控制压力钻井技术在油田高温高压井中的应用研究

控制压力钻井技术在油田高温高压井中的应用研究

【摘要】随着控制压力钻井技术在复杂地层油井中的应用，不仅提高了钻井效率，同时降低了钻井的成本，保证了油井钻井顺利进行。笔者结合自身实际工作经验，通过实例分析，对高温高压油井的控制压力钻井技术进行深入分析和研究，希望对控制压力钻井技术研究提供一定的参考价值。

【关键词】控制压力钻井技术油田高温高压井

1 前言

传统钻井技术成本相对较高，在复杂地层油井中，容易受到孔隙与破裂压力的影响，出现井喷、井漏及井塌等安全事故，不仅延误了钻井工期，降低钻井效率，同时对人体安全、健康及环境等都造成很大的危害。因此，钻井人员必须不断学习和掌握钻井新技术，以提高钻井效率，降低钻井成本，提高钻井经济效益。而控制压力钻井技术是现阶段的钻井新技术，在钻井中可对压力进行有效的控制，提高了钻井的安全性。本文通过分析控制压力钻井技术在某高温高压油井中的应用，对控制压力钻井技术进行有效的研究。

2 工程概述

某高温高压油井在开发初期，其地层压力出现亏空现象，导致储层地层形成的孔隙压力与破裂压力相似，原有的孔隙压力为

78.6mpa，而破裂压力为82.3mpa；储层温度为150℃。在使用控制压力钻井技术进行钻井前，高温高压油井在钻井过程中，碰到压力亏空地层，其内部压力为15至20mpa，在钻井时出现严重井漏现象，

导致井控风险加大，最终必须终止钻井工作。为了解决油田井漏问题，保证油田开发的有效进行，决定采取控制压力钻井技术，对井内压力进行有效的控制，为钻井作业提供一定安全的环境，降低钻井风险，促进油田开发。但是由于该油田地处高温高压的环境中，因此，必须实行控制压力钻井技术为技术核心，并集合其他辅助技术的钻井模式，以保证油井开发工作的有效进行。

3 高温高压油田的综合性钻井技术

综合型钻井技术主要是将控制压力钻井技术作为核心，在应用其他钻井辅助技术，主要包括：接单根和立柱连续性循环系统以及钻井液体系等。将综合型钻井技术贯穿于该油田开发的过程中，以对油井内部压力进行有效的控制，保证钻井作业的顺利完成。3.1 控制压力钻井技术

控制压力钻井技术主要是在旋转头作用下，完成环空动态的密封效果，当返回泥浆通过地面的节流阀时，可以在节流阀作用下，对环空回压进行控制，使得油井内压力得到有效的调节。控制压力钻井技术通过使用泥浆的密度比低层孔隙的压力要低，使得泥浆环空回压、柱静压力及循环环空阻力均与地层压力相平衡，或者比低层孔隙的压力相接近，以使得油井内部压力得到平衡，防止地层流体对其影响，避免地层出现倒塌。但是由于泥浆密度、管柱运行等容易受到井温的影响，使得油井压力出现不稳定的变化现象，对油井开发造成严重影响。所以，必须通过补偿压力的方法，使得油井内部压力得到平衡，而压力补偿主要是通过节流阀和空回压调节和控

制来完成的，因此，在高温高压钻井作业中，必须充分运营水力流型。节流阀的控制作用有体现在两个方面：其一，通过能够自流型变化数据正确的输入到节流阀的控制系统中。其二，能够有效且准确的对节流阀进行调节，对节流阀进行实时的、动态的控制，大大提高了控制压力钻井

系统的反应力和效率[1]。

3.2 连续性循环系统

连续性循环系统可以在钻井液仍在继续循环运行情况下，完成接单根或者立柱作业。在对该油田的高温高压进行钻井作业时，泥浆连续性循环可以使得油井内部温度对钻井作业的影响有所降低，使得井筒内部得到平衡，对节流阀的调节和控制起着重要作用。连续性循环系统作为钻井设备体系的重要组成部分，对钻井作业顺利完成起着至关重要的作用，因此，在安装及调试好连续性循环系统之后，必须选择适宜的钻机系统与其相配合、运行。

