Weatherford_精确控制压力(海洋)钻井服务 July 2010_rev1b CN
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威德福公司精确控制压力（海洋）钻井服务
谭文勇
Sales Manager Weatherford Secure Drilling™ Services and Testing, China
0
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
控制压力钻井
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
亚洲地区的第一个“RiserCap‖项目是在马来西亚Shell E-8区块的的半潜式平台上进行的，总共钻了3口井
PMCD with Rotating Control Device
MUD PUMP ISOLATED ON LAM TO CONTROL ANNULAR PRESSURE WHILE DRILLING, 4" HYD VALVES CLOSED.
Alpine 3000 RCH
Shale Shaker
22' 6"
Trip Tank 55 bbls
4" PMCD supply line
1
2
13 5/8" 5000# Mud Cross 13 5/8" 5000#
3" Figur e 3" Reset Relief 1502 Valve @ 400psi Figure 2" 602 Trip Tan k 55 bbls Trippin g Out of Hole
13 5/8" 5000#
3
Figure 6" 206 6"X 70' Flex Hose
Figure 4" 602
Malaysia – PMCD (Semi-tender Barge) 马来西亚-加压泥浆帽钻井（半潜式钻井船）
Sarawak Shell (East Malaysia) • F-6 Field – 3 wells – no losses
2200
预测 Pp
2600
3000
3400
实际 Pp
3800
Depth (m )
4200
预测Pf 保持泥浆压力梯度尽可能接近实际地层压力梯度极 有好处（也可能有其它的技术局限性象井壁稳定）
4600
5000
5400
5800
6200ຫໍສະໝຸດ Baidu
6600
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
为什么使用精确控压？
压力 当量循环压力大于破裂压力 泥浆静液压力大于孔隙压力
当量循环压力=泥浆静液压力+回 压
泥浆液柱压力 孔隙压力 井深
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
破裂压力
为什么使用精确控压？
Back-pressure 地面回压控制
压力 当量循环压力低于破裂压力 泥浆静液压力低于孔隙压力
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
单梯度控制压力钻井方法
BP
通过旋转控制头和节流管汇可以 在地面施加回压。
动压 BHP = HH (MW) + AFP +BP
静压 BHP = HH (MW) AFP + BP
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
当量循环压力=泥浆静液压力+回 压
接单根 泥浆液柱压力 孔隙压力 井深
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
破裂压力
窗口
Bottom Hole Pressure (psi)
0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
控制压力钻井
控压钻井（MPD) 是一种可调式的钻井方法，可以精确的控 制井眼中的环空压力剖面。其目的是要确保井底压力在控 制范围内。 MPD试图避免地层流体连续的进入井筒返出 地面。我们可以通过使用合适的设备和技术，则任何不经 意的地层流体的侵入均可控制在钻井安全范围内。
对以上定义的注解：
1. MPD钻井作业采用的工具和技术可减少钻井风险，并且通过主动控制环空压力剖面，在井眼窄窗口条件的限制下 减小钻井成本。 MPD包括控制回压，钻井液密度，钻井液流态，环空液面高度，循环摩阻，井眼尺寸或者它们的组合。 MPD可容许我们对观测到的压力变化采取迅速地纠正措施。动力控制环空压力的能力很容易达到常规钻井不能达 到的经济安全的钻井效果。
• HSE: Returns Flow Control
健康、安全和环境问题：控制井口返出物 – For improved operational safety BSTS 用于提高操作的安全性
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
我们想“沿着地层压力线走”
Equivalent Mud Weight (ppg) 8 10 12 14 16 18 20 1800
Booster Line
Valve Settings
1/2" NPT Port from RCH Tranducer Annular Assembly Pressure max 400 psi
Regen Diverter
Driller Cabin
16" Flow line 6" Flow Line ANSI 600 6" Gate Valve 4" 600 Globe Valve 4" ANSI Throttle 600 Gate Valve 6" Radius RCH Ecological tray
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
控压钻井应用分类
• PMCD: Pressurised Mud Cap Drilling 高压泥浆帽 – for use in fractured, vugular carbonate reservoirs with total losses. Enable high ROP,less flat time and lower-cost drilling in extreme-loss situations.
