刘云飞
胜利石油工程公司黄河钻井总公司 山东 257000
摘要：文章以山东某地区为背景，分析了控压钻井关键技术的应用，介绍了井底压力恒定技术、加压泥浆帽钻井技术、双梯度钻井技术三种基本形式，阐述了地层压力随钻技术、随钻井底环空压力检测技术的运用，目的在于做好井控工作，推动我国石油与天然气行业的发展。
关键词：控压钻井关键技术；石油产业；油田企业
引言：控压钻井技术应用于油田，其本身是一种新技术，已经被诸多油田企业应用到实际工作中。控压钻井技术主要是对井内压力进行精准控制，使井眼压力始终处于可控范围内。该技术在应用中，井内不会出现漏井这一现象，对于油田有极强的保护作用，从而降低安全事故的发生率。
1控压钻井系统
1.1回压泵系统
在正常钻井期间，节流管汇所需钻井液都是由钻井泵提供，并且发挥控制回压的作用。如果钻井泵流速降低，IPM会开启回压泵，由其向节流管汇提供钻井液，保证回压状态，并且起到维持井底压力的作用。除此之外，回压泵利用控制旋转头的方式提供钻井液。为了保证操作的安全性，回压泵内部安装了泄压、检测阀这两个装置，以免出现压力过高和井口回流等现象。在回压泵中，排量和压力是非常关键的性能参数，排量计算方式为每分钟排出若干升，回压泵压力受补偿环空压力因素影响。井深度越大，这时流动阻力会相应得到提升，压力也随之提高。井眼直径和深度的不断变化，泵排量要随时调节。泵结构内设置了变速箱，主要目的在于改变排量。要想了解泵压力与排量的变化状况，回压泵中需要安装流量计、压力表这两个装置，判断压力变化的同时也可以预防井内事故。
1.2监测控制系统
监控系统中包括测量控制模块、水力计算模块。其中测量控制模块的设计可以分开进行，1个模块负责节流阀位置测量，可以充当传感器接口，1个模块负责PID控制模块的运行以及控制压力，针对井口设备可控阀门，对其逻辑开关进行控制，具备自动开关冗余节流支路以及并行双路压力控制这两项功能。水力学计算模块主要负责井下数据的测量，井下测量工具采集数据无法直接应用，如果井下的情况比较复杂，也会对数据准确性造成影响，所以水力模型的应用，可以校对井眼环空压力。利用水力模型对井眼状况进行描述，并且在其中输入数据，考虑综合地面、井下数据，展开环空压力计算，以此获得井底压力。
1.3自动节流管汇控制系统
如果主钻井泵开启，那么流体会顺延主节流管汇线路进行流动，若井中流体减少，这时主节流器会自动关闭。基于IPM控制作用，节流阀会发挥调整回压变化的作用。IPM通过节流管汇内安装的压力检测仪器对回压进行监测，使其能够始终处于水力模型实时计算范畴之内[1]。若监测期间发现压力异常，这时IPM自动发出对于节流管汇的指令，调整节流管汇。如果节流管汇的管线口径过大，可以发挥备用阀的自动切换作用，确保钻井液的畅通流动。若岩屑对节流阀流动造成阻碍，IPM会将节流阀开大，泄压的同时将岩屑清除；若节流阀位于最大位置依然无法泄压，这时IPM便会切换至备用阀状态，并且及时报警。
2控压钻井技术几种基本模式
2.1加压泥浆帽钻井技术
泥浆帽钻井技术在实际应用中，钻井液不会返出地面，是一种十分成熟的钻井技术。加压泥浆帽钻井由于环空流体密度小，所以应用期间需要在井口处施加正压，由此可以将其和泥浆帽钻井进行区分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆加压泥浆帽钻井有利于严重井漏现象的控制，适合用在陆地、海洋油气井眼漏失地层钻进施工中。泥浆帽钻井、加压泥浆帽钻井这两种技术可以被用于钻进严重漏失地层施工，储层压力与静水压头相比较，建议使用泥浆帽钻井技术，钻井液漏失期间注入清水[2]。储层压力超出静水压头，务必要使用加压泥浆帽钻井技术，通过加重钻井液的方式对储层压力进行平衡。
2.2双梯度钻井技术
