深水表层钻井动态压井装置的研制与应用试验
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资 源开发 。随着 当今世 界最 先 进 的第 ６代 ３ ０ ０ ０ ｍ
键技 术 和装备 ， 基 于此现 状 ， 笔 者 开展 了适 用 于深水 表层钻井 的关 键技术和装备研究 ， 通过 近 ５年 的技术 攻关 ， 成 功研 制 了 １ 套 动 态压 井 钻井 装 置 、 １套深 水
李 迅 科 周 建 良 李 嗣贵 殷 志 明 朱 荣 东 蒋 世 全
（ １ 中海 油 研 究 总 院 ； ２ 中 国海 油 伊 拉 克 公 司 ）
摘 要 深 水表层 钻 井不仅 面 临着浅层 流 、 浅层 气等 浅层地 质 灾害风 险 ， 而且 还要 解决地 层薄 弱带
到 或超 过 国外 同类产 品水 平 ， 实现 了深水表 层钻 井 关键 技 术的 突破 ， 对我 国南海 深水 油气 田的开发
具有 长远 的意 义 。
关键 词 深水表 层钻 井 动 态压 井装 置 快速 混 浆 装 置 井 下压 力 温度 测 量 装 置 应 用 试 验
ＬＷ ６ — １ — １井 领 眼 南 海
表层 钻井动 态压 井系统 装置 的研 发进行论 述 。
１ 深水表层钻井动态压井系统 总体方案
所 设计 的深水 表层 钻井 动态压 井 系统可 以进行
域 由于海水 替代 了上 覆 岩石 ， 导致 泥 线 以下 地层 破
裂压 力梯 度相对 较 低 ， 而 泥 线 以 下地 层 的孔 隙 压力
来 的 窄压 力 窗 口钻 井难题 。采 用动 态压 井钻 井技 术精 确控 制 井底 压 力 ， 是 解 决这 些 问题 的技 术 发 展 方 向。通过 近 ５年 的技 术 攻 关 ， 成功研 制 了深 水表层 钻 井动 态压 井装 置 ， 包括快速 混浆 装置 和 井 下压 力温度 测量装 置 ， 并 已在 我 国南 海第 １口深 水 井 Ｌ Ｗ６ — １ — １井的 领 眼 井 中进 行 成 功应 用试 验 。 实钻 结果表 明 ： 所研 制 的动 态压 井装备 性 能稳定 ， 测 量数 据 能 够真 实反 映 钻 井工 况 ， 各 项指 标 均达
随着世 界各 国对 能 源 的需 求 ， 进 军 深 水 已经 成 为全球 油 气资 源开 发 的战略制 高点 。近 年来 中海油
技 术发 展方 向［ １ 。首 先通 过实 施监测 钻井 过程 中 井底循 环压 力 （ Ｅ Ｃ Ｄ） 和循 环 温度 ， 准确 判 断 井下 复 杂情 况 的发 生， 然 后 采 用 快 速 大 排 量 快 速 混 浆
（ Ｄ ＫＤ） 装 置 混 配 适合 于 深 水 表层 压 井 的 钻 井 液 进
行动 态压 井钻进 。由于 国 内深 水钻 井技 术 处 于起 步 阶段 ， 目前 主要 和 国外公 司合作 ， 缺乏 自主研 究 的关
的 自主装 备 和技术 ， 无 法 大 规 模 开 展南 海 深 水 油 气
钻井 液密度 、 泥浆 泵排 量 、 钻 柱 内压 耗及 所注 钻井 液
在井 筒 内产生 的压 力分 布 ， 然 后 计 算 机控 制 系 统 根
下 复杂情 况 ， 导致严 重井 喷和 井漏 事故 ， 给钻 井造 成
