动态压井钻井技术在超深水井的应用研究

 TECHNOLOGY AND INFORMATION工业与信息化动态压井钻井技术在超深水井的应用研究柳亚亚1 郑金龙1 刘正2 刘立焱31. 中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东 湛江 524057；2. 中海油能源发展股份有限公司工程技术深水钻采技术公司 广东 湛江 524057；3. 中海油能源发展工程技术湛江分公司 广东 湛江 524057摘 要 我国目前已迈入深水油气勘探阶段，而深水油气钻探作业面临着诸多挑战，其中如何预防浅层气、浅层流是深水表层作业中一大难点。动态压井钻井（Dynamic Kill Drilling，简称DKD）技术是一种适用于海洋深水井控的有效方法，并且已经在南海超深水作业中得到应用。本文从原理和相关设备入手对DKD技术进行了介绍，并着重讲述了该技术在超深水井表层作业中应用过程，包括相关计算、准备工作和实际作业。DKD技术在深水的推广使用已奠定了基础，为深水表层作业提供安全保障。关键词 超深水；动态压井钻井；浅层气；钻井；井控表层钻井作业未建立循环，无常规井控手段，针对该问题目前常用的解决方法为动态压井钻井=技术，主要是通过动态调节钻井液密度的方式控制井底压力，达到深水表层钻井井控的目的。该技术首先由国外提出，而后Baker Hughes、Halliburton 公司都成功开发并进行了商业化应用[1]。目前，我国也已经成功研制“深水表层钻井泥浆密度动态调节装置”，并配置在“海洋石油981钻井平台”上。1  动态压井技术简介动态压井钻井技术的实质是用海水与钻井液重浆按比例混合，达到设计钻井液比重和流变性要求。在钻进作业期间，只要监测到井下有地层异常高压，就可以通过人为调节海水和钻井液重浆的流量，立即输送出所需要的高密度、大排量钻井液，不需要循环和等待高密度钻井液。基本的工艺流程如图1所示。钻井液重浆、海水或轻质钻井液分别通过不同分支管路，经涡轮流量计测得所需参数后注入混合舱，经过混合舱的混合后，将混配好的压井液注入井口，经由环空进入海底，完成动态压井钻井作业[1-2]。图1 DKD工作原理示意图2  动态压井技术现场应用2.1 地质情况简介LSXX井位处水深1699.3m，处于深海沉积环境，海底土质分析主要为高液限黏土，LSXX井浅层存在地震振幅异常体（海底以下325.3m），异常体分布广泛，可对比性强，主要是岩性反射界面，虽然分析认为异常体为浅层气的概率很小，但是为了降低作业风险，本井二开φ660.4mm井段设计从2020m（可疑地层位于2050.3m）至本井段结束深度2135m采用1.25S.G的重浆钻进，根据邻井资料，本井段平均机械钻速为50m/hr，排量3800L/min。2.2 DKD钻井液密度计算LSXX井2050.3m～2135m地层空隙压力系数≤1.03，地层破裂压力系数≥1.12，结合临井资料，2050.3m位置静液柱当量钻井液密度选择ρy=1.065g/cm3。DKD 技术本质上是一种双梯度钻井方式，根据钻井液异常体位置液柱压力计算公式[3]可计算得到DKD钻井液密度为1.25g/cm3。经计算，DKD钻井液混配比例为：1.90g/cm3钻井液重浆:海水=1:2.95。2.3 现场准备工作（1） DKD系统测试本井段DKD钻进设计混浆比重1.25g/cm3，由于平台海水管线限制，测试DKD最大排量3500L/min，无法满足现场作业需求。解决方案1：增加一台混合泵将提前配好的1.25g/cm3的垫浆向活动池补充（混合泵排量为2000L/min），最大排量可达5500 L/min，满足钻进需要。解决方案2：活动池提前配置160m3比重1.25g/cm3钻井液，考虑到DKD钻进井段较短，期间增加扫般土浆及胍胶浆的量，加上接立柱期间停泵时间，如果DKD系统可持续供应1.25g/cm3钻井液到活动池，则满足钻进需要。综合上述两种方案，现场计划采用方案2，备用方案1。（2）钻井液配制作业前需要抓紧时间完成所需钻井液的配制，根据海洋石油981平台泥浆池大小，综合考虑般土浆、胍胶浆、垫浆和重浆的不同用途和不同用量，分配泥浆池的使用情况：1号池垫浆170方（1.25s.g）、2号池垫浆120方（1.25s.g）、3号池般土浆180方、4号池重浆150方（1.90s.g）、5A号池重浆90方（1.90s.g）、科学与信息化2021年1月下  107工业与信息化6号池垫浆160方（1.25s.g、DKD混浆回收池）。