3.3 钻井液体系

该高温高压油井钻井作业中所采取的泥浆体系属于甲酸盐，需增加适量固相颗粒、碳酸钙、果壳、石墨等材料。通过前期试验表明，这种混合型泥浆体系不仅能够增加地层的承压力，同时对油井破裂压力也具有提高作用。在高温高压油井钻井作业中，在起钻时，可以利用旋转头及节流阀密封方式对井筒压力进行调节和控制，但是在油井底部压力的调节和控制却取得良好的效果。该高温高压油井在利用控制压力钻井技术进行钻井作业时，其起钻达到2/3时，就

可通过加重泥浆及使用打平衡泥浆塞的方法，使得油井内部静液柱的压力与地层压力相平衡。打平衡泥浆塞稳定性高、分隔效果好，可以对静液柱压力进行有效的控制，对油井地层压力控制具有重要意义。在加重泥浆的时候，首先利用打胶将打平衡泥浆塞隔离，并起到良好的支撑作用，尽最大可能的缩小轻泥浆与重泥浆之间的接触面积，以避免加重泥浆顺着油井眼向下流[2]。

3.4 钻井作业设备的安置

该高温高压油井控制压力钻井技术设备设置，主要是把油井口位置的控制压力钻井系统安置在高压型防喷器的上端，以为油井内部压力控制提供方便。该高温高压油井在利用控制压力钻井技术进行钻井作业时，使用了一个防喷器组，由一个环形防喷器及四个闸板型防喷器组合而成，中间和上面闸板属于全封型或者剪切型的闸板，有利于剪切钻杆及全密封。而控制压力系统则有闸板型防喷器、环形防喷器及旋转控制头组合而成。在安置节流阀时，要避免节流阀出现腐蚀性的损坏现象。在泄压阀处安设回流管线，并有节流软件进行控制，泄压阀压力应比节流阀压力大0.5至1mpa。当压力超过限定值时，泄压阀会自动打开，进行泄压。当压恢复至限定值时，泄压阀就会自动的关闭，使得油井眼出压力得到平衡。流量计应安置在路旁，以便于其拆卸及清理。辅助泵主要是当起下钻经过井口装置中的循环系统时，向油井灌注适量的泥浆，使得环空处灌满泥浆，而泥浆则在循环系统作用下，使得节流管能够回压，这样不仅环空压力得到控制，能耗也得到降低[3]。

3.5 油井压力的有效控制

钻井人员通过对该高温高压油井地层压力进行测试，制定了有效的压力控制方案。该高温高压油井采取的是控制压力钻井技术，其初期储层压力以通过前期钻井作业获得，其储层压力的曲线主要通过当量的循环密度来体现，储层上部值为1.93sg，底部值为1.88 sg。其地层破裂压力很难准确预测，其储层钻井作业过程中，碰到压力亏空可能性很大，钻井作业风险较高。通过在储层进行钻井作业时，对其井内压力进行控制，即将井筒压力与地层压力最大值差异控制在0.02s g，地层压力可通过fpwd工具进行测试，fpwd工具能够在系统不停止运行条件下，对地层压力进行实时、动态的控制和测试。通过采用控制压力钻井技术，使得油井内压力得到有效的控制，避免不平衡油井产生的钻井风险，保证了高温高压油井正常开发。

参考文献

[1] 刘超，周玉海，王春喜. 控制压力钻井技术在衡6井的应用[j].石油钻采工艺，2009，9（03）：89-90

[2] 席宝滨，郑可，朱忠喜. 控制压力钻井技术在auger平台侧钻井中的成功应用[j]. 国外油田工程，2009，12（03）：87-88 [3] 王果，樊洪海，石春林. 控制压力钻井技术应用研究[j].石油钻探技术，2009，23（01）：76-78

作者简介

董伟（1984-）男，汉，安徽安庆人，助理工程师，主要从事石