鉆井院控壓鉆井裝備與技術(shù)介紹

2014年9月精細(xì)控壓鉆井裝備與技術(shù)郭慶豐中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院主要內(nèi)容前言控壓鉆井工藝技術(shù)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)主要成果與技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)場應(yīng)用情況經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益及推廣應(yīng)用前景精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)是精細(xì)控壓鉆井工藝技術(shù)的載體，實(shí)現(xiàn)了“看著井底壓力來打井”，可有效解決窄密度窗口造成的井漏、井涌、井壁失穩(wěn)、卡鉆等復(fù)雜事故。國外在2007年開始工業(yè)化應(yīng)用，目前已成為許多油田勘探、開發(fā)必備的鉆井技術(shù)。3

Schlumberger公司的DAPC系統(tǒng)Halliburton公司的MPD系統(tǒng)Weatherford公司的MFC系統(tǒng)控壓鉆井核心技術(shù)一直由3大石油服務(wù)公司壟斷，不出售產(chǎn)品，僅提供高額的技術(shù)服務(wù)：一、前言2023/2/1-3-4

2009年以來，塔里木油田引進(jìn)Halliburton公司的MPD系統(tǒng)，在塔中完成精細(xì)控壓鉆井20余井次，應(yīng)用結(jié)果表明：精細(xì)控壓鉆井技術(shù)能夠有效預(yù)防和控制溢流和井漏、避免井下復(fù)雜、大幅度降低非生產(chǎn)時(shí)間、縮短鉆井周期；能夠保護(hù)油氣層、提高水平段延伸能力、有利于提高單井產(chǎn)能一、前言2023/2/1-4-自2008年，鉆井工程技術(shù)研究院依托國家科技重大專項(xiàng)和集團(tuán)公司重大工程技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)項(xiàng)目，歷時(shí)3年，自主研發(fā)了具有國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平的PCDS-I精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)裝備，為解決國內(nèi)塔里木盆地、新疆南緣、玉門青西、四川盆地及柴達(dá)木盆地等窄密度窗口問題突出地區(qū)的漏、溢、塌、卡等復(fù)雜鉆井難題提供了新的有效技術(shù)手段。該系統(tǒng)填補(bǔ)了國內(nèi)空白，打破了國外壟斷，達(dá)到了國外同類技術(shù)的先進(jìn)水平一、前言PCDS-I精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)已先后在我國塔里木、川渝、華北、冀東及印尼等國內(nèi)外控壓鉆井服務(wù)熱點(diǎn)和難點(diǎn)地區(qū)，成功開展現(xiàn)場試驗(yàn)與服務(wù)20口井，取得了良好的市場應(yīng)用效果，得到了油田公司的充分認(rèn)可和肯定一、前言2012年以來，通過精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)裝備的集成工業(yè)推廣應(yīng)用、設(shè)備產(chǎn)品銷售、技術(shù)支持與服務(wù)等產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益巨大主要內(nèi)容前言控壓鉆井工藝技術(shù)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)主要成果與技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)場應(yīng)用情況經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益及推廣應(yīng)用前景2023/2/1?解決鉆井復(fù)雜問題，提高經(jīng)濟(jì)性?不許連續(xù)溢流出現(xiàn)?增加自動(dòng)控制系統(tǒng)

?開式或閉環(huán)鉆井

?近平衡或略過平衡鉆井控壓鉆井——MPD技術(shù)

“從欠平衡技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來”

簡單地說：在鉆井循環(huán)時(shí)直接測量井底壓力，動(dòng)態(tài)控制井底壓力；在停止循環(huán)時(shí)，動(dòng)態(tài)控制井口壓力二、控壓鉆井工藝技術(shù)-8-井底恒壓鉆井CBHP加壓泥漿帽鉆井PMCD雙梯度鉆井DG應(yīng)用最常用的控壓鉆井方法，主要解決窄窗口安全鉆井問題應(yīng)用溶洞、大裂縫鉆井應(yīng)用海洋深水鉆井控壓鉆井工藝應(yīng)用形式2023/2/1二、控壓鉆井工藝技術(shù)-9-控壓鉆井的手段

——地面加回壓井底恒壓鉆井是陸上控壓鉆井的主要方式，主要解決窄窗口鉆井問題，但不能解決大溶洞大裂縫地層的漏失問題，特點(diǎn)是需要地面節(jié)流加回壓二、控壓鉆井工藝技術(shù)-10-破裂壓力、漏失壓力、壓差卡鉆壓力，取三者的小值地層壓力、坍塌壓力，取二者的大值靜壓循環(huán)ECDMPD鉆井時(shí)間常規(guī)鉆井常規(guī)鉆井控壓鉆井井底壓力變化規(guī)律＞正常壓力窗口窄壓力窗口MPD靜液壓力井底壓力二、控壓鉆井工藝技術(shù)2023/2/1-11-鉆井液密度原則

