深水鉆井井控技術(shù)

葉吉華++劉正禮++羅俊豐++姜清兆

摘 要：該文在對(duì)國(guó)內(nèi)外深水井控技術(shù)充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對(duì)南中國(guó)海深水鉆井井控特點(diǎn)和難點(diǎn)，結(jié)合近年南海深水鉆井設(shè)計(jì)和作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)分析了深水鉆井井控存在的地層壓力窗口窄、溢流監(jiān)測(cè)困難、壓井難度大和壓井作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、井控設(shè)備復(fù)雜、存在水合物風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題，研究提出了有針對(duì)性的解決方案，可為南海深水鉆井井控作業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞：深水 鉆井 井控 難點(diǎn) 溢流 壓井

中圖分類號(hào)：TE28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（a）-0046-01

該文根據(jù)深水鉆井特點(diǎn)，參考國(guó)外深水鉆井承包商井控措施，結(jié)合我國(guó)南海深水鉆井作業(yè)實(shí)踐，全面深入的剖析深水鉆井井控特點(diǎn)和挑戰(zhàn)，提出切實(shí)可行的解決方案，以降低深水鉆井井控風(fēng)險(xiǎn)，指導(dǎo)深水現(xiàn)場(chǎng)施工。

1 深水鉆井井控特點(diǎn)和難點(diǎn)

由于作業(yè)環(huán)境、井控裝備的不同，使得深水鉆井井控具有許多區(qū)別于陸地和淺水鉆井井控的特點(diǎn)，主要包括地層壓力窗口窄、溢流監(jiān)測(cè)困難、壓井難度大、井控設(shè)備復(fù)雜、響應(yīng)時(shí)間要求高、存在水合物風(fēng)險(xiǎn)等，這些因素都成為深水鉆井井控的難點(diǎn)，具體影響分述如下。

1.1 地層承壓能力弱

一般情況下，地層破裂壓力隨上覆巖層壓力增大而增大。在深水環(huán)境中，由于上覆巖層被上千或數(shù)千米的海水取代，降低了地層的壓實(shí)程度，地層相對(duì)疏松，使得相同井深的情況下，深水井破裂壓力梯度降低，即地層承壓能力弱。

1.2 溢流監(jiān)測(cè)困難

溢流監(jiān)測(cè)困難主要是由于泥漿的溶解性和作業(yè)環(huán)境特點(diǎn)決定。

在泥漿的溶解性方面，對(duì)深水井而言，多數(shù)情況下使用油基鉆井液，侵入井筒的油氣容易溶解到鉆井液中，在侵入流體上返的過(guò)程中，循環(huán)體系變化不明顯，觀察到溢流的發(fā)生所需時(shí)間長(zhǎng)。

1.3 壓井難度大

深水鉆井井控時(shí)壓井作業(yè)的困難主要包括下述兩個(gè)方面：

1.3.1 壓井作業(yè)窗口窄

由于地層破裂壓力隨水深增大而減少，從而使破裂壓力梯度和地層孔隙壓力梯度之間的窗口變窄，使得鉆井作業(yè)過(guò)程中井涌余量減小。

1.3.2 節(jié)流管線長(zhǎng)，摩阻大，壓井排量小，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)

深水鉆井阻流壓井管線長(zhǎng)達(dá)上千米，內(nèi)徑較小，同時(shí)由于深水低溫高壓環(huán)境的影響，鉆井液在阻流壓井管線中的黏性會(huì)有明顯增加，管線的壓力損耗相當(dāng)大。

1.4 井控設(shè)備復(fù)雜

深水鉆井防噴器組系統(tǒng)（BOP）位于海床處，通過(guò)長(zhǎng)的控制管線在平臺(tái)實(shí)施操控，通常具有電-液、無(wú)線電和ROV（遙控潛水器）或聲控等多種操控方式，巨大的體積和重量需要由平臺(tái)補(bǔ)償器系統(tǒng)懸掛并坐壓在水下井口上，這對(duì)水下井口穩(wěn)定性提出了巨大挑戰(zhàn)。

1.5 存在水合物風(fēng)險(xiǎn)

