PWD-Ⅱ型泥浆脉冲随钻井底压力监测系统在深井中的应用

钻压 kN 扭矩 kNቤተ መጻሕፍቲ ባይዱm 泵压 MPa 转数 r/min 钻头
20～100
泥饼 mm 含砂 %
0.5 0.4 22 21 9
18～23 60 215.9mm PDC
表观粘度 Pa 塑性粘度 mPa.s PH 值
5. 结论和认识
该技术经过 3 年的研究，目前已经形成了一套具有自主知识产权的 Ф172mm 泥浆脉冲 随钻井底压力监测系统和配套特色技术。经过两口井现场试验证明，该系统具有结构设计 合理、上传数据稳定可靠、自动解码等特点。 完善的井底压力、温度随钻监测系统可保持井下压力与孔隙压力接近，减轻地层损害， 防止钻井液漏失，防止地层流体侵入井筒和提高钻速。能够避免和减少井下事故的发生，维 持欠平衡钻井状态，确保安全钻进；对于近年来提出的控压钻井技术，也可提供必不可少的 支持手段。
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作者简介：周强，男，1966.10，1987 年毕业于新疆石油学校钻井工程专业，现西部钻探钻井工程技术研 究院，高级工程师，主要从事井下测传系统开发，新疆克拉玛依市鸿雁路 80 号，834000，09906883046 zhouq2006@cnpc.com.cn
215.9mm 钻头 + 单流阀 + PWD + 158.8mm 钻铤 7 柱 + 158.8mm 随 钻震击器 + 158.8mm 钻铤 3 根 + 139.7mm 钻杆 + 127mm 钻杆 1.1.3 试验过程 10 月 1 日-10 月 30 日， PWD 仪器共在沙门 011 井入井试验三次，试验井 段分别为 3866-3879.6m,4400-4540.9m 和通井过程,泥浆密度 1.30 g/cm3-1.80 g/cm3, 试验期间测得最高温度为 109.2℃，最高压力为 84.77 MPa。下图为通井过程中 试验井段实时测量曲线。
120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 1 98 195 292 389 486 583 680 777 874 971 1068 1165 1262 1359 1456 1553 压力 温度
图 1：沙门 011 井试验数据图
1.2 塔河油田 TP121X 井 1.2.1 试验概况 试验井为塔河油田奥陶系油藏托甫台区 TP121X 井，位于库车县境内，开发 井，设计斜深：6422.37m；垂深：6400m； 244.5mm 套管下至 4497.25m；三开 用 215.9mm 钻头钻进至井深 5994.09m 开始定向造斜。 PWD 试验井段为 5804.76m～5994.09m，试验期间钻井液密度为 1.32 g/cm3，泵排量为 28～30 l/s。
1. 试验情况简介
1.1 沙门 011 井 1.1.1 试验概况 沙门 011 井位于准噶尔盆地西部隆起红车断裂带车 77 井东断层—岩性圈闭， 是为了评价落实该区白垩系和侏罗系油气水分布规律， 落实沙门 1 井区油气储量 规模而布的一口评价井。该井 Ф244.5mm 技术套管下至 3866m，Ф215.9mm 钻头 钻至 4608m 完钻。PWD 分别在 3866m～3879.6m，4400m～4540.9m，完钻通井 （4608m）三段下井，入井期间仪器工作正常，为 MPD 精细控压钻井首次现场 试验成功提供了重要的技术保证。 1.1.2 试验钻具组合
PWD－Ⅱ型泥浆脉冲随钻井底压力监测系统在深井中的应用
周强
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凌立苏
2
徐新纽
2
王新 赵宝忠
1
2
（1 西部钻探钻井工程技术研究院 2 新疆油田开发公司）
摘要：PWD－Ⅱ型泥浆脉冲随钻井底压力监测系统是在 PWD-Ⅰ型的基础上为适应深井环境高温高压的改进
