水平井鉆頭鉆壓加載器畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-19 18:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 欠平衡鉆井分為氣相欠平衡鉆井、氣液兩相欠平衡鉆井、液相欠平衡鉆井、全過程欠平衡鉆井4大類。 國內(nèi)部分技術(shù)人員延用了國外習(xí)慣，把欠平衡鉆井劃分并理解為只是包含液相欠平衡鉆井而不包含氣相欠平衡鉆井，同時常常把氣液兩相欠平衡鉆井隨意劃分，比如把泡沫鉆井劃分到氣相欠平衡鉆井中，這是不科學(xué)不合理的。全過程欠平衡鉆井技術(shù)是指，從欠平衡鉆井井段開始至鉆井完井結(jié)束前，施工過程中鉆進、起下鉆、取心、中途測井和完井(如欠平衡下篩管、下油管等)均在井底欠平衡狀態(tài)下完成。欠平衡鉆井的完井方式目前主要有裸眼完井、篩管完井和固井射孔完井。前兩種方式目前從技術(shù)上均可以實現(xiàn)，并已有現(xiàn)場成功的案例。但是，要實現(xiàn)同井射孔欠平衡完井，就要使用低密度水泥漿。即水泥漿液柱壓力小于地層孔隙壓力(嚴格講水泥漿井底壓力小于地層孔隙壓力)時才能稱為欠平衡固井。由于水泥漿有候凝、失重過程，同時地層流體始終處于激活狀態(tài)，如不能有效壓穩(wěn)(即固井前依靠加重鉆井液壓穩(wěn))，儲層中的油、氣、水會侵入水泥漿中，加劇水泥漿失重，影響水泥石的膠結(jié)，致使候凝至膠結(jié)過程中產(chǎn)生各種微間隙，造成固井質(zhì)量不合格。危害后期儲層改造作業(yè)，在保證固井質(zhì)量的“穩(wěn)、居中、替凈、密封”八字方針中，“壓穩(wěn)”是關(guān)鍵，而壓穩(wěn)又勢必造成過平衡狀態(tài)。因此，目前固井射孔欠平衡完井從技術(shù)上不能完全實現(xiàn)。目前解決此問題的方法主要有3種：一是采用裸眼完井或篩管完井(采用非透式篩管)；二是采用特殊封隔器；三是研究“類似凍膠技術(shù)”，使凍膠隔層起到封隔防竄的目的(但儲層的固井質(zhì)量仍會存在問題)。 精細控壓鉆井技術(shù)的定義為了回避MPD直譯造成的概念混淆，筆者依據(jù)MPD含義提出了精細控壓鉆井概念，并將其定義為：在鉆井過程中，能夠精確控制井筒環(huán)空壓力剖面，有效實現(xiàn)安全鉆井的技術(shù)，簡稱為DCPDT(deIicate controUed pressure drilling technology)。精細控壓鉆井可以用于過平衡鉆井、近平衡鉆井，也可以用于欠平衡鉆井。它的核心技術(shù)除旋轉(zhuǎn)防噴器、井口連續(xù)循環(huán)裝置、地面壓力控制裝置和多相密閉分離裝置等專用硬件設(shè)備與工具以外，還包括隨鉆井底環(huán)空壓力測量(APWD)、地面流體流量和回壓等關(guān)鍵控制參數(shù)的精確測量與控制、環(huán)空多相流流動規(guī)律的研究與建模等。進行精細控壓鉆井井底壓差控制范圍可大可小，但控制精度必須很高，能精確、有效控制起下鉆、開泵等環(huán)節(jié)的壓力，使井底壓力始終接近地層壓力。 精細控壓鉆井主要用來解決當(dāng)量循環(huán)密度(ECD)引發(fā)的鉆井問題，特別是窄安全密度窗口，即噴漏同層的問題。但在窄安全密度窗口下，如不進行隨鉆井底環(huán)空壓力測量，在多相流情況下，以目前多相流流動規(guī)律研究現(xiàn)狀，難以實現(xiàn)真正的精細壓力控制。 自動(閉環(huán))控壓鉆井技術(shù)的定義筆者提出自動(閉環(huán))控壓鉆井技術(shù)概念，并將其定義為：在鉆井過程中，自動隨鉆監(jiān)測環(huán)空壓力剖面、反饋至地面自動調(diào)整流量和回壓等控制系數(shù)，實現(xiàn)環(huán)空壓力的閉環(huán)監(jiān)測與控制的控壓鉆井技術(shù)，簡稱為ACCPDT(auto close—loop controlled pressure drilling technology)。