恒定井底壓力控制壓力鉆井

1、1控壓鉆井技術概念控壓鉆井技術概念1 12 23 34 4恒定井底壓力控制壓力鉆井井底恒壓鉆井分析井底恒壓鉆井分析井底恒井底恒壓鉆井實現(xiàn)壓鉆井實現(xiàn)相關結(jié)論相關結(jié)論22應用背景應用背景 在復雜地層情況下鉆井，孔隙壓力和破裂壓力之間的窗口通常比較小，在高壓、深水和欠平衡井中尤為普遍和典型。常會遇到噴、漏、卡、塌等各種井下復雜情況和鉆井問題。 為避免上述問題，希望有一種更為精確地約束和控制井眼壓力的方法。美國在上世紀60年代后期開始應用控制壓力鉆井技術，也稱為MPD。3 控制壓力鉆井（MPD）是一種適用的鉆井程序，用于精確地控制整個井眼環(huán)空壓力剖面，目的在于確定井底壓力的范圍，從而控制環(huán)空液壓剖面。

2、4 通過對井底壓力的實時監(jiān)測、水力參數(shù)的分析計算、井口套壓（或回壓）的自動控制，實現(xiàn)合理的井底壓力，始終保持井底壓差處于微過平衡狀態(tài)。5 恒定井底壓力控制壓力鉆井是控壓鉆井的一種模式，其又稱作稱為當量循環(huán)密度（ECD）控制，通過環(huán)空水力摩阻、節(jié)流壓力和鉆井液靜液柱壓力來精確控制井眼壓力的方法。設計時使用低于常規(guī)方式的鉆井液密度進行近平衡鉆井。 循環(huán)時井底壓力等于靜液柱壓力加上環(huán)空壓耗，當停泵、接單根時，循環(huán)壓耗消失，井底壓力處于欠平衡狀態(tài)，加入一定的地面回壓使井底壓力保持一定程度的過平衡，以防止地層流體的侵入。理想的情況是靜止時加入的地面回壓等于循環(huán)時的環(huán)空壓耗。循環(huán)時井底壓力=靜液柱壓力+井

3、底壓耗6 井底恒壓控制壓力鉆井的技術關鍵在于在鉆進過程、接單根過程、甚至起下鉆過程中都保持井底壓力的恒定，在實際作業(yè)過程中，常采用回壓泵加節(jié)流管匯控制法、連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)（CCS）控制法、連續(xù)循環(huán)閥系統(tǒng)（CCV）控制法、注氣穩(wěn)壓控制方式、全自動智能控制壓力鉆井系統(tǒng)5 種方式實現(xiàn)井底恒壓。7 回壓泵可以是單獨的柱塞泵，也可以采用井隊的泥漿泵，接單根或起下鉆時，通過回壓泵將鉆井液從壓井管匯注入，經(jīng)鉆井四通、節(jié)流管匯返回泥漿罐，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度，控制回壓的大小。停泵和開泵過程分5 個步驟階梯型調(diào)整排量和井口回壓。8 該系統(tǒng)是一個鉆臺上集密封、上卸扣、循環(huán)為一體的裝置。采用頂驅(qū)鉆機時，通過接箍、頂驅(qū)連

4、接工具和鉆井液分流管匯的配合實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)。接單根時，接箍體上下兩個閘板密封鉆桿周圍，接頭位于全封閘板和下部閘板之間，鉆井流體在循環(huán)壓力作用下進入接箍體內(nèi)，平衡鉆柱內(nèi)外壓力。卸扣上提鉆桿，關閉全封閘板，上部卸壓后將公扣連接部分提出接箍體，此時鉆井流體通過接箍下部循環(huán)進入鉆柱中。當上下兩部分壓力平衡時，打開全封閘板，新的單根下放。釋放接箍體內(nèi)壓力，打開密封，移開接箍，鉆井再次開始，整個過程循環(huán)不間斷，從而保持井底壓力恒定。9 該方法在鉆進的井段上每個單根（或立柱）接頭上加裝特殊三通閥，在接單根時可以通過此閥維持循環(huán)， 從而實現(xiàn)接單根過程的連續(xù)循環(huán)。目前此連續(xù)循環(huán)技術僅解決了鉆進和接單根時的連續(xù)循環(huán)

5、，而對起下鉆、測井、完井等過程無法實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)，所以只能在接單根和鉆進過程中保持井底壓力恒定。10常規(guī)鉆井方式 中，井下壓力分布為PW=PH+PAF 井底壓力在鉆進時是環(huán)空液柱壓力和環(huán)空摩阻壓力之和， 為了保證在接單根過程中保持井底壓力恒定，需要用井口回壓來替代環(huán)空摩阻壓力，那么如果在停泵后環(huán)空液柱壓力增加量等于環(huán)空摩阻壓力，同樣可以達到保持井底壓力恒定的目的，利用該原理，設計了注氣穩(wěn)壓技術。11 一般都包括隨鉆壓力測量儀器、井口旋轉(zhuǎn)控制頭、回壓泵系統(tǒng)、自動節(jié)流管匯系統(tǒng)以及自動控制中心幾部分。具有有自動井底壓力測量、溢流監(jiān)測、自動井口壓力控制等功能，能夠更加精確地實現(xiàn)井底恒壓控制壓力鉆井。12（1） 控制壓力鉆井技術能有效降低井下復雜情況的發(fā)生、減少非生產(chǎn)時間，因此在國內(nèi)外得到了廣泛的應用，其中井底恒壓控制壓力鉆井是主要的應用形式。（2） 回壓泵加節(jié)流管匯控制法、連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)控制法、連續(xù)循環(huán)閥控制法以及注氣穩(wěn)壓方式都能夠?qū)崿F(xiàn)鉆進和接單根過程中的井底恒壓，回壓泵加節(jié)流管匯控制法的應用更加廣泛。（3） 隨著智能節(jié)流管匯、井底壓力測