正常的鉆井液密度時(shí)，靜液柱壓力必須小于地層壓力，并且有一定有壓力空間，是一個(gè)欠平衡狀態(tài)，在無回壓的情況下存在作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)近平衡控壓鉆井

當(dāng)量循環(huán)密度等于或略大于地層壓力，壓力波動(dòng)時(shí)，偶

爾有欠平衡狀況欠平衡控壓鉆井控壓鉆井壓力設(shè)計(jì)與控制二、控壓鉆井工藝技術(shù)不同工況壓力控制示意圖控壓鉆井壓力的過程控制二、控壓鉆井工藝技術(shù)靜液壓力循環(huán)阻力節(jié)流壓力鉆進(jìn)或循環(huán)

靜液壓力停止循環(huán)

節(jié)流壓力靜液壓力開泵過程

節(jié)流壓力靜液壓力停泵過程

循環(huán)阻力節(jié)流壓力補(bǔ)償循環(huán)、停泵期間多因素造成的井底壓力波動(dòng)循環(huán)阻力節(jié)流壓力靜液壓力-13-

在不調(diào)整鉆井液密度的情況下，快速應(yīng)對井下情況的變化，隨時(shí)調(diào)整進(jìn)行液相的過、近、欠平衡作業(yè)

消除了循環(huán)壓力對井底壓力的影響有利于深井和高溫高壓井的安全施工、提高速度控制井底壓力小幅度波動(dòng)