型，其系统设计需要考虑高温高压环境对电路、机械部件以及橡胶密封的影响，通过在深井现场试验验证 系统设计是否科学，并经过在现场真实环境下的试验发现系统存在的问题以完善设计。
作者简介：周强，男，1966.10，1987 年毕业于新疆石油学校钻井工程专业，现西部钻探钻井工程技术研究 院高级工程师，主要从事井下测传系统开发，新疆克拉玛依市鸿雁路 80 号，834000，09906883046 zhouq2006@cnpc.com.cn
表 1 地层压力数据表
层
位
P2 C1～S1
井深 （m） 5190 5989
预测当量密度 (g/cm3) 1.21～1.24 1.24
TP106 井实用钻井液密度 (g/cm3) 1.32 1.32～1.35
表 2 托普台区块地层温度情况
井号 井深 m 测井温度℃ 折算地温梯度℃/100m 推荐地温梯度℃/100m
图 2：TP121X 井口测试波形图
下至井深 2000m、4000m 和 4445m 时按要求进行了中途测试，排量 20 l/s， 波形正常，解码正常，继续下钻。11 月 27 日钻头下至井底后测试波形正常，解 码正常，13:43 开始正常钻进作业。 钻井试验工作至 12 月 3 日 21:00 钻至井深 5994.09m 时地质通知到造斜点， 停止钻进， 洗井、 测多点、 起钻 PWD 试验结束。 试验井段为 5804.76m～5994.09m， 钻井液密度 1.33g/cm3，试验进尺 189.33m，累计工作 168 小时。试验期间，测
TP11 TP33
5194 6286 5435 5609
88 120 107 122
1.70 1.72 1.97 2.17
1.95 1.95
1.2.2 试验钻具组合 215.9mmPDC 钻头 + 直螺杆 + PWD + 158.8mm 钻铤 2 根 + 214mm 扶正器 + 158.8mm 钻铤 1 根 + 214mm 扶正器 + 158.8mm 钻铤 21 根 + 158.8mm 随钻震击器 + 158.8mm 钻铤 2 根 + 127mm 加重钻杆 15 根 + 127mm 钻杆 + 139mm 钻杆 1.2.3 试验过程 11 月 26 日 17:00 开泵进行井口测试，排量控制在 20 l/s，脉冲信号 1.2MPa， 系统软件解码正常，解出井口压力及温度数据分别为 0.95MPa 和 35.29℃（见图 2） ，测试结果为仪器工作正常，测试时间为 20min，之后仪器随钻具组合下井。
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关键词：PWD－Ⅱ型；高温；高压；深井
引言
《泥浆脉冲随钻井底压力监测系统》是 2009 年西部钻探公司级重点科研项目。该技术 经过 2 年的研究，目前已经形成了一套具有自主知识产权的Ф172mm 泥浆脉冲随钻井底压 力监测系统和配套特色技术。该项目于 2009 年成功进行了 2 口井现场试验，试验证明系统 完全符合设计要求。2010 年项目开展了高温高压 PWD 系统研制（PWD－Ⅱ型） ，设计工作 压力 105MPa，工作温度 150℃；2010 年 8 月该系统在经过一系列室内测试后，具备了现场 试验条件，并于同年 10 月在沙门 011 井为精细控压钻井项目现场试验提供了技术支持。为 进一步检验系统在深井环境中的可靠性，选择了中石化塔河油田 TP121X 井进行了现场试 验。
得最高井底压力为 84.56 兆帕，最高井底温度为 137.29℃。下图为试验井段实时 数据测量曲线。
图 3：TP121 井试验数据图
图 4：TP121X 井 5994m 洗井循环波形图
1.2.4 试验期间钻井液性能及工程参数
表 3：TP121X 井 PWD－Ⅱ型工作期间钻井参数及流体性能 钻井工程数据 密度 g/cm3 排量 l/s 1.33 26～30 钻井流体性能（泥浆） 漏斗粘度 s API 失水 ml 60 5