控壓鉆井技術研究現狀及發展

李曉清（中石化中原石油工程公司鉆井四公司， 河南 濮陽 457001）

控壓鉆井技術研究現狀及發展

李曉清（中石化中原石油工程公司鉆井四公司， 河南 濮陽 457001）

從國內外解決窄窗口鉆井技術對策著手，對常規控壓鉆井技術、精細控壓鉆井技術及其配套設備進行分析，指出了近年來精細控壓鉆井技術的現狀及發展趨勢，為控壓鉆井技術的進一步發展提供一定的指導。

控壓鉆井；窄窗口；配套設備；研究現狀

近年來，油氣勘探開發的重點逐漸向深部地層、復雜地層發展。窄窗口安全鉆井問題逐漸被提上日程，在此基礎上，控壓鉆井技術得到了較好的發展，目前在塔里木盆地、四川盆地、柴達木盆地等都進行過較多的理論研究及現場實踐，取得了一定的成績。本文從窄窗口技術及問題出發，對目前常規控壓鉆井技術進行研究，提出今后一段時間的發展方向，為我國油氣鉆探提供一定的指導。

1 窄窗口相關概念及技術難點解決方法

（1）窄窗口相關概念 窄窗口是在鉆井安全窗口的基礎上提出來的，所謂鉆井安全窗口即在鉆井過程中不發生井噴、溢流、垮塌、卡鉆等鉆井安全事故，一般使用鉆井液來平衡地層壓力以保證井壁的穩定性。窄窗口地層壓力窗口較小，鉆井液在平衡地層壓力的時候由于工況的不同或者壓力系統的頻繁變化，導致鉆井液密度很難控制地層壓力，造成相關鉆井安全事故。一般情況下，窄窗口主要有以下一些情況。

裂縫、溶洞發育的碳酸鹽巖地層或裂縫發育的碎屑巖地層，通常表現為開泵井漏、停泵井涌的情況，稱之為壓力敏感性地層；平衡井底（或下部）地層是，上部地層出現漏失，而平衡上部地層時，下部地層出現溢流。也就是統一壓力系統井段較長的情況；異常高壓地層的存在，如上部地層為異常高壓，當進入下部正常壓力系統地層時，發生漏失；相對薄弱地層，如容易垮塌或者容易發生漏失的地層；老油田開采后期，由于油氣層壓力降低而造成下部地層發生漏失。

（2）技術難題及解決方法 現場鉆井實踐表明，窄窗口鉆井技術的難點的關鍵是如何防止井下復雜情況的發生，從鉆井地質及工程著手，認為主要存在以下一些難點。鉆井地質：地層壓力預測不準、地層壓力較高但破裂壓力較低；多套壓力系統發育與同一裸眼段；地應力復雜，井壁易發生失穩，出現井壁易垮塌、縮徑等；地層屬于三高地層。鉆井工程：窄窗口下高密度鉆井液發生漏失；同一地層又漏又溢；碳酸鹽巖地層出現密度置換；井身質量不能滿足施工要求；發生井漏后由于地層壓力梯度差異，井下更加復雜；三高井循環壓耗導致安全窗口不夠。因此解決窄窗口安全鉆井問題主要有：精確的確定安全窗口、采用相關工具或措施擴大鉆井安全窗口、采用特殊工藝或工具控制好環空壓力。經過多年的發展，認為控壓鉆進能有效的解決窄窗口鉆井安全問題。

2 控壓鉆井技術發展現狀

所謂控壓鉆井指的是采用一定方法控制井眼的環空壓力剖面的鉆井技術，實現方法是通過確定井下壓力情況達到控制環空液柱壓力的目的。研究表明控壓鉆井技術可有效的解決窄窗口鉆井安全問題。一般將控壓鉆井技術分為常規控壓鉆井和精細控壓鉆井技術。

（1）常規控壓鉆井技術發展現狀 常規控壓鉆井主要包括：簡易導流控壓、流量監測控壓、手動節流控壓、充氣控壓、雙梯度控壓、加壓泥漿帽控壓、HSE MPD技術等鉆井技術。下面對其常用技術進行說明。

簡易導流控壓鉆井技術指的是運用旋轉控制裝置（RCD）及引流連通管匯對流量進行實時監測，增強早期溢流和漏失監測能力。該技術成本低且方便，適用于壓力窗口稍微寬松的地層。

加壓泥漿帽控壓鉆井指在環空流體密度較小的情況下加入一定壓力，利用旋轉控制裝置將加重鉆井液注入環空，實現鉆屑漏失在鉆頭上的孔洞以及裂縫發育處。該技術可以對發生嚴重井漏地層有較好的作用，通用于陸地及海洋油氣井中，特別是深層碳酸鹽巖地層。

雙梯度控壓鉆井技術主要應用于海洋油氣鉆井過程中，其實現方式是采用隔水管內充灌海水，利用海底泵回輸鉆井液?；蛘咄ㄟ^注入低密度流體、氣體或空心微球降低隔水管內流體返出密度，達到與海水密度相當。該技術的主要技術點在于保持雙密度鉆井液，控制環空及井底壓力而實現平衡井底壓力的目的。

井口連續循環鉆井系統指的是將接單根分為幾個連續操作，目的是在保持鉆井液循環的基礎上對進行鉆柱連接，保證鉆井液循環密度不變。該技術在BP油田得到首次應用。

降ECD工具是近年來發展起來的新技術，其通過渦輪將鉆井液動能轉換為旋轉機械能，使鉆井液泵向上推動，作用在工具安裝處之上的流體重力以及環空壓耗，實現降低井底ECD目的。

3 研究現狀及發展

近年來，國際上利用控壓鉆井技術解決窄窗口安全鉆井已取得了較好的成績，我國起步相對較晚，但發展較快，目前已開展了相關技術的引進以及相應工藝技術、設備的自主創新研究，針對窄窗口鉆井問題已進行過相當多的實踐。總體來說，我國已經從常規控壓鉆井技術向精細控壓鉆井技術發展。具體而言，鉆井裝備已經研發了如環空壓力隨鉆監測、控壓鉆井配套設備、裝置的研發及實踐，取得了多項發明專利；鉆井工藝相關理論、設計、相應監測軟件都已經得到了長足的發展；配套技術上主要包括防漏技術、堵漏技術、地層壓力預測及監測技術、地層壓力評價技術等都已經初具規模。今后一段時間我國的發展方向應該著重于精細控壓技術的研究及應用。

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李曉清（1985- ），女，助理工程師，主要從事從事鉆井資料統計管理工作。