省卡尔加里
《油田新技术》2011 年春季刊:23 卷,第 1 期。
©2011 斯伦贝谢版权所有。
在编写本文过程中得到以下人员的帮助,谨表
谢意:休斯敦的 SonnY EsPEY,Paul FREDERicks,
WaYnE Matlock,MaRiE MERlE,MikE RaffERtY,
RoGER SutER 以及 ERic WilsHusEn。
HOLD 是斯伦贝谢公司的商标。
AUTOCHOKE 和 WARP 是 M-I 有限责任公司的商
标。
钻井作业处在高压与低压环境
内。异常的地层压力可能会导致机械
钻速降低,钻井成本增加,甚至钻井
失败。随着这种情况的频繁出现,作
业者现在都致力于使用不同于以往的
钻井新技术来避免发生压力相关的钻
井问题。其中一种新技术便是控压钻
井技术(MPD)。
传统的钻井技术通过控制井眼环
空的静水压力来防止地层流体进入井
筒。最理想的情况:钻井液或泥浆经
过钻柱从环空返出期间能够产生一个
高于所钻地层孔隙压力但又低于其破
力范围就是钻井窗口,或称为孔隙压
力-破裂梯度窗口。一旦ECD超出这一
范围,作业人员就必须下套管,开始
钻进下面较小的井眼。保持井底压力
高于地层孔隙压力梯度的钻井方式称
为过平衡钻井(OBD)。自20世纪初
期,绝大多数井都是采用这种方式钻
进的。但是OBD也有其弊端,其中最
大的弊端就是为了平衡地层压力而增
加钻井液密度,使得ECD接近地层的
初始破裂压力,因此不得不下入多级
套管来防止井漏。
在某些情况下,尤其是超深水
14
裂压力的当量循环密度(ECD)[1]。钻
井专家将这一压力称为破裂梯度。介
于孔隙压力和初始破裂压力之间的压
钻井,即使在浅层段,相对于地层强
度,孔隙压力也可能很高,这就迫使
作业者在钻达目的层之前下入大批套
油田新技术
管。结果在总井深处,井眼直径太
小,无法容纳具有较大直径、能够开
采具有工业价值油气产量的生产油管
20-in.
16-in.
(右图)。并且,所增加的套管经常
会大大增加井的最终成本,使其远超
最初预算。
除了以上这些过平衡钻井因素
外,泥浆滤液和泥浆固相还会对地层
造成损害。固相侵入地层并沉积在孔
隙中,可能会减少产量,降低最终采
收率。此外,钻井过程中的过平衡还
A
B
13 3/8-in.
11 3/4-in.
9 5/8-in.
7-in.
会产生压差卡钻和其他与井眼清洁有
关的钻井问题[2]。解卡作