控压钻井技术现状分析

  过平衡、近平衡常规控压钻井技术已经成熟配套。欠平衡钻井技术在国外经过几十年的发展已基本成熟配套,国内近几年发展迅速,也已步入世界先进水平行列。

 

  精细控压钻井技术,国内与国外相比还有一定差距。自动(闭环)控压钻井技术国内外均有待于在多相流理论、配套装备、工具、仪表仪器和软件开发等方面研究和发展。

 

  就目前的技术现状而言,精细控压钻井技术、欠平衡钻井技术与下述技术的结合,必然会达到更好的钻井施工效果。为促进钻井技术的发展,有必要结合试验研究,寻求钻井技术突破。

 

  1)随钻井底环空压力测量(APWD) 为适应欠平衡钻井监测的需要,哈里伯顿公司研制出了随钻井底环空压力测量仪(annular pressure measure-ment while drilling,简称APWD),在随钻过程中可以实时测量井底环空压力数据,通过MWD或EM-MWD实时将数据传送至地面,指导欠平衡钻井作业。斯伦贝谢、威德福等公司也研制出了APWD类似工具。

 

  2)无风险钻井系统(NDS) NDS(no drillingsurprise)由斯伦贝谢公司研发,它是一个综合的服务包,通过风险管理,对油气井进行设计和实时处理,从而使井身结构最优。NDS可以及早发现井下复杂情况与事故发生的预兆,及时采取措施,预防井下复杂情况与事故的发生。NDS可以实现井眼稳定性控制、地层孔隙压力预测、漏失控制和井眼摩阻控制等。

 

  3)井下随钻诊断系统(DWD) 美国开发的井下随钻诊断系统(diagnostics while drilling,简称DWD),能随钻测量井下温度、压力、钻头钻压、钻头扭矩、井斜角、方位角和地层参数等;其随钻测量工具、高速数据传输系统、钻井分析软件等将井下地层、钻井状况与地面数据实时联系起来,优化指导钻井作业,以达到提高钻速,获取最佳钻井效果的目的。

 

  4)随钻地层测试技术(FTWD) 随钻地层测试技术(formation testing while drilling,简称FT-WD)是在钻井过程中对储层实施实时测量的一种新技术。其最大好处是节省钻机时间,特别适合海上钻井平台,能降低钻井成本。斯伦贝谢公司将MDT技术与LWD有机结合,研制出了Stetho-Scope随钻地层压力测试仪,于2005年1月开始商业化服务,截至2006年9月25日,共使用130井次,取得良好效果。

 

  5)电磁波传输式随钻测量技术(EM-MWD)近年来为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输随钻测量技术(e-lectromagnetic MWD tools,简称EM-MWD)研究与应用已有很大进展[14-17]。壳牌公司已在北海南部成功将电磁波EM-MWD用于测量井深4 420 m处的各种参数,创下新的记录。

 

  6)地层压力、破裂压力和坍塌压力预测及随钻监测技术 实现地层压力、破裂压力和坍塌压力随钻监测既可以直接指导钻井现场施工作业,又可以准确验证理论模型的可靠性与准确性,对实现精细控压钻井技术、欠平衡钻井技术的推广和未来的自动控压钻井技术的发展具有重要意义。

 

  控压钻井技术的发展方向重点在以下4个方面:

 

  1)设备研制,特别是研制高压力级别的旋转防喷器、井口连续循环装置、地面压力控制装置和多相密闭分离装置等。

 

  2)研制自动测量仪器仪表,重点包括APWD、地面自动流量计、地面自动测压计、随钻测斜仪和气体钻井条件下地层出水/出气定量判断仪器等。

 

  3)研究多相流流动规律,进而进行理论建模与实用软件开发。

 

  4)研发控制机构及支持系统,为实现自动(闭环)控压钻井做技术储备。

 

  发展控压钻井技术,首先要提高对该技术重要作用和意义的认识;其次走科研-中试-现场试验-理论升级-再试验的路,加强前期研究,重视技术储备;三是要培养一批高精尖的技术人才队伍,为该技术研究和推广创造必备条件;四是要注重多学科合作,配套发展;五是要明确和深刻理解控压钻井技术的概念,统一认识,才能从人员、队伍、装备、技术和管理等各方面进行专业化配套和发展。