控制压力钻井技术的应用与研究

【摘要】1-钻井泵；2-开关；3-钻杆；4-压缩空气管件；5-旋转控制装置；6-环形防喷器；7-防喷器；8-减压阀；9-闸阀；10-气控阀；11-辅助控制；12-地面分离组件；13-振动筛；14-钻井液池；15-...

【摘要】当下，油气资源正在以急剧的速度减少，如何进行高效的油气开采成为人们研究的热点课题。控压钻井技术在油气开采中具有广阔的应用空间，它能够降低泥浆漏失、提高钻井时效以及提高水平段的延伸能力。但是当下我国在这项技术的应用上还处于初级阶段。本文对控制压力钻井技术进行了阐述，对其在现场的应用进行了研究。

【关键词】压力控制 控制压力钻井 应用

目前在钻井内，为了对井底的压力进行有效控制，通常采用调节钻井密度的方法进行钻井，在调节的过程中，如果要将静液压力提高，则需要在钻井液中添加一些加重的材料，这不仅造成了成本的增加，同时也增加了工作量。另外，还有一种方法是通过对循环压耗的控制来实现对井底压力的控制，但是一旦钻井液的循环运动停止，这种压力控制的方法就会失去效用。随着人们不断的探索，研制出了控制压力钻井技术，这是对压力进行控制的新方法，传承了以前旧方法的优点。

1 控制压力钻井系统的组成

控制压力钻井系统能够对整个井眼压力的剖面进行准确的控制，其任务是得到井下的压力环境数据，便于工作人员对环空液压剖面进行控制。众所周知，传统的压力控制系统都是属于开环系统，控制压力钻井系统属于闭环循环系统，通过对井眼环空压力进行调节来实现对存在的摩擦压力的补偿。具有一套完全封闭的系统是控制压力钻井技术最显著的特征，它可以有效提高钻井液压力，提高钻井能力。控制压力钻井技术在控制压力方面比传统控制方法要灵活得多，压力也能实现灵活的变化，这种变化对于钻井来说是十分有利的，便于工作人员对井眼压力进行更加精确的控制，使得钻井工作可以连续进行而不必经常中断工作。值得注意的是，控制压力钻井技术的本质目的不是为了增加油井的产量，它主要是用来解决一些钻井过程中出现的问题，比如：泥浆漏失严重，复杂时效高等。

1-钻井泵；2-开关；3-钻杆；4-压缩空气管件；5-旋转控制装置；6-环形防喷器；7-防喷器；8-减压阀；9-闸阀；10-气控阀；11-辅助控制；12-地面分离组件；13-振动筛；14-钻井液池；15-离心机；16-钻机井眼控制管汇；17-自动压力控制系统；18-命令中心和试验泵装置；19-信号和控制管线。

图1给出了控制压力钻井系统的结构示意图。可见，整个封闭系统是通过节流阀来对压力进行控制的，该节流阀安装于钻井液返回出口处。同时，通过控制节流阀套压的大小来进行循环压耗的补偿。

2 控制压力钻井系统的工作原理

在控制压力钻井系统中，钻井液原来是存储于循环罐，它经过钻井泵和立管后到达钻杆，通过浮阀装置后从旋转控制装置上的防喷器中流出。通过设定好的节流阀后，进入到脱气装置中，最后又回到循环罐。在控制压力钻井系统工作时，最重要的两个环节是对井进行的模拟控制和下设套管之后的钻井，对于前者来说，控制压力钻井系统反馈数据是通过液力井的相关模拟程序来实现的，这些模拟程序可以能对各类型的数据进行阅读和处理，比如：钻井的底层数据、油气的渗透率等。根据这些数据，可以对环空压力剖面进行预测，就环空压力来说，它主要包括静钻井的液压重量，环空造成的循环压耗以及地面上的套压。对于后者来说，在接钻杆的过程中，控制压力钻井系统会提供相应的压力值，此时就算钻井泵停止工作，环空系统中的压力值也会保持在正常水平。

3 控制压力钻井系统的应用

当下，控制压力钻井系统的应用已经辐射到许多领域。首先，控制压力钻井系统可以用于对天然气水合物的开采。众所周知，天然气的商业价值是不容小觑的。相比于常规的油气钻井技术，控制压力钻井技术可以对井底压力实现精确地控制，使井底压力处于地层压力与漏失压力之间，达到不溢不漏的目的。控制压力钻井技术可以应用于海洋钻井，具体的实现形式有四种，分别是：井底恒压力控制，在这种控制方式下，PWD系统监测井底压力，通过调节循环摩阻和井口套压，保持井底压力的恒定。双梯度控制压力钻井，这种方法首先是确定好氮气量，然后将氮气注入到规定的位置，形成一个压力梯度，该技术可以实现对井底压力的有效调节，而不会阻断钻井的连续运行。无隔水管双梯度控制压力钻井，这种方式是在无隔水管的情况下实现了零排出，同时，它也可以实现将钻井液充分回收，因为钻井液的价格昂贵，所以这一回收举措大大提高了经济效益，这种方式实现的关键是充分利用水下泵以及相应的管线。在钻井液的管线以下，钻井泵、钻井液粘度以及岩屑将会形成压力深度的梯度，同时，在管线到钻机处形成另外一个梯度。最后一种形式是加压钻井液帽，在这种方式下，进行钻井以及井控操作的过程中，隔水管中的钻井液液面高度将会被保持在海平面以下，这样就可以形成钻井液和空气之间的界面。

4 结束语

控制压力钻井技术的优点是显而易见的，实现这一技术的方法也多种多样，深入理解其特征有利于该技术的发展和在实际工程中的应用。控压钻井技术在油气开采中具有广阔的应用空间，它能够解决窄密度窗口钻井难题，并对储层有效保护。但是当下我国在这项技术的应用上还处于初级阶段，同时注意到这一技术的应用依托于先进的装备，需要研制出高压力级别的设备，有待于人们进一步的努力。本文对控制压力钻井技术的相关内容进行阐述和对其应用进行介绍，希望能够给同行参考。

参考文献

[1] 严新新，陈永明，燕修良.MPD技术及其在钻井中的应用[J].天然气勘探与开发，2007，30（2）：62-66

[2] 周英操 ，崔猛.控压钻井技术探讨与展望 [J].石油钻探技术，2008，36（4）：1

[3] 严新新，陈永明，燕修良.MPD技术及其在钻井中的应用[J].天然气勘探与开发，2007（6）：62-66