相比较陆地、浅海钻井，深海钻井所面临的环境更为复杂，钻井期间经常出现常规钻井技术无法解决的问题。锚泊钻机需要承受来自锚泊系统施加的重力，为钻机运行的稳定性带来问题；隔水管不仅要承受本身重力，还要承受机械载荷，所以实际应用期间需要解决隔水管脱扣问题；地层孔隙压力、破裂压力之间的间隙较小，无法保证钻井液密度顺利经过地层。如果钻井期间在海底泥线位置出现高压与低温环境，会对钻井液性能造成影响，海底稳定性以及浅层水流动等问题都会导致钻井风险[3]。关于以上问题，国外研制出了双梯度钻井技术将问题解决，由此可见双梯度钻井技术的重要意义。
2.3井底压力恒定技术
以井底压力恒定为前提的控压钻井也被叫做当量循环密度控制，在实际应用中利用环空水力摩阻、节流压力、钻井液静液柱压力，对井眼压力进行精准控制。设计阶段，主要应用比常规钻井方式低的钻井液密度开展近平衡钻井施工，循环井底压力与静液柱压力+环空压耗相同。关井与接钻杆阶段，循环压耗清除，井底压力此时处于欠平衡状态，通过井口加回压的方式保证井底压力处于平衡，以免地层流体进入[4]。
3控压钻井关键技术实际应用
3.1地层压力随钻技术
地层随钻技术在实际应用中，主要用于控压钻井技术地层测量，油田工作期间，控压钻井技术有利于压力值的控制，快速处理相关事故[5]。若压力值超出正常值，使用地层压力随钻技术便可以将井口液体密度值加以改变，降低压力。油田开采钻井前，需要测算其尺寸与压力，结合规定要求展开调节，应用控压钻井技术，出现安全事故可以调整节能阀，快速解决故障。
3.2随钻井底环空压力检测技术
随钻井底环空压力检测技术的应用，能够有效缓解环空压力，扩大钻井检测范围，将境内数据快速传输到技术人员手中，技术人员了解井内基本情况之后展开压力检测，确保其处于可控范围内[6]。随着社会环境的不断变化，油田企业在其发展过程中需要技术作为支持，尤其是现如今石油需求量的增加，油田技术也面临更高的要求。使用随钻井底环空压力检测技术，可以大力避免安全事故，并且对井底压力进行监控。
4控压钻井技术应用发展趋势
控压钻井技术应用总体而言发展较快，相关的精密设备的选用使控压钻井技术应用安全性及高效性特点更为突出，同时在环空压力监测及防漏技术管理方面具有明显作用，有效降低控压钻井技术应用对基础地层结构的影响，使钻井得以进一步提升，同时能够根据地质环境变化，有效的对控压钻井技术做出优化调整，使各项技术基础内容均符合钻井技术应用的基本需要，从根本上解决地层压力监测数据收集不全面及堵漏技术应用效果不佳等多方面问题。
结束语：
综上所述，在油田工程中应用控压钻井关键技术，对于井控工作有重要意义，一方面可以为技术人员提供准确的数据，另一方面则能够解决安全事故，为我国石油与天然气行业发展提供推动力。
参考文献:
[1]翟小强,王金磊,李鹏飞,黄哲,温晓松. 海洋控压钻井技术探讨与展望[J]. 石油科技论坛,2015,34(03):56-60.
[2]向庭钧. 控压钻井关键技术分析[J]. 化工管理,2017(28):221.
[3]宋巍,李永杰,靳鹏菠,李皋,魏纳,赵向阳,刘金龙. 裂缝性储层控压钻井技术及应用[J]. 断块油油田,2013,20(03):362-365.
[4]曲光远. 浅析控压钻井关键技术[J]. 中国石油和化工标准与质量,2014,34(06):56.
[5]何淼,柳贡慧,李军,李梦博,游子卫. 充气控压钻井关键工程参数研究[J]. 特种油气藏,2014,21(05):138-142+158.
[6]王立辉. 控压钻井关键技术的研究[J]. 中国石油和化工标准与质量,2016,36(15):117+119.
论文作者:刘云飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/22
标签：压力论文; 技术论文; 地层论文; 泥浆论文; 井底论文; 油田论文; 节流阀论文; 《防护工程》2018年第32期论文;