有效控制井底壓力在窄范圍內(nèi)；有利于水平井和窄壓力窗口井作業(yè)。快速調(diào)節(jié)井下環(huán)空壓力

控壓鉆井的應(yīng)用優(yōu)勢

技術(shù)上的風(fēng)險(xiǎn)井低經(jīng)濟(jì)效益的井以前“不可鉆”的井

減輕對地層傷害解決窄壓力窗口問題降低壓差卡鉆提高鉆速增加鉆井安全性延長水平段二、控壓鉆井工藝技術(shù)主要內(nèi)容前言控壓鉆井工藝技術(shù)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)主要成果與技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)場應(yīng)用情況經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益及推廣應(yīng)用前景PCDS-Ⅰ精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)構(gòu)成自動(dòng)節(jié)流管匯系統(tǒng)回壓補(bǔ)償系統(tǒng)液氣控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制軟件隨鉆壓力測量工具（可選）三、精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)-16-自動(dòng)節(jié)流管匯三、精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)PCDS-Ⅰ精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)構(gòu)成2023/2/1-17-回壓補(bǔ)償系統(tǒng)三、精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)PCDS-Ⅰ精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)構(gòu)成2023/2/1-18-自動(dòng)控制系統(tǒng)及控制中心三、精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)PCDS-Ⅰ精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件中心控制房2023/2/1-19-實(shí)時(shí)控制服務(wù)器系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、通信井下壓力計(jì)算設(shè)備動(dòng)作控制鉆井安全監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序服務(wù)器控壓鉆井設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收處理控壓鉆井設(shè)計(jì)模擬控壓鉆井工況模擬與監(jiān)控控壓鉆井?dāng)?shù)據(jù)庫控制器控制及軟件系統(tǒng)整體布局控壓鉆井工藝及控制軟件三、精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)性能指標(biāo)技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)功能自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)額定壓力:35MPa節(jié)流度:±0.35MPa工作壓力:10MPa主、備、輔助三個(gè)節(jié)流通道，能夠自動(dòng)切換鉆進(jìn)中實(shí)現(xiàn)在線維護(hù)專用氣動(dòng)平板閥研制成功并用于控壓系統(tǒng)抗H2S設(shè)計(jì)設(shè)備動(dòng)作迅速，平穩(wěn)具備自動(dòng)節(jié)流，冗余節(jié)流切換、安全報(bào)警、出口流量監(jiān)測等功能，能夠適應(yīng)復(fù)雜工況的控壓鉆井作業(yè)要求?；貕罕孟到y(tǒng)額定壓力:35MPa額定流量:12L/s全自動(dòng)操作控制高精度入口流量監(jiān)測輸出流量穩(wěn)定能夠在循環(huán)或停泵的作業(yè)過程中進(jìn)行流量補(bǔ)償，維持節(jié)流閥有效的節(jié)流功能，適應(yīng)復(fù)雜工況的控壓鉆井作業(yè)中壓力補(bǔ)償?shù)囊?。三、精?xì)控壓鉆井系統(tǒng)2023/2/1-21-系統(tǒng)技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)功能液氣控制系統(tǒng)工作壓力<10.5MPa，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間<1s性能可靠，安全互鎖具備遠(yuǎn)程和本地操作功能設(shè)備參數(shù)顯示清晰安全可靠，維護(hù)簡單接收自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作指令并進(jìn)行處理，同時(shí)向下位機(jī)發(fā)送指令，來實(shí)現(xiàn)對各節(jié)流閥和平板閥的自動(dòng)（本地/遠(yuǎn)程）控制監(jiān)測及自動(dòng)控制系統(tǒng)測量精度2‰，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間<1s系統(tǒng)的自檢功能雙冗余設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)切換數(shù)字化通訊，抗干擾能力強(qiáng)由地面壓力、溫度傳感器、泵沖傳感器、流量計(jì)、其他PWD井下儀器、錄井傳感器等構(gòu)成,將國際最先進(jìn)控制技術(shù)用于鉆井、采用現(xiàn)場裝置－控制器－上位計(jì)算機(jī)控制的三層遞階控制結(jié)構(gòu)經(jīng)室內(nèi)測試和現(xiàn)場應(yīng)用，性能穩(wěn)定精細(xì)控壓自動(dòng)控制軟件個(gè)性化的控制模型超前檢測控制，壓力追蹤快具有壓力保護(hù)，工況報(bào)警功能水力模型實(shí)時(shí)校正，計(jì)算誤差在0.1~0.2MPa以內(nèi)具備無PWD控壓鉆進(jìn)功能參數(shù)采集與監(jiān)測、實(shí)時(shí)水力學(xué)計(jì)算、遠(yuǎn)程自動(dòng)控制軟件三個(gè)軟件構(gòu)成，完成與其它系統(tǒng)之間的通訊及數(shù)據(jù)交互，負(fù)責(zé)向液氣控制系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的調(diào)整指令，并監(jiān)控指令的執(zhí)行情況，實(shí)現(xiàn)閥的平穩(wěn)控制技術(shù)特點(diǎn)三、精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)2023/2/1-22-PCDS-Ⅰ精細(xì)控壓鉆井工藝流程正常鉆進(jìn)時(shí)流程三、精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)2023/2/1-23-PCDS-Ⅰ精細(xì)控壓鉆井工藝流程起下鉆、接單根流程三、精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)-24-PCDS-Ⅰ精細(xì)控壓鉆井工藝流程氣侵時(shí)流程三、精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)-25-PCDS-Ⅰ精細(xì)控壓鉆井工藝流程維護(hù)旋轉(zhuǎn)頭流程三、精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)-26-與國外同類產(chǎn)品性能指標(biāo)對比三、精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)-27-對比性能HalliburtonMPDWeatherfordMFCPCDS-I精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)額定壓力35MPa35MPa35MPa節(jié)流精度±0.35MPa±0.5MPa±0.35MPa結(jié)構(gòu)三通道雙通道三通道系統(tǒng)采用PLC控制器，接線復(fù)雜，不具備在線監(jiān)測功能PLC控制器，需參數(shù)整定FF數(shù)字總線，工況自適應(yīng)，具備在線自診斷功能，系統(tǒng)工作可靠性高，性能先進(jìn)功能井底恒壓微流量井底恒壓和微流量27總體達(dá)到國外同類技術(shù)的先進(jìn)水平主要內(nèi)容前言控壓鉆井工藝技術(shù)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)主要成果與技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)場應(yīng)用情況經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益及推廣應(yīng)用前景通過持續(xù)攻關(guān)、改進(jìn)完善與現(xiàn)場應(yīng)用，形成的主要成果：一套重大技術(shù)——精細(xì)控壓鉆井技術(shù)一套特色方法——控壓鉆井裝備實(shí)驗(yàn)與檢測方法一套精細(xì)控壓鉆井裝備—PCDS-I精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)一個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——控壓鉆井模擬、測試與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室申報(bào)專利21項(xiàng)，其中發(fā)明專利8項(xiàng)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范組建兩支控壓鉆井試驗(yàn)與技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍四、主要成果與技術(shù)創(chuàng)新取得了控壓鉆井技術(shù)應(yīng)用的重大突破，真正實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)精細(xì)控壓鉆井裝備和技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用2023/2/1-29-微流量監(jiān)測與處理工藝技術(shù)環(huán)空壓力監(jiān)測與控制工藝技術(shù)回壓補(bǔ)償工藝技術(shù)近、過平衡精細(xì)控壓技術(shù)欠平衡精細(xì)控壓技術(shù)控制參數(shù)曲線圖通過20口井的現(xiàn)場應(yīng)用完善形成適應(yīng)不同工況的精細(xì)控壓鉆井技術(shù)系列-30-四、主要成果與技術(shù)創(chuàng)新形成一套精細(xì)控壓鉆井技術(shù)形成一套控壓鉆井裝備實(shí)驗(yàn)與檢測方法實(shí)驗(yàn)、測試方法:控壓鉆井工藝模擬實(shí)驗(yàn)方法單元測試技術(shù)控壓鉆井裝置的性能測試與評(píng)價(jià)方法測試技術(shù)評(píng)價(jià)方法模擬方法不同工況下控壓鉆井工藝模擬實(shí)驗(yàn)單元測試整機(jī)性能測試與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室工藝模擬及測試、評(píng)價(jià)內(nèi)容四、主要成果與技術(shù)創(chuàng)新2023/2/1-31-五、主要技術(shù)創(chuàng)新或技術(shù)突破精確近平衡控壓鉆井技術(shù)欠平衡控壓鉆井技術(shù)微流量控壓鉆井技術(shù)平衡流量壓力不同的地質(zhì)條件下的表現(xiàn)形式：平衡鉆井，入口流量=出口流量微溢流鉆井，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)層微漏失鉆井，含硫化氫地層技術(shù)方式1、根據(jù)地質(zhì)要求，控制少量溢流，實(shí)現(xiàn)有效防漏2、欠平衡控壓邊點(diǎn)火邊鉆進(jìn)，利于發(fā)現(xiàn)油氣層，提高鉆速3、監(jiān)測鉆井液出入口流量變化，實(shí)現(xiàn)溢流、漏失早期控制4、及時(shí)微量的井口回壓調(diào)整，有利于發(fā)現(xiàn)油氣層5、調(diào)整井口控壓，尋找壓力平衡點(diǎn)，可順利穿越薄弱層6、實(shí)施精細(xì)控壓作業(yè)，有利于水平段延長，提高單井產(chǎn)量控壓鉆井現(xiàn)場應(yīng)用取得突破-32-控壓鉆井實(shí)驗(yàn)室是一套鉆井過程的壓力模擬系統(tǒng)，是目前國內(nèi)唯一的能夠進(jìn)行控壓鉆井各種工況全尺寸模擬實(shí)驗(yàn)和設(shè)備測試的實(shí)驗(yàn)室，是控壓鉆井系統(tǒng)研制及其自動(dòng)控制軟件開發(fā)的基礎(chǔ)必備條件控壓鉆井實(shí)驗(yàn)室四、主要成果與技術(shù)創(chuàng)新2023/2/1-33-專利、標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范、論文序號(hào)發(fā)明專利備注1一種利用流量監(jiān)控實(shí)現(xiàn)井底壓力控制的鉆井方法與裝備發(fā)明專利201210226318.22一種適應(yīng)大流量變化的單節(jié)流通道控壓鉆井方法與裝備發(fā)明專利3精細(xì)控壓鉆井技術(shù)解決井壁穩(wěn)定的方法發(fā)明專利4一種利用流量監(jiān)控實(shí)現(xiàn)井底壓力控制的鉆井方法與裝備實(shí)用新型201220316400.X5一種用于控壓鉆井的回壓泵系統(tǒng)出口裝置