海床附近溫度隨水深增加而降低，南海深水井附近溫度通常在3℃～6℃，水下防噴器組在此高壓低溫環(huán)境中易形成水合物，水合物一旦形成將很難清除，嚴(yán)重時(shí)將堵塞壓井、阻流管線，堵塞防噴器腔室，導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，鉆具被固結(jié)，將引發(fā)災(zāi)難性事故。有時(shí)也會(huì)在井口與防噴器組連接器之間形成水合物，使防噴器組不能從井口解脫。

2 深水鉆井井控難題應(yīng)對(duì)措施和應(yīng)用效果

針對(duì)上述深水鉆井井控存在的難點(diǎn)，通過(guò)技術(shù)分析研究，結(jié)合我國(guó)自營(yíng)深水井鉆完井作業(yè)實(shí)踐，提出以下解決方案。

2.1 提高地層壓力預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)合理的井身結(jié)構(gòu)

在鉆前利用鄰井地層壓力結(jié)果、電測(cè)資料，并結(jié)合本井過(guò)井位地層層速度、地層分層情況等信息進(jìn)行地層壓力預(yù)測(cè)，提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。根據(jù)地層壓力預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合平臺(tái)作業(yè)能力、鉆井液性能等因素選用合理的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.2 加強(qiáng)地層壓力和溢流的監(jiān)測(cè)

陸地及淺水鉆井時(shí)，常采用鉆前預(yù)測(cè)研究和地漏試驗(yàn)的方法來(lái)評(píng)估地層壓力。而深水鉆井由于地層壓力窗口窄，地層壓力分析精度要求高，除采用常規(guī)的上述兩種方法以外，還要使用隨鉆壓力測(cè)量（PWD）、準(zhǔn)確的液面監(jiān)測(cè)和精確的計(jì)量罐計(jì)量等方法。

2.3 采取有效的壓井技術(shù)

陸地及淺水鉆井中不存在淺層無(wú)隔水管段鉆井問(wèn)題，而深水鉆井無(wú)隔水管井段壓井難度非常大。為減少深水鉆井無(wú)隔水管井段壓井難度，首先利用井場(chǎng)調(diào)查資料對(duì)淺部的地層進(jìn)行辨識(shí)，如果發(fā)現(xiàn)有淺層氣、淺層流的跡象，則與地質(zhì)部門溝通盡量調(diào)整井位避開(kāi)淺層氣、淺層流區(qū)。在深水鉆井施工時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備充分的淺層氣、淺層流應(yīng)對(duì)預(yù)案，在基地配置足夠的重漿，平臺(tái)儲(chǔ)備足夠的重晶石。

2.4 提高井控設(shè)備作業(yè)穩(wěn)定性

針對(duì)深水鉆井井控設(shè)備復(fù)雜的難點(diǎn)，需要提高井控設(shè)備的操作穩(wěn)定性和可靠性，則需要采用國(guó)外知名供應(yīng)商的井控設(shè)備，并培訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)井控作業(yè)人員熟練掌握井控規(guī)定和操作規(guī)程。此外，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施人員還應(yīng)保障BOP系統(tǒng)的維保和檢查，使其處于可用狀態(tài)。

2.5 降低水合物風(fēng)險(xiǎn)

如果條件允許，深水鉆井應(yīng)盡可能選擇油基或者合成基鉆井液，水相部分仍要考慮防水合物。應(yīng)盡量減少鉆井液靜止時(shí)間并保持循環(huán)，若由于如電纜測(cè)井等原因需要長(zhǎng)時(shí)間靜止鉆井液時(shí)，需要在BOP上下替入水合物抵制液，其配方可根據(jù)井位海床處的壓力、溫度、鉆井液體系、配方模擬。按規(guī)定在BOP組內(nèi)注入乙二醇等水合物抵制劑。

3 結(jié)語(yǔ)

在深水鉆井設(shè)計(jì)及作業(yè)實(shí)踐中，提高地層壓力預(yù)測(cè)精度、加強(qiáng)溢流及井涌早期監(jiān)測(cè)及采取有效的壓井技術(shù)等措施已被證明是解決深水鉆井井控難題的有效方案，深水鉆井中應(yīng)根據(jù)實(shí)際地層和井控設(shè)備等情況及時(shí)采取合適的壓井方案，降低深水鉆井井控風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 海洋鉆井手冊(cè)編審組.海洋鉆井手冊(cè)[M].石油工業(yè)出版社，2011：593-629.endprint