极 大 的困难 。研究 表 明 ， 动 态 压 井 钻 井 技 术 能 够 在
据计 算结 果调 配泥 浆 池 中 的配 浆 量 和配 浆 密 度 ， 并
控制 注入 钻井 液 的时 间 等 ， 从 而实 现 井底 压力 的 自
钻井 过程 中精 确控 制 井 底 压力 ， 是解 决 上 述 问 题 的
动 控制 。 该 系统 自动 控 制 原 理 如 图 １ 所示 ， 动 态 压
＊国 家 高 技术 研 究 发 展 计 划 （ ８ ６ ３计 划 ） “ 深 水表 层 钻 井 关 键 技 术 及 装 备 研 究 （ 编号 ： ２ ０ ０ ７ ＡＡ０ ９ Ａ１ ０ ３ ） ” 部 分研 究 成 果 。 第 一 作 者 简介 ：李 迅 科 ， 男， 高 级 工程 师 ， 中海 油 研 究 总 院 钻 完 井 副 总 工程 师 ， 主 要 从 事 海 洋 钻 完 井 技术 研 究 和 管 理 工 作 。 地 址 ： 北 京 市 东 城 区 东 直 门 外 小街 ６号 海 油 大 厦 （ 邮编 ： １ ０ ０ ０ ２ ７ ） 。电话： Ｏ １ Ｏ － ８ ４ ５ ２ ２ ８ ０ ８ 。Ｅ ～ ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ｘ ｋ ＠ｃ ｎ ｏ ｏ ｃ ． ｃ ｏ ｌ ｉ １ ． ｃ ｎ 。
体 现在 深水 表层 无 隔 水管 段 钻 井 过 程 中 ， 深水 表 层
钻井 面临着 浅层 气 、 浅层 水 流 等地 质 灾 害风 险 ” ］ ， 严 重威 胁着 钻井 作 业 安全 ， 必 须 采 用 相 应 的压 井 技 术 。同时 由于深 水 表层 的压 力 窗 口很 窄 （ 在 深水 区
第 ２ ５卷
第 ６期
中 国海 上 油 气 Biblioteka Baidu
ＣＨ Ｉ Ｎ Ａ Ｏ ＦＦＳＨ ＯＲ Ｅ ＯＩ Ｌ Ａ ＮＤ Ｇ ＡＳ
Ｖｏ １ ． ２ ５ ＮＯ ． ６
Ｄｅ ｃ ． ２ Ｏ１ ３
２ ０ １ ３年 １ ２月
深 水 表 层 钻 井 动 态 压 井 装 置 的研 制 与 应 用 试 验 ＊
表层钻 井 随钻环 空压 力及 温 度监 测 （ Ｐ Ｔ ＷＤ） 装置、 １ 套满 足深水表层 钻井 作业 的钻 井 液体 系和 水泥 浆体
系及 １ 套深水 表层 钻井 工艺 技术 。本文 主 要对 深水
深 水半潜 式钻 井平 台“ 海洋 石 油 ９ ８ １ ” 成 功建 造 并 投
入 使用 ］ ， 从装 备 上标志 着我 国海 洋石 油钻 井工 业 已经具 备独 立开 发 深 水 油气 能 力 。然 而 ， 深 水 钻 井 工 艺技 术 与浅水 和 陆 地钻 井 有 较 大差 别 ， 差 别 之 一
井底压 力 的 自动 控 制 ， 其 主要 功 能是 根 据 随 钻 井底
压力监 测所 得到 的 实测 井 底 压 力 ， 实 时计 算 所 需 的
相对 较高 ， 使得 孔 隙压 力 与 破 裂 压力 之 间的 安 全作
业压 力窗 口较 窄） ， 地 层 压 力控 制 难 度 大 ， 易 出 现 井
与 国外石 油公 司在 我 国南海 深水 合作 区块 进 行 了深
水钻探 作业 ， 先后 发 现 了 Ｌ Ｗ３ — １ 、 Ｌ Ｈ３ ４ — １和 Ｌ Ｈ ２ ９ — １ 等 大型深 水气 田［ １ 。 ］ ， 促 使 我 国向南海 深水 找油 气 的 决 心愈来 愈 大 。但 是 ， 由于我 国缺 乏深 水 勘 探 开 发