實(shí)用新型201220226805.46一種適應(yīng)大流量變化的單節(jié)流通道控壓鉆井方法與裝備實(shí)用新型7精細(xì)控壓鉆井技術(shù)解決井壁穩(wěn)定的方法實(shí)用新型8一種用于控壓鉆井的新型井口壓力控制方法和裝置發(fā)明專利……申請專利21項(xiàng)，其中發(fā)明專利8項(xiàng)-34-四、主要成果與技術(shù)創(chuàng)新形成控壓鉆井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和手冊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——《控壓鉆井系統(tǒng)》發(fā)布企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兩項(xiàng)——《精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》《精細(xì)控壓鉆井裝備使用與維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》形成《精細(xì)控壓鉆井PCDS-I井場數(shù)據(jù)接入手冊（v1.0.0）》編譯《控壓鉆井用戶手冊》《技術(shù)規(guī)程》《操作規(guī)程》《維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程》等手冊，形成英文版本-35-四、主要成果與技術(shù)創(chuàng)新發(fā)表論文23篇序號(hào)名稱期刊或會(huì)議名稱發(fā)表日期1TheSuccessfulApplicationofaNew-styleManagedPressureDrilling(MPD)EquipmentandTechnologyinWellPenglai9ofSichuan&ChongqingDistrict2012IADCSPE亞太鉆井技術(shù)會(huì)議（中國天津）2012072國產(chǎn)精細(xì)控壓鉆井裝備在塔里木盆地的應(yīng)用天然氣工業(yè)2012083控壓鉆井試驗(yàn)檢測系統(tǒng)研制開發(fā)與應(yīng)用天然氣工業(yè)2012074精細(xì)控壓鉆井井底壓力自動(dòng)控制技術(shù)初探天然氣工業(yè)2012075控壓欠平衡鉆井工藝實(shí)現(xiàn)方法與現(xiàn)場試驗(yàn)天然氣工業(yè)2012016控壓鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究石油礦場機(jī)械2012017精細(xì)控壓鉆井技術(shù)研究進(jìn)展第二屆中國工程院/國家能源局能源論壇會(huì)議2012128塔里木碳酸鹽巖復(fù)雜地層國產(chǎn)精細(xì)控壓鉆井技術(shù)研究2012年鉆井基礎(chǔ)理論研究與前沿技術(shù)開發(fā)新進(jìn)展學(xué)術(shù)研討會(huì)2012089國產(chǎn)PCDS-I精細(xì)控壓鉆井裝備研制與關(guān)鍵技術(shù)研究第十二屆鉆井院所長會(huì)議20121010控壓鉆井適應(yīng)性評(píng)價(jià)模型建立與現(xiàn)場應(yīng)用研究第十二屆鉆井院所長會(huì)議20121011恒定井底壓力MPD節(jié)流控制關(guān)鍵問題研究2012中國石油學(xué)會(huì)天然氣專業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)201209…………-36-四、主要成果與技術(shù)創(chuàng)新建成了兩支控壓鉆井技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍建立了技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍的各項(xiàng)管理制度（交接班制度、安全講話記錄、設(shè)備巡檢記錄、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)記錄等）施工人員培訓(xùn)取證（井控證、H2S證、HSE證、上崗證）以及海外市場服務(wù)用的國際井控證、防恐證6人獲得中科院計(jì)算技術(shù)所頒發(fā)的流體數(shù)值模擬計(jì)算技術(shù)應(yīng)用工程師認(rèn)證證書四、主要成果與技術(shù)創(chuàng)新控壓鉆井技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍建設(shè)-37-2012年3月19-21日，PCDS-I精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)參展第十二屆中國國際石油石化技術(shù)裝備展覽會(huì)