应用在裂缝性或孔洞性油藏中，钻井液完全漏失。在极端漏失情形下，可以有效提高机械钻速， 减少非生产时间降低钻井成本。
• CBHP: 稳定的井底压力 – for applications where a constant bottom hole pressure is required, tight margins, Extended Reach Wells, HPHT wells, slim hole wells. Reduce NPT and enable fewer and deeper casing strings when ―drilling windows" are narrow or relatively unknow.
2000 psi ball valve Figure 2" 602
1 1
2000 psi ball valve
70' X 2000 psi Flex line
Flex Hose from RCH
Pressure Relief Hard Line
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
Pressurized Mudcap MPD 利用加压泥浆帽实现控制压力钻井
Pressure cannot be controlled with a single gradient system 当无法用单一密度泥浆体系控制井底压力时候
Equivalent Circulating Density 当量循环密度
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
精确控压钻井流程图
Main flow line Shale Shakers Gas to vent
Secure Choke Manifold
应用在需要稳定的井底压力、边界较窄、大位移井、高温高压井或小井眼等情。减少非生产作业 时间，当钻井窗口很窄或不知的情况下减少套管下深壑层数。
• DG: Dual Gradient 多重泥浆密度梯度 – – for deep water & offshore weak shallow formations。 应用在深水或海上开发薄而浅的油藏
2. 3.
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
迅速改变有效井底压力
常规钻井: BHP = MW + ECD
井底压力=泥浆密度+当量循环密度
井眼内仅有泥浆可调 = 开泵, 停泵 和 泵速。
MPD:
BHP = MW + ECD + Backpressure 井底压力=泥浆密度+当量循环密度+井口回压 通过控制井口回压和井眼摩擦力可以显著的调整井底工作压力，而且很少 需要停止钻进。
• F-6区块，3口井，无漏失
• Jintan Field – 2 wells – no losses • Jintan区块，两口井，无漏失 • E-8 Field – 4 wells – serious losses • E-8区块，4口井，漏失严重 • Carbonates with Karst features • 碳酸盐岩岩层 • Gas wells • 气井
1000
2000
3000
Depth in ft TVD
4000
5000
6000
7000
10
8000
11
12
13
14
9000
10000
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常规循环
最理想的情况是静态和动态压 力均正好穿过由储层压力和地 层破裂压力组成的压力窗口。
1000
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Depth in ft TVD
4000
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10
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窗口
Bottom Hole Pressure (psi)
0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
Pressurized Mudcap MPD 利用加压泥浆帽实现控制压力钻井
One solution is MPD but with high surface pressures 解决方法之一是用很高的地面压力实现控制压力钻井
1 0 6 8
4" 602
Figure 4" 602
Tripping In of Hole
7 6 9
4
6" 206
7 1/16" 5K Hydraulic Gate Galve
5
Wilkins Air Actuated Pump
3" Reset Relief Valve @ 3 400psi "Figur e Spider 1502 Deck
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
在比较窄的压力窗口循环
操作窗口比较窄的情况下，循化时有漏失，停 止循环时溢流
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
什么是井底常压情况下的控制环空压力钻井方法 ？
情况描述: 不循环时情况正常, 但循环 时泥浆柱压力和环空摩擦压力超过地 层压力并且发生漏失现象。
Back pressure 回压
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
Malaysia – PMCD (Semi-submersible Rig) 马来西亚-加压泥浆帽钻井（半潜式平台）
First ―RiserCap‖ program in Asia Pacific was a 3 well program in Malaysia drilled on the Shell E-8 Field from the Semi-submersible STENA CLYDE
动态 BHP = HH (MW) + AFP 静态 BHP = HH (MW)
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
井底常压控制压力钻井方法
回压
可能发生的情况：静态不循环 时使用低密度泥浆并在地表施 加回压。
静态 BHP = HH (MW) + BP
动态 BHP = HH (MW) + AFP
谭文勇
Sales Manager Weatherford Secure Drilling™ Services and Testing, China
0
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控制压力钻井
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
亚洲地区的第一个“RiserCap‖项目是在马来西亚Shell E-8区块的的半潜式平台上进行的，总共钻了3口井
PMCD with Rotating Control Device
MUD PUMP ISOLATED ON LAM TO CONTROL ANNULAR PRESSURE WHILE DRILLING, 4" HYD VALVES CLOSED.
