控压钻井技术及应用分析

孙宏威

（大庆钻探工程公司钻井四公司，黑龙江 大庆 163000）

随着我国对采油技术的不断发展，控压钻进技术以其生产成本低、操作流程简单、节省非生产时间和提高油井生产效率等诸多优点，成为复杂地层油气资源开采的主要技术。近年来，国内外在钻进新技术的研发方面也以其为重点，对此采油技术进行深入的研究分析，以促进控压钻井技术得以进一步的完善。

1 控压钻井技术

1.1 控压钻井技术的定义

针对于控压钻进技术的具体定义可以说是种类比较繁多，虽然表述方法各不相同，但在对其技术特点的认识上还是一致的。控压钻井技术是用于精确控制整个井眼压力剖面的实用钻井程序，其目的在于保持井底压力在设定的范围以内。我国对些定义也进行了相关的表达，在总体上国内外学者对其控压钻井技术的优点的认知还是相同的，即总体上具有降低生产成本，简化操作流程，缩短非生产时间和显著改善油井生产效率等优点，具体主要表现在以下几个方面：

一是在钻进过程中，地层流体容易侵入，这时就会影响钻井的性能甚至是导致故障的产生，增加了深层钻井投资风险。控压钻进技术就能够对井眼内环境压力实施有效的控制，从而避免了流体故障性的侵入，提高了钻进的性能。

二是控压钻井技术可以对回压、流体密度、流体流变性、环空液面、循环摩擦力和井眼几何尺寸实施动态监控，并针对监控状况自动实施应对策略，从而实现及时、高效和低成本的故障处理。

三是控压钻井技术能够实施孔隙压力和破裂压力间的对比监测，或以有效的进行预测，提前对容易发生的井涌、井塌、井漏等事故做好防范工作，避免损失的发生。

2 控压钻井技术的应用形式

2.1 井底压力恒定（CBHP）技术

井底压力恒定（Constant Bottom Hole Pressure CBHP）的控压钻井又称为当量循环密度（ECD）控制，是一种通过环空水力摩阻、节流压力和钻井液静液柱压力来精确控制井眼压力的方法。设计时使用低于常规钻井方式的钻井液密度进行近平衡钻井，循环时井底压力等于静液柱压力加上环空压耗；当关井、接钻杆时，循环压耗消失，井底压力处于欠平衡状态，在井口加回压使井底压力保持一定程度的过平衡，防止地层流体侵入。理想的情况是静止时在井口加的回压等于循环时的环空压耗。井底压力恒定的控压钻井作业，无论是在钻进、接单根，还是起下钻时均保持恒定的环空压力剖面，在钻进孔隙压力——破裂压力窗口狭窄的地层或存在涌、漏现象时，可实现有效的压力控制。

2.2 加压泥浆帽钻井（PMCD）技术

加压泥浆帽钻井是在钻井中因环空流体密度较小而需在井口施加一个正压，因此称为加压泥浆帽钻井，这也是与泥浆帽钻井的主要区别。加压泥浆帽钻井是一种控制严重井漏的钻井方法，适用于陆上和海洋油气井眼严重漏失地层的钻进作业。泥浆帽钻井和加压泥浆帽钻井都适用于钻进严重漏失地层，但是，若储层压力低于静水压头，则应采用泥浆帽钻井工艺，在钻井液漏失过程中向环空泵入清水，一旦侵入井眼的气体被环空内的清水压回漏失层段，即可继续钻进；当储层压力高于静水压头时，就必须采用加压泥浆帽钻井工艺，利用加重钻井液来平衡储层压力。加压泥浆帽钻井过程中，通过旋转控制头从地面向环空上部注入液态“钻井液帽”。通常，注入的泥浆帽已经过加重和增粘处理，高密度钻井液应缓慢注入环空，防止油气上窜进入环空，从而保持良好的井控状态。为了更好地携带岩屑，避免岩屑在钻头以上层段的孔洞或裂缝中沉积，在岩屑上返的同时，还需要向钻杆内注入1段“牺牲流体”（sacrificialfluid），即注入井筒但不返出的低成本流体，通常是清水或盐水。加压泥浆帽钻井工艺是采用相对密度较小并且无害的钻井液来钻开压力衰竭地层，然后采用高密度钻井液将低密度钻井液压入漏失层段继续钻进，所有低密度钻井液和流入井眼的流体都被压入衰竭地层。采用这种方法，即使所有低密度钻井液都循环失返侵入衰竭地层，也能够有效控制井眼。加压泥浆帽技术可以继续降低环空压力，使作业人员能够继续钻穿裂缝地层或断层达到设计井深，减少发生井下复杂情况的时间与费用，使钻井液漏失最小化。

2.3 双梯度钻井（DGD）技术

与陆地和浅海钻井相比，深海钻井环境更复杂，容易出现常规钻井装备和方法难以克服的技术难题：锚泊钻机本身必须承受锚泊系统的重力，给钻机稳定性增加了难度；隔水管除了承受自身重力，还承受严重的机械载荷，防止隔水管脱扣是一个关键问题；地层孔隙压力和破裂压力的间隙很小，很难控制钻井液密度安全钻过地层；海底泥线处高压、低温环境影响钻井液性能，产生特殊的难题；海底的不稳定性、浅层水流动、天然气水合物可能引起的钻井风险等。国外在20世纪60年代提出并在90年代得到大力发展的双梯度钻井技术很好地解决了这些问题。

2.4 HSE（健康、安全、环境）控压钻井

HSE控压钻井或称回流控制（Return Flow Control）钻井，是出于健康、安全、环保的目的将钻井液返回到钻台上的一项控压钻井技术。HSE控压钻井是IADC所列举的控压钻井形式之一。尽管技术应用可能有所变化，但与敞开式循环系统相比，HSE MPD应用了闭合、承压的钻井液循环系统，通常在发生危险而被迫停钻或因此影响开采时应用该技术。闭合式钻井液循环系统可防止岩屑和气体从钻台进入大气，因此可降低H2S气体的含量，减少钻台闪火花的危险。

结语

控压钻井技术在不断的应用和发展过程中，其应用形式较为多样，因此在使用过程中可以根据不同的区块的具体情况，来采取适合的控压钻井技术方式，从而保证钻井性能的有效实现，并充分发挥出控压钻井技术的诸多优势。

[1]王果，樊洪海，刘刚，等.控制压力钻井技术应用研究 [J].石油钻探技术，2009，37（1）：34－38.

[2]杨谋，孟英峰，李皋，等.提高深井机械钻速的有效方法[J].石油矿场机械，2009，38（8）：6－8.

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