2012年11月16-21日，PCDS-I精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)參展第十四屆中國國際高新技術(shù)成果交易會(huì)，獲得“優(yōu)秀產(chǎn)品獎(jiǎng)”參展第十四屆中國國際高新技術(shù)成果交易會(huì)-38-四、主要成果與技術(shù)創(chuàng)新DR－39

－2011年，中國石油工程技術(shù)十大利器2012年，精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)入選“中國石油十大科技進(jìn)展”獲批“國家戰(zhàn)略性創(chuàng)新產(chǎn)品”中國石油天然氣集團(tuán)公司“科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)”2013年，“中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)特等獎(jiǎng)”獲得獎(jiǎng)勵(lì)四、主要成果與技術(shù)創(chuàng)新-39-開發(fā)了一套精細(xì)控壓自動(dòng)控制軟件控壓鉆井水力學(xué)模型設(shè)備在線智能監(jiān)控集成控壓鉆井工藝應(yīng)急處理研發(fā)了自動(dòng)控制系統(tǒng)獨(dú)立控制節(jié)流閥、平板閥、回壓泵等執(zhí)行機(jī)構(gòu)多策略、自適應(yīng)環(huán)空壓力閉環(huán)監(jiān)測與控制形成了精細(xì)控壓鉆井工藝適用各種鉆井工況壓力補(bǔ)償與動(dòng)態(tài)切換研制了控壓鉆井全尺寸工況模擬裝置，形成控壓鉆井實(shí)驗(yàn)檢測方法-40-四、主要成果與技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)主要內(nèi)容前言控壓鉆井工藝技術(shù)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)主要成果與技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)場應(yīng)用情況經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益及推廣應(yīng)用前景五、現(xiàn)場應(yīng)用情況-42-PCDS-Ⅰ精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)先后在塔里木、川渝、華北、冀東及印尼等地區(qū)成功開展現(xiàn)場工業(yè)化應(yīng)用與服務(wù)20口井，實(shí)現(xiàn)了塔中Ⅰ號(hào)氣田裂縫性碳酸鹽巖地層、環(huán)渤海灣潛山裂縫性地層、深井高溫高壓復(fù)雜地層的安全高效鉆井作業(yè)，有效解決了“溢漏共存”鉆井難題，儲(chǔ)層發(fā)現(xiàn)和保護(hù)效果明顯，初步形成市場技術(shù)服務(wù)、設(shè)備產(chǎn)品銷售、集成工業(yè)推廣三位一體的良好態(tài)勢蘇49K-P5井牛東102井NP23-P2003南堡23-平2015井官東4井官東1X1井濱深24-5-27井千16-22井華北地區(qū)8口中古105HTZ26-H7TZ26-H9TZ26-H10依合2AHTZ83-H5TZ26-H11TZ721-8H中古5-H2TZ862H塔里木油田9口川渝地區(qū)2口蓬萊9井磨030-H25井印尼地區(qū)1口Basement-1井DR－43

