控压钻井系统特性分析和关键工艺实现方法.pdfVIP

石 油 机 械 2011年 第39卷 第 10期 CHINA PETROLEUM MACHINERY 钻井新技术 控压钻井系统特性分析与关键工艺实现方法 杨雄文 周英操 方世 良 纪荣艺 刘 伟 (中国石油集 团钻井 工程技 术研 究院) 摘要 在系统总结和对 比分析 国外控压钻井装备特点和技术特征后，重点介绍 了国内首台 PCDS—I精细控压钻井系统研制进展，阐述 了装备结构组成和功能特点，同时开发 了一套控压钻 井钻进 、接单根 、重浆压井和起下钻等控压关键工艺实现方法。现场应用表明，该工艺方法动态 压力控制精度高 ，钻进过程系统 回压控制精度达到0．2MPa，接单根、起下钻过程系统 回压控制 精度达到0．5MPa，能满足现场控压作业要求。 关键词 控压钻井 特性 压力控制 工艺 0 引 言 1 控压钻井系统特性分析 控压钻井是为解决复杂钻井 问题、提高钻井效 1．1 国外控压钻井系统特征 率及保 障钻井作业安全而发展起来 的。国外 自 目前国际上成功应用于控压钻井实践的装备主 2003年第 1次提出控压钻井概念 ，到 2005年样机 要 有 3大 类 一12J：Weatherford 的 MFC 系 统， 试验成功 ，再到 2007年 的工业化应用 ¨ ，控压 Schlumberger的 DAPC 系统 和 Halliburton公司 的 钻井技术 已发展了各种不同的钻井形式 ，包括恒定 MPD系统。不 同控压钻井系统 的技术特点如表 1 井底压力控压钻井 、钻井液帽钻井以及双梯度钻井 所示 。从表可 以看 出，Weatherford侧重于流量监测 等。目前 ，全世界已有 100多个控压钻井项 目成功 与控制 ，提前预知和处理微溢微漏是其技术要点； 应用 ，在北海 、墨西哥湾和巴西海上正逐步扩大应 Schlumberger公司和Halliburton公司都侧重于压力 用 ，在亚太地区也优势明显 ，并在安全快速钻井 中 控制 ，保持井底某一深度位置压力或 ECD恒定 。 发挥着越来越重要的作用 。国内控压钻井还属于起 归纳起来看，控压钻井装备系统各有侧重点，但流 步阶段 。下面系统总结国外控压钻井装备特点 量和压力控制都是其控制关键 ，自动化 、快速响应 和技术特征 ，重点介绍 国内首 台PCDS—I精细控 和精确控制都是其技术 目标，自适应控制是其发展 压钻井系统研制进展，包括装备组成和功能 、工艺 方 向。控压钻井的概念清晰地表 明了装备是关键、 实现方法，并给出现场应用实例。 工艺是核心的技术理念。 表 1 不 同控压钻井系统的技术特点 基金项 目：国家科技重大专项 “窄密度窗 口安全钻完井技术及装备”(2008ZX05021—003)。 石 油 机 械 2011年 第39誊 第 10期 1．2 PCDS—I控压钻井系统组成与特点 压力35MPa，额定流量 7．5lJs。回压泵的主要作 巾同石油集团钻井 I程技术研究院开发了以流 用是流量补偿 。它能够在循环或停泵的作业过程中 量和压力控制为 目标的井底恒 PCDS—I精细控压 进行流量补偿 ，提供节流阀一【作必要的流量 ；在整 钻井系统。如图1所示 ，系统主要由自动节流系统 、 个工作期间当排量过小时，也能对系统进行流量补 同压泵系统 、液气控制系统 、自动控制系统以及控 偿 ，维持井 口节流所需要的流量 ，以维持节流阀有 制L{J心等部分构成 ，围绕