自動(閉環(huán))控壓鉆井是精細控壓鉆井技術(shù)發(fā)展的最終目標(biāo)，要實現(xiàn)這一目標(biāo)，除專用設(shè)備和工具要過關(guān)外，最關(guān)鍵的是研制APWD、研究多相流流動規(guī)律。APWD能隨鉆監(jiān)測井筒環(huán)空壓力剖面(多點測壓)，從而實現(xiàn)井筒環(huán)空壓力剖面的隨鉆控制。隨著隨鉆檢測技術(shù)、環(huán)空水力學(xué)技術(shù)、鉆井儀器儀表、高壓力級別旋轉(zhuǎn)防噴器設(shè)備研制等方面的發(fā)展和進步，一定能實現(xiàn)自動(閉環(huán))控壓鉆井技術(shù)。 控壓鉆井技術(shù)的分級從用途出發(fā)把控壓鉆井技術(shù)分成5級：1級：鉆井作業(yè)安全，無噴、漏、塌等異常情況，一般指常規(guī)的過平衡鉆井。2級：鉆井作業(yè)安全，無噴、漏、塌等異常情況，為提高鉆井速度而采用的近平衡鉆井。3級：最大關(guān)井壓力低于旋轉(zhuǎn)防噴器額定工作壓力下進行的欠平衡鉆井作業(yè)或精細控壓鉆井作業(yè)，設(shè)備失效后只能產(chǎn)生有限的直接后果，發(fā)生異常情況可以啟動應(yīng)急預(yù)案，采用常規(guī)的壓井方法能有效制止。4級：最大關(guān)井壓力低于旋轉(zhuǎn)防噴器額定工作壓力下進行的欠平衡鉆井作業(yè)或精細控壓鉆井作業(yè)，但是設(shè)備失效后可能會產(chǎn)生直接的嚴重后果，啟動預(yù)先設(shè)計的應(yīng)急預(yù)案無把握，有風(fēng)險的鉆井作業(yè)。5級：井下情況不清楚，即使采用應(yīng)急預(yù)案，也可能發(fā)生較大風(fēng)險的欠平衡鉆井作業(yè)或精細控壓鉆井作業(yè)。一般不建議實施5級控壓鉆井，實施4級控壓鉆井前應(yīng)進行充分的風(fēng)險評估。第 2 章 控壓鉆井技術(shù)現(xiàn)狀分析過平衡、近平衡常規(guī)控壓鉆井技術(shù)已經(jīng)成熟配套。欠平衡鉆井技術(shù)在國外經(jīng)過幾十年的發(fā)展已基本成熟配套，國內(nèi)近幾年發(fā)展迅速，也已步入世界先進水平行列。精細控壓鉆井技術(shù)，國內(nèi)與國外相比還有一定差距。自動(閉環(huán))控壓鉆井技術(shù)國內(nèi)外均有待于在多相流理論、配套裝備、工具、儀表儀器和軟件開發(fā)等方面研究和發(fā)展。就目前的技術(shù)現(xiàn)狀而言，精細控壓鉆井技術(shù)、欠平衡鉆井技術(shù)與下述技術(shù)的結(jié)合，必然會達到更好的鉆井施工效果。為促進鉆井技術(shù)的發(fā)展，有必要結(jié)合試驗研究，尋求鉆井技術(shù)突破。 隨鉆井底環(huán)空壓力測量(APWD) 為適應(yīng)欠平衡鉆井監(jiān)測的需要，哈里伯頓公司研制出了隨鉆井底環(huán)空壓力測量儀(annular pressure measurement while drilling，簡稱APWD)，在隨鉆過程中可以實時測量井底環(huán)空壓力數(shù)據(jù)，通過MWD或EM—MwD實時將數(shù)據(jù)傳送至地面，指導(dǎo)欠平衡鉆井作業(yè)。斯倫貝謝、威德福等公司也研制出了APWD類似工具。 無風(fēng)險鉆井系統(tǒng)(NDS)NDS(no drilling surprise)由斯倫貝謝公司研發(fā)，它是一個綜合的服務(wù)包，通過風(fēng)險管理，對油氣井進行設(shè)計和實時處理，從而使井身結(jié)構(gòu)最優(yōu)。NDS可以及早發(fā)現(xiàn)井下復(fù)雜情況與事故發(fā)生的預(yù)兆，及時采取措施，預(yù)防井下復(fù)雜情況與事故的發(fā)生。NDS可以實現(xiàn)井眼穩(wěn)定性控制、地層孔隙壓力預(yù)測、漏失控制和井眼摩阻控制等。 井下隨鉆診斷系統(tǒng)(DWD) 美國開發(fā)的井下隨鉆診斷系統(tǒng)(diagnostics while drilli
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