－現(xiàn)場應(yīng)用統(tǒng)計(jì)序號(hào)井號(hào)井型地區(qū)控壓井段水平段長度鉆井液漏失量1蓬萊9井直井川渝1905-2564m----0m32磨030-H25井水平井1766-2297m----0m33蘇49K-P5井水平井華北3500-5067m----0m34牛東102井水平井5378-5758m----0m35南堡23-平2003井水平井5041-5182m141m103.8m3（比臨井減少漏失超過2000m3）6南堡23-平2015井水平井5183-5644m461m0m37官東4井直井2682-3880m----0m38官東1X1井直井2584-3880m----0m39濱深24-5-27井直井4052-4514m----0m310千16-22井定向井4391-4518.1m----0m3-43-DR－44

－現(xiàn)場應(yīng)用統(tǒng)計(jì)序號(hào)井號(hào)井型地區(qū)控壓井段水平段長度鉆井液漏失量11TZ26-H7井水平井塔里木4223-5699m1345m0m312TZ26-H9井水平井4343-4637m294m0m313TZ83-H5井水平井5757-6647m890m-----14TZ26-H10水平井4547-5643m1096m0m315依合2A水平井6127-6710m583m0m316TZ26-H11井水平井4588-5173m585m0m317中古105H井水平井6285-6829m496.28m0m318塔中721-8H水平井5033-6705m1561m0m319中古5-H2水平井6296-7810m1389m0m320NEBBasement-1井定向井印尼1525-2520m995m0m3-44-典型應(yīng)用一川渝地區(qū)-45-五、現(xiàn)場應(yīng)用情況46五、現(xiàn)場應(yīng)用情況2011年4月12日至4月30日，PCDS-Ⅰ精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)在川中蓬萊9井（預(yù)探井）三開須家河井段（1905m～2564m），完成了近、欠平衡條件下控壓鉆井現(xiàn)場試驗(yàn)蓬萊9井現(xiàn)場應(yīng)用-46-典型應(yīng)用二塔里木塔中地區(qū)-47-五、現(xiàn)場應(yīng)用情況五、現(xiàn)場應(yīng)用情況中古105H井現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)間：2011年12月10日-2012年2月25日井段：6285.29m～6829.28m（段長543.99米，其中水平段長496.28m）效果：控壓精度達(dá)到了鉆進(jìn)±0.2MPa，起下鉆、接單根±0.5MPa；發(fā)現(xiàn)