键技 术 和装备 ， 基 于此现 状 ， 笔 者 开展 了适 用 于深水 表层钻井 的关 键技术和装备研究 ， 通过 近 ５年 的技术 攻关 ， 成 功研 制 了 １ 套 动 态压 井 钻井 装 置 、 １套深 水
李 迅 科 周 建 良 李 嗣贵 殷 志 明 朱 荣 东 蒋 世 全
（ １ 中海 油 研 究 总 院 ； ２ 中 国海 油 伊 拉 克 公 司 ）
摘 要 深 水表层 钻 井不仅 面 临着浅层 流 、 浅层 气等 浅层地 质 灾害风 险 ， 而且 还要 解决地 层薄 弱带
到 或超 过 国外 同类产 品水 平 ， 实现 了深水表 层钻 井 关键 技 术的 突破 ， 对我 国南海 深水 油气 田的开发
具有 长远 的意 义 。
关键 词 深水表 层钻 井 动 态压 井装 置 快速 混 浆 装 置 井 下压 力 温度 测 量 装 置 应 用 试 验
ＬＷ ６ — １ — １井 领 眼 南 海
表层 钻井动 态压 井系统 装置 的研 发进行论 述 。
１ 深水表层钻井动态压井系统 总体方案
所 设计 的深水 表层 钻井 动态压 井 系统可 以进行
域 由于海水 替代 了上 覆 岩石 ， 导致 泥 线 以下 地层 破
裂压 力梯 度相对 较 低 ， 而 泥 线 以 下地 层 的孔 隙 压力
来 的 窄压 力 窗 口钻 井难题 。采 用动 态压 井钻 井技 术精 确控 制 井底 压 力 ， 是 解 决这 些 问题 的技 术 发 展 方 向。通过 近 ５年 的技 术 攻 关 ， 成功研 制 了深 水表层 钻 井动 态压 井装 置 ， 包括快速 混浆 装置 和 井 下压 力温度 测量装 置 ， 并 已在 我 国南 海第 １口深 水 井 Ｌ Ｗ６ — １ — １井的 领 眼 井 中进 行 成 功应 用试 验 。 实钻 结果表 明 ： 所研 制 的动 态压 井装备 性 能稳定 ， 测 量数 据 能 够真 实反 映 钻 井工 况 ， 各 项指 标 均达
随着世 界各 国对 能 源 的需 求 ， 进 军 深 水 已经 成 为全球 油 气资 源开 发 的战略制 高点 。近 年来 中海油
技 术发 展方 向［ １ 。首 先通 过实 施监测 钻井 过程 中 井底循 环压 力 （ Ｅ Ｃ Ｄ） 和循 环 温度 ， 准确 判 断 井下 复 杂情 况 的发 生， 然 后 采 用 快 速 大 排 量 快 速 混 浆
（ Ｄ ＫＤ） 装 置 混 配 适合 于 深 水 表层 压 井 的 钻 井 液 进
行动 态压 井钻进 。由于 国 内深 水钻 井技 术 处 于起 步 阶段 ， 目前 主要 和 国外公 司合作 ， 缺乏 自主研 究 的关
的 自主装 备 和技术 ， 无 法 大 规 模 开 展南 海 深 水 油 气
钻井 液密度 、 泥浆 泵排 量 、 钻 柱 内压 耗及 所注 钻井 液
在井 筒 内产生 的压 力分 布 ， 然 后 计 算 机控 制 系 统 根
下 复杂情 况 ， 导致严 重井 喷和 井漏 事故 ， 给钻 井造 成
极 大 的困难 。研究 表 明 ， 动 态 压 井 钻 井 技 术 能 够 在
据计 算结 果调 配泥 浆 池 中 的配 浆 量 和配 浆 密 度 ， 并