2.4 现场作业LSXX井φ660.4mm井段海水钻进至2020m，泵入20m3稠般土浆，循环海水1周后，开始采用1.25g/cm3的DKD钻井液钻进，钻进参数：钻压5～25klbs，转速60rpm，排量3800L/min，维持机械钻速50m/h左右。钻进期间通过实时监测混浆出口密度，钻井液密度在1.25g/cm3±0.02g/cm3范围内，DKD系统工作状态良好；专人负责观察活动池液面，如果无法满足持续上水需求，则执行方案1，补充1.25g/cm3垫浆至活动池维持液面；ROV在井口位置观察返出情况，如果发现有气泡等异常情况，及时通知监督及钻台，提高DKD钻井液密度，及时采取相关应急措施。本次DKD钻进采用1.25g/cm3钻井液，作业顺利，有效预防浅层气带来的危害，为后续作业提供了保障。3  结束语关于DKD技术在LSXX井超深水表层作业中成功应用，得到几点认识：（1）快速混浆功能可以解决平台泥浆池空间不足的问（上接第106页）对TS16(1)、TS16(2)、交换机(1)、交换机(2)进行实时监控的目的，第一时间发现故障并进行相应处理。4  数据测试为减少数据测试给业务运行带来的影响，在此选择24端云高仪作为测试对象，并利用安装在笔记本上的MIDAS IV服务器版软件进行测试。首先断开TS16(2)6口数据，查看原始数据对象状态。然后恢复TS16(2)6口数据并断开TS16(1)6口数据，查看传感器数据对象状态。两种情况只影响了原始传感器数据对象与虚拟传感器数据对象的其中一个数据对象，1_CLOUD_SENSOR数据对象及时切换到了有效的传感器数据对象上去，1_CLOUD_SENSOR数据对象并没用受到影响，相应WEATHERVIEW上显示的云高数据也没有受到影响。5  方案优点及展望5.1 方案优点 TECHNOLOGY AND INFORMATION题，甚至可以通过供应船进行重浆储存，节省平台的钻井液储存空间；（2）实现无隔水管井底ECD控制，有效预防浅层气、浅层流造成的风险；（3）可有效防气窜，提高固井质量，保证井口稳定。参考文献[1] 董广建,陈平,马天寿,等. 深水表层钻井关键技术及装备研究应用现状[J]. 石油机械,2013,41(6):49-53,80.[2] 周波,杨进,张百灵,等. 海洋深水浅层地质灾害预测与控制技术[J]. 海洋地质前沿,2012,28(1):51-54.[3] 高永海,孙宝江,赵欣欣,等. 深水动态压井钻井技术及水力参数设计[J]. 石油钻采工艺,2010,32(5):9-12.作者简介柳亚亚（1989－），男；毕业院校：中国石油大学（华东），职称：深水钻完井总监，现就职单位：中海石油（中国）有限公司湛江分公司，研究方向：海洋深水井现场作业及管理。TS16的双机热备是端口级别的，例如：TS16(1)与TS16（2）的第9口是06端云高仪数据，当TS16(1)的第9个端口故障时，06端云高数据会自动使用TS16(2)第9口的数据，而其他数据依然使用TS16(1)的相对应的端口数据。5.2 展望通过对场内设备进行更改与配置，实现两路数据同时输出。同时如果有富余的传输线路，两路数据可以分离传输，这样既可以实现TS16与网络交换机的双机热备，也实现了传输线路的备份。同时也解决了被动接收的方式分流RS232信号带来的问题。参考文献[1] Bruce Eckel.Java编程思想(第4版)[M].北京:机械工业出版社,2007:73.《建筑与装饰》杂志征稿启示属  性：省级科技类综合期刊出版时间：每月5日、15日、25日（旬刊）                     《建筑与装饰》杂志是经国家新闻出版广电总局批准，天津出版传媒集团有限公司主管，天津科学技术出版社有限公司主办的国内公开发行的建筑工程设计于一体的综合性期刊。本刊面向建筑师、设计师，刊载建筑理论、建筑设计、建筑施工、建筑新材料应用等方面的先进知识与技术，注重科学性和实用性，服务建筑强国建设。《建筑与装饰》杂志主要栏目：建筑设计与装饰、建筑施工与管理、道路桥梁、城乡规划、建筑技术、建筑材料。本刊已被万方、龙源数据库全文收录。其相关信息可从万方、龙源数据库官方网站检索查询。本刊面向全国征稿，欢迎从事建筑设计及相关专业的工作者及各大专科院校师生来稿咨询。杂志网站：http://www.jzyzszz.cn 投稿邮箱：jzyzszz@163.com108  科学与信息化2021年1月下