氣層11個(gè)，累積厚度137米，監(jiān)測和控制溢流多次，點(diǎn)火超過5個(gè)小

時(shí)，火焰超過5m，有效減少關(guān)井、壓井造成的時(shí)間延誤自動(dòng)發(fā)現(xiàn)溢流報(bào)警點(diǎn)火控制溢流,恢復(fù)正常鉆進(jìn)-48-時(shí)間：2012年4月26日-6月6日井段：4223m～5699m，水平段進(jìn)尺1345米（水平位移1647米）效果：-49-塔中26-H7井現(xiàn)場應(yīng)用碳酸鹽巖儲(chǔ)層水平段1345m、水平位移1647m，創(chuàng)造塔里木油田最長紀(jì)錄創(chuàng)目的層鉆進(jìn)單日進(jìn)尺134米最高紀(jì)錄，且連續(xù)多日進(jìn)尺過百目的層鉆進(jìn)持續(xù)點(diǎn)火時(shí)長213h，占總控壓鉆進(jìn)時(shí)長的80.4%，全過程“點(diǎn)著火炬鉆井”長水平段鉆進(jìn)穿越多套縫洞單元，實(shí)現(xiàn)零漏失、零復(fù)雜機(jī)械鉆速明顯提高，平均鉆速為4.23m/h平均日進(jìn)尺與常規(guī)鉆井相比提高103.7%五、現(xiàn)場應(yīng)用情況TZ26-H7井，PCDS-1精細(xì)控壓點(diǎn)火TZ26-H8井，Halliburton精細(xì)控壓點(diǎn)火國產(chǎn)精細(xì)控壓井深5699.39/4214.67層位奧陶系良里塔格組井段m4223m～5699.39控壓進(jìn)尺m1476.39水平段進(jìn)尺m1345累計(jì)控壓時(shí)間h784.5完鉆原因鉆至設(shè)計(jì)井深完鉆哈里伯頓精細(xì)控壓井深5029/4206.16層位奧陶系良里塔格組井段m4527～5029控壓進(jìn)尺m502水平段進(jìn)尺m502累計(jì)控壓時(shí)間h211.5完鉆原因井漏嚴(yán)重，提前完鉆五、現(xiàn)場應(yīng)用情況塔中Ⅰ號(hào)氣田最復(fù)雜的區(qū)塊——塔中26井區(qū)與國際公司同臺(tái)競技，打破國外壟斷，增強(qiáng)我國鉆井技術(shù)與裝備的國際競爭力-50--51-塔中26-H9井現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)間：2012年6月15日-7月5日井段：4343m～4637m效果：一趟鉆完成整個(gè)水平井段目的層，全過程微流量監(jiān)控，沒有使用PWD