控制 注入 钻井 液 的时 间 等 ， 从 而实 现 井底 压力 的 自
钻井 过程 中精 确控 制 井 底 压力 ， 是解 决 上 述 问 题 的
动 控制 。 该 系统 自动 控 制 原 理 如 图 １ 所示 ， 动 态 压
＊国 家 高 技术 研 究 发 展 计 划 （ ８ ６ ３计 划 ） “ 深 水表 层 钻 井 关 键 技 术 及 装 备 研 究 （ 编号 ： ２ ０ ０ ７ ＡＡ０ ９ Ａ１ ０ ３ ） ” 部 分研 究 成 果 。 第 一 作 者 简介 ：李 迅 科 ， 男， 高 级 工程 师 ， 中海 油 研 究 总 院 钻 完 井 副 总 工程 师 ， 主 要 从 事 海 洋 钻 完 井 技术 研 究 和 管 理 工 作 。 地 址 ： 北 京 市 东 城 区 东 直 门 外 小街 ６号 海 油 大 厦 （ 邮编 ： １ ０ ０ ０ ２ ７ ） 。电话： Ｏ １ Ｏ － ８ ４ ５ ２ ２ ８ ０ ８ 。Ｅ ～ ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ｘ ｋ ＠ｃ ｎ ｏ ｏ ｃ ． ｃ ｏ ｌ ｉ １ ． ｃ ｎ 。
体 现在 深水 表层 无 隔 水管 段 钻 井 过 程 中 ， 深水 表 层
钻井 面临着 浅层 气 、 浅层 水 流 等地 质 灾 害风 险 ” ］ ， 严 重威 胁着 钻井 作 业 安全 ， 必 须 采 用 相 应 的压 井 技 术 。同时 由于深 水 表层 的压 力 窗 口很 窄 （ 在 深水 区
第 ２ ５卷
第 ６期
中 国海 上 油 气 Biblioteka Baidu
ＣＨ Ｉ Ｎ Ａ Ｏ ＦＦＳＨ ＯＲ Ｅ ＯＩ Ｌ Ａ ＮＤ Ｇ ＡＳ
Ｖｏ １ ． ２ ５ ＮＯ ． ６
Ｄｅ ｃ ． ２ Ｏ１ ３
２ ０ １ ３年 １ ２月
深 水 表 层 钻 井 动 态 压 井 装 置 的研 制 与 应 用 试 验 ＊
表层钻 井 随钻环 空压 力及 温 度监 测 （ Ｐ Ｔ ＷＤ） 装置、 １ 套满 足深水表层 钻井 作业 的钻 井 液体 系和 水泥 浆体
系及 １ 套深水 表层 钻井 工艺 技术 。本文 主 要对 深水
深 水半潜 式钻 井平 台“ 海洋 石 油 ９ ８ １ ” 成 功建 造 并 投
入 使用 ］ ， 从装 备 上标志 着我 国海 洋石 油钻 井工 业 已经具 备独 立开 发 深 水 油气 能 力 。然 而 ， 深 水 钻 井 工 艺技 术 与浅水 和 陆 地钻 井 有 较 大差 别 ， 差 别 之 一
井底压 力 的 自动 控 制 ， 其 主要 功 能是 根 据 随 钻 井底
压力监 测所 得到 的 实测 井 底 压 力 ， 实 时计 算 所 需 的
相对 较高 ， 使得 孔 隙压 力 与 破 裂 压力 之 间的 安 全作
业压 力窗 口较 窄） ， 地 层 压 力控 制 难 度 大 ， 易 出 现 井
与 国外石 油公 司在 我 国南海 深水 合作 区块 进 行 了深
水钻探 作业 ， 先后 发 现 了 Ｌ Ｗ３ — １ 、 Ｌ Ｈ３ ４ — １和 Ｌ Ｈ ２ ９ — １ 等 大型深 水气 田［ １ 。 ］ ， 促 使 我 国向南海 深水 找油 气 的 决 心愈来 愈 大 。但 是 ， 由于我 国缺 乏深 水 勘 探 开 发