Alpine 3000 RCH
Shale Shaker
22' 6"
Trip Tank 55 bbls
4" PMCD supply line
1
2
13 5/8" 5000# Mud Cross 13 5/8" 5000#
3" Figur e 3" Reset Relief 1502 Valve @ 400psi Figure 2" 602 Trip Tan k 55 bbls Trippin g Out of Hole
13 5/8" 5000#
3
Figure 6" 206 6"X 70' Flex Hose
Figure 4" 602
Malaysia – PMCD (Semi-tender Barge) 马来西亚-加压泥浆帽钻井（半潜式钻井船）
Sarawak Shell (East Malaysia) • F-6 Field – 3 wells – no losses
2200
预测 Pp
2600
3000
3400
实际 Pp
3800
Depth (m )
4200
预测Pf 保持泥浆压力梯度尽可能接近实际地层压力梯度极 有好处（也可能有其它的技术局限性象井壁稳定）
4600
5000
5400
5800
6200ຫໍສະໝຸດ Baidu
6600
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为什么使用精确控压？
压力 当量循环压力大于破裂压力 泥浆静液压力大于孔隙压力
当量循环压力=泥浆静液压力+回 压
泥浆液柱压力 孔隙压力 井深
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
破裂压力
为什么使用精确控压？
Back-pressure 地面回压控制
压力 当量循环压力低于破裂压力 泥浆静液压力低于孔隙压力
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
单梯度控制压力钻井方法
BP
通过旋转控制头和节流管汇可以 在地面施加回压。
动压 BHP = HH (MW) + AFP +BP
静压 BHP = HH (MW) AFP + BP
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
当量循环压力=泥浆静液压力+回 压
接单根 泥浆液柱压力 孔隙压力 井深
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
破裂压力
窗口
Bottom Hole Pressure (psi)
0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
控制压力钻井
控压钻井（MPD) 是一种可调式的钻井方法，可以精确的控 制井眼中的环空压力剖面。其目的是要确保井底压力在控 制范围内。 MPD试图避免地层流体连续的进入井筒返出 地面。我们可以通过使用合适的设备和技术，则任何不经 意的地层流体的侵入均可控制在钻井安全范围内。
对以上定义的注解：
1. MPD钻井作业采用的工具和技术可减少钻井风险，并且通过主动控制环空压力剖面，在井眼窄窗口条件的限制下 减小钻井成本。 MPD包括控制回压，钻井液密度，钻井液流态，环空液面高度，循环摩阻，井眼尺寸或者它们的组合。 MPD可容许我们对观测到的压力变化采取迅速地纠正措施。动力控制环空压力的能力很容易达到常规钻井不能达 到的经济安全的钻井效果。
• HSE: Returns Flow Control
健康、安全和环境问题：控制井口返出物 – For improved operational safety BSTS 用于提高操作的安全性
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
我们想“沿着地层压力线走”
Equivalent Mud Weight (ppg) 8 10 12 14 16 18 20 1800
Booster Line
Valve Settings
1/2" NPT Port from RCH Tranducer Annular Assembly Pressure max 400 psi
Regen Diverter
Driller Cabin
16" Flow line 6" Flow Line ANSI 600 6" Gate Valve 4" 600 Globe Valve 4" ANSI Throttle 600 Gate Valve 6" Radius RCH Ecological tray
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
控压钻井应用分类
• PMCD: Pressurised Mud Cap Drilling 高压泥浆帽 – for use in fractured, vugular carbonate reservoirs with total losses. Enable high ROP,less flat time and lower-cost drilling in extreme-loss situations.