全過程實(shí)現(xiàn)了易漏地層“零漏失、零復(fù)雜”（鄰井TZ26-H4井同層段漏

失3334m3），發(fā)現(xiàn)油氣顯示層6個(gè)，平均機(jī)械鉆速是以往控壓鉆井平均

日進(jìn)尺的4.14倍，提前7天完成了水平段進(jìn)尺五、現(xiàn)場應(yīng)用情況井段：4588～5173m效果：塔中26-H11井現(xiàn)場應(yīng)用發(fā)現(xiàn)油氣層15個(gè)，監(jiān)測溢流1次、處理惡性漏失1次，共點(diǎn)火12次，火焰高度5-15米，最高達(dá)到25米，累計(jì)點(diǎn)火時(shí)間30.64小時(shí)。惡性漏失的成功處理，減少了甲方及井隊(duì)的經(jīng)濟(jì)損失和井控風(fēng)險(xiǎn)，為我院精細(xì)控壓鉆井在塔里木市場的商業(yè)化服務(wù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)、贏得了良好的聲譽(yù)。惡性漏失成功處理五、現(xiàn)場應(yīng)用情況-52-發(fā)現(xiàn)油氣產(chǎn)層23個(gè)，點(diǎn)火18次，點(diǎn)火鉆進(jìn)總時(shí)長18小時(shí)47分允許少量溢流，有效防漏，控壓井段無漏失維持控壓起下鉆單程最長超過26小時(shí)，無井下復(fù)雜發(fā)生當(dāng)量泥漿密度保持在1.21~1.22之間，保證了泥漿性能，減少井下復(fù)雜發(fā)生，保證了水平井段的安全鉆進(jìn)時(shí)間：2013年6月-2013年8月井段：井段6421mm～7810m，水平段進(jìn)尺1516m效果：中古5-H2井現(xiàn)場應(yīng)用刷新了中國最深水平井的記錄五、現(xiàn)場應(yīng)用情況-53-時(shí)間：2013年6月13日至2013年7月11日井段：井段5144m～6705m，（水平段進(jìn)尺1561m，單日進(jìn)尺150米記錄）效果：塔中721-8H井現(xiàn)場應(yīng)用發(fā)現(xiàn)油氣產(chǎn)層42個(gè)，點(diǎn)火鉆進(jìn)55次，累計(jì)點(diǎn)火時(shí)間110小時(shí)10分；控壓鉆井施工全井段零漏失、零復(fù)雜；控壓全井段泥漿密度1.08-1.11g/cm3，當(dāng)量泥漿密度1.15-1.21g/cm3，控壓全井段實(shí)施微欠平衡鉆井作業(yè)，保證了油氣產(chǎn)層的發(fā)現(xiàn)。刷新了先前在TZ26-H7井創(chuàng)造的單日進(jìn)尺、水平段最長的歷史記錄五、現(xiàn)場應(yīng)用情況-54-典型應(yīng)用三華北地區(qū)-55-五、現(xiàn)場應(yīng)用情況試驗(yàn)效果安全順利鉆進(jìn)無復(fù)雜有效降低鉆井液密度提高機(jī)械鉆速，相同井段平均機(jī)械鉆速由1.5m/h提高到2.2m/h井段：3500～5067m-56-五、現(xiàn)場應(yīng)用情況蘇49K-P5井現(xiàn)場應(yīng)用應(yīng)用效果實(shí)現(xiàn)了目的層零漏失、零復(fù)雜解決了牛東潛山漏失、井壁垮塌等鉆井復(fù)雜問題機(jī)械鉆速提高90%，相同井段平均機(jī)械鉆速由0.63m/h提高到1.20m/h井段：5378～5758m-57-五、現(xiàn)場應(yīng)用情況牛東102井現(xiàn)場應(yīng)用應(yīng)用效果大大減少了鉆井液漏失量大幅降低了非生產(chǎn)時(shí)間，提高了機(jī)械鉆速有效發(fā)現(xiàn)、保護(hù)油氣層井段：5041～5182m-58-五、現(xiàn)場應(yīng)用情況南堡23-平2003井現(xiàn)場應(yīng)用井段：5183～5644m效果：南堡23-平2015井現(xiàn)場應(yīng)用全井實(shí)現(xiàn)安全鉆進(jìn)，無漏失，無井下復(fù)雜發(fā)生，縮短鉆井周期，提高了機(jī)械鉆速。有效發(fā)現(xiàn)、保護(hù)油氣層。五、現(xiàn)場應(yīng)用情況-59--60-振動(dòng)篩返出的原油出現(xiàn)氣侵時(shí)的點(diǎn)火井段：2682～3880m效果：精細(xì)控壓鉆井技術(shù)及時(shí)地發(fā)現(xiàn)溢流，并施加井口回壓，實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制溢流11次，油氣顯示層36層。精細(xì)控壓鉆井技術(shù)及時(shí)地發(fā)現(xiàn)漏失，為井下復(fù)雜處理贏得了寶貴的時(shí)間。官東4井現(xiàn)場應(yīng)用五、現(xiàn)場應(yīng)用情況-60--61-出現(xiàn)氣侵時(shí)的點(diǎn)火井段：4391-4518.1m效果：該井常規(guī)鉆進(jìn)至4389m時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流關(guān)井，壓井中出現(xiàn)漏失，共計(jì)6次壓井未成功，鉆進(jìn)停滯，使用精細(xì)控壓后，成功解決井下溢漏復(fù)雜，大幅縮短鉆井周期，保障本井順利完鉆控壓鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)5段油氣層（4391～4406、4406～4474、4474～4504、4504～4510、4510～4518.1），累計(jì)厚度127.1米，控壓井段全為油氣層千16-22井現(xiàn)場應(yīng)用五、現(xiàn)場應(yīng)用情況-61-典型應(yīng)用四海外——印尼BETARA油田-62-五、現(xiàn)場應(yīng)用情況井段：1522～2500m效果：TopLTAFBasementDepthStructureAA’NEBBase-1位置TopBasement該系統(tǒng)在安全高效鉆井方面所展現(xiàn)的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢，得到印尼甲方和井隊(duì)人員的高度贊賞。實(shí)現(xiàn)了控壓鉆井“走出去”的目標(biāo)印尼BETARA油田—NEBBASEMENT1井鉆進(jìn)期間實(shí)現(xiàn)全過程“點(diǎn)著火炬來鉆井”，點(diǎn)火總時(shí)間占總時(shí)間的79.5%，火焰最高達(dá)15m，確保井下安全的同時(shí)最大限度地發(fā)現(xiàn)和保護(hù)了油氣層。在三開致密花崗巖地層井段所實(shí)施的負(fù)壓鉆進(jìn)，有效提高了機(jī)械鉆速。控壓作業(yè)期間，無井漏及溢流等井下復(fù)雜和事故，達(dá)到了安全高效鉆井的目的。五、現(xiàn)場應(yīng)用情況-63-國產(chǎn)精細(xì)控壓塔中應(yīng)用效果顯著：五、現(xiàn)場應(yīng)用情況2023/2/1-64-

平均