深水CML双梯度钻井钻井液液位高度优化设计

张更 李军,2 柳贡慧 杨宏伟 王江帅 鲁慧

1. 中国石油大学(北京)石油工程学院；2. 中国石油大学(北京)克拉玛依校区；3. 中国石油塔里木油田分公司

随着全球油气勘探开发的重点逐步转向深水，由深水地层窄安全密度窗口导致的溢流和漏失等井下事故频发，给钻井安全高效地进行带来了极大挑战。近年来，针对上述钻井难题发展了一种可控钻井液液面双梯度钻井技术(Controlled Mud Level Drilling)［1-2］。CML双梯度钻井在无隔水管钻井基础上发展而来，主要通过地面泥浆泵、海底举升泵和顶部填充泵控制泥线以上静止钻井液液位高度，有效控制井筒压力，简化井身结构，从而减少非生产时间，降低钻井作业成本［3-6］。

目前国内外对CML双梯度钻井的研究主要集中在硬件设备的研发上，对钻进过程中静止钻井液液位高度、钻井液密度、排量等关键参数的优化涉及较少。静止钻井液液位高度的优化是实现井筒压力有效控制的关键，决定了能否安全、高效钻达目的层［7-12］。研究中以最小井底压差为优化目标，建立了深水CML双梯度钻井钻井液液位高度优化模型。模型通过优化钻进过程中静止钻井液液位高度，实现井筒压力剖面实时优化，从而获得更大钻进深度，减少非生产时间，降低钻井作业成本。

1 CML双梯度钻井井筒压力计算模型

CML双梯度钻井技术原理如图1所示。CML双梯度钻井系统，包括传统的泥浆泵、用以补充环空钻井液液位的顶部填充泵和用以将岩屑和流体从环空返回到地面的海底举升泵。……