应用在裂缝性或孔洞性油藏中，钻井液完全漏失。在极端漏失情形下，可以有效提高机械钻速， 减少非生产时间降低钻井成本。
• CBHP: 稳定的井底压力 – for applications where a constant bottom hole pressure is required, tight margins, Extended Reach Wells, HPHT wells, slim hole wells. Reduce NPT and enable fewer and deeper casing strings when ―drilling windows" are narrow or relatively unknow.
2000 psi ball valve Figure 2" 602
1 1
2000 psi ball valve
70' X 2000 psi Flex line
Flex Hose from RCH
Pressure Relief Hard Line
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
Pressurized Mudcap MPD 利用加压泥浆帽实现控制压力钻井
Pressure cannot be controlled with a single gradient system 当无法用单一密度泥浆体系控制井底压力时候
Equivalent Circulating Density 当量循环密度
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
精确控压钻井流程图
Main flow line Shale Shakers Gas to vent
Secure Choke Manifold
应用在需要稳定的井底压力、边界较窄、大位移井、高温高压井或小井眼等情。减少非生产作业 时间，当钻井窗口很窄或不知的情况下减少套管下深壑层数。
• DG: Dual Gradient 多重泥浆密度梯度 – – for deep water & offshore weak shallow formations。 应用在深水或海上开发薄而浅的油藏
2. 3.
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
迅速改变有效井底压力
常规钻井: BHP = MW + ECD
井底压力=泥浆密度+当量循环密度
井眼内仅有泥浆可调 = 开泵, 停泵 和 泵速。
MPD:
BHP = MW + ECD + Backpressure 井底压力=泥浆密度+当量循环密度+井口回压 通过控制井口回压和井眼摩擦力可以显著的调整井底工作压力，而且很少 需要停止钻进。
• F-6区块，3口井，无漏失
• Jintan Field – 2 wells – no losses • Jintan区块，两口井，无漏失 • E-8 Field – 4 wells – serious losses • E-8区块，4口井，漏失严重 • Carbonates with Karst features • 碳酸盐岩岩层 • Gas wells • 气井
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Depth in ft TVD
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9000
10000
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
常规循环
最理想的情况是静态和动态压 力均正好穿过由储层压力和地 层破裂压力组成的压力窗口。
1000
2000
3000
Depth in ft TVD
4000
5000
6000
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10
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10000
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窗口
Bottom Hole Pressure (psi)
0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
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Pressurized Mudcap MPD 利用加压泥浆帽实现控制压力钻井
One solution is MPD but with high surface pressures 解决方法之一是用很高的地面压力实现控制压力钻井
1 0 6 8
4" 602
Figure 4" 602
Tripping In of Hole
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6" 206
7 1/16" 5K Hydraulic Gate Galve
5
Wilkins Air Actuated Pump
3" Reset Relief Valve @ 3 400psi "Figur e Spider 1502 Deck
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
在比较窄的压力窗口循环
操作窗口比较窄的情况下，循化时有漏失，停 止循环时溢流
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
什么是井底常压情况下的控制环空压力钻井方法 ？
情况描述: 不循环时情况正常, 但循环 时泥浆柱压力和环空摩擦压力超过地 层压力并且发生漏失现象。
Back pressure 回压
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
Malaysia – PMCD (Semi-submersible Rig) 马来西亚-加压泥浆帽钻井（半潜式平台）
First ―RiserCap‖ program in Asia Pacific was a 3 well program in Malaysia drilled on the Shell E-8 Field from the Semi-submersible STENA CLYDE
动态 BHP = HH (MW) + AFP 静态 BHP = HH (MW)
© 2007 Weatherford. All rights reserved.
井底常压控制压力钻井方法
回压
可能发生的情况：静态不循环 时使用低密度泥浆并在地表施 加回压。
静态 BHP = HH (MW) + BP
动态 BHP = HH (MW) + AFP