塔里木油田库车山前超高压盐水层精细控压钻井技术

刘伟 周英操 石希天 王瑛 雷万能 李牧

刘伟, 周英操, 石希天, 王瑛, 雷万能, 李牧. 塔里木油田库车山前超高压盐水层精细控压钻井技术[J]. 石油钻探技术, 2020, 48(2): 23-28. doi: 10.11911/syztjs.2020034
引用本文: 刘伟, 周英操, 石希天, 王瑛, 雷万能, 李牧. 塔里木油田库车山前超高压盐水层精细控压钻井技术[J]. 石油钻探技术, 2020, 48(2): 23-28. doi: 10.11911/syztjs.2020034
LIU Wei, ZHOU Yingcao, SHI Xitian, WANG Ying, LEI Wanneng, LI Mu. Precise Managed Pressure Drilling Technology for Ultra-High Pressure Brine Layer in the Kuqa Piedmont of the Tarim Oilfield[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(2): 23-28. doi: 10.11911/syztjs.2020034
Citation: LIU Wei, ZHOU Yingcao, SHI Xitian, WANG Ying, LEI Wanneng, LI Mu. Precise Managed Pressure Drilling Technology for Ultra-High Pressure Brine Layer in the Kuqa Piedmont of the Tarim Oilfield[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(2): 23-28. doi: 10.11911/syztjs.2020034

塔里木油田库车山前超高压盐水层精细控压钻井技术

doi: 10.11911/syztjs.2020034
基金项目: 

国家科技重大专项课题“深井超深井井筒安全钻井技术与装备”(编号:2016ZX05020-003)资助

详细信息
    作者简介:

    刘伟(1977—),男,安徽当涂人,2000年毕业于江汉石油学院石油工程专业,2004年获中国石油大学(北京)油气井工程专业硕士学位,2008年获中国石油勘探开发研究院油气井工程专业博士学位,教授级高级工程师,主要从事控压钻井技术与装备研发、深井超深井钻井技术研究工作。E-mail:liuweidri@cnpc.com.cn

  • 中图分类号: TE249

Precise Managed Pressure Drilling Technology for Ultra-High Pressure Brine Layer in the Kuqa Piedmont of the Tarim Oilfield

  • 摘要: 塔里木油田库车山前巨厚盐膏层普遍发育超高压盐水,且盐膏层中夹杂破裂压力低的泥岩层,导致安全钻井密度窗口窄, 易发生井涌、井漏、井塌和卡钻等井下故障。通过精细描述钻井液循环系统流量变化特征,定量化钻井液出入口流量差与溢流量、漏失量及高密度钻井液弹性变形量间的相互关系,可以实时快速判断溢流和漏失,计算求取地层压力,并将自动控压排水与控压压回相结合,精确控制地层与井底的压力差,有效控制合适的盐水返出量,大幅降低溢流、井漏等井下风险,形成了超高压盐水层微流量精细控压钻井技术。该技术在克深A井和克深B井进行了现场试验,均安全快速钻穿超高压盐水层,大幅提高了机械钻速,缩短了钻井周期,降低了钻井成本。研究与应用表明,超高压盐水层微流量精细控压钻井技术可快速发现溢流和漏失,精确控制地层盐水返出或者钻井液漏入地层,实现可控微溢流或漏失,大幅减少了盐水排放时间,确保了井眼稳定,实现了安全快速钻穿超高压盐水层的目的,为超深井复杂地层高效钻进提供了新的技术手段。
  • 图  1  钻井液循环系统流量分析模型

    Figure  1.  Flowrate analysis model of drilling fluid circulation system

    图  2  可控微溢流精细控压钻井压力控制基本原理

    Figure  2.  Basic principles of precise managed pressure drilling by controlling micro-overflow

    图  3  可控微漏失精细控压钻井压力控制基本原理

    Figure  3.  Basic principles of precise managed pressure drilling with controllable micro-leakage

    图  4  克深B井实钻井身结构及盐水层位置

    Figure  4.  The actual casing program and brine layer position of Well Keshen B

  • [1] 尹达,叶艳,李磊,等. 塔里木山前构造克深7井盐间高压盐水处理技术[J]. 钻井液与完井液, 2012, 29(5): 6–8. doi:  10.3969/j.issn.1001-5620.2012.05.002

    YIN Da, YE Yan, LI Lei, et al. High pressure salt water treatment technology of Well Keshen7 in foothill structural zone of Tarim[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2012, 29(5): 6–8. doi:  10.3969/j.issn.1001-5620.2012.05.002
    [2] 田径.钻遇盐膏层高压盐水的井控技术[D].成都: 西南石油大学, 2012.

    TIAN Jing. Well control technology of high pressure brine drilling in salt gypsum layer[D]. Chengdu: Southwest Petroleum University, 2012.
    [3] 卢俊安,王春生,冯少波,等. 超高压盐水溢流处置技术[J]. 钻采工艺, 2017, 40(5): 5–7. doi:  10.3969/J.ISSN.1006-768X.2017.05.02

    LU Jun'an, WANG Chunsheng, FENG Shaobo, et al. Disposal measures for ultra-high-pressure brine overflow[J]. Drilling & Production Technology, 2017, 40(5): 5–7. doi:  10.3969/J.ISSN.1006-768X.2017.05.02
    [4] 汪蓬勃. 基于巨厚盐膏层以及碳酸盐储层的钻井技术研究[D].成都: 西南石油大学, 2015.

    WANG Pengbo. Research on the drilling technique based on the layer of thick salt paste and carbonate reservoir[D]. Chengdu: Southwest Petroleum University, 2015.
    [5] 周健,贾红军,刘永旺,等. 库车山前超深超高压盐水层安全钻井技术探索[J]. 钻井液与完井液, 2017, 34(1): 54–59. doi:  10.3969/j.issn.1001-5620.2017.01.010

    ZHOU Jian, JIA Hongjun, LIU Yongwang, et al. Research on safe drilling technology for ultra deep ultrahigh pressure saltwater zones in Piedmont Area, Kuche[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2017, 34(1): 54–59. doi:  10.3969/j.issn.1001-5620.2017.01.010
    [6] 周健.塔里木油田KS9区块含盐地层钻井关键技术研究[D].青岛: 中国石油大学(华东), 2017.

    ZHOU Jian. Study on key techniques of salt formation drilling on KS9 Block of Tarim Oilfield[D]. Qingdao: China University of Petroleum (East China), 2017.
    [7] 梁红军,李军,李卫东,等. 高压盐水层控压放水室内实验研究[J]. 钻采工艺, 2019, 42(2): 21–23.

    LIANG Hongjun, LI Jun, LI Weidong, et al. Experimental study on controlled pressure discharge of high pressure brine out of formations[J]. Drilling & Production Technology, 2019, 42(2): 21–23.
    [8] 董萌.克拉苏构造盐膏层钻井提速措施研究与应用[D].成都: 西南石油大学, 2017.

    DONG Meng. The research and application of the high quality and high speed drilling of salt layer in Kelasu[D]. Chengdu: Southwest Petroleum University, 2017.
    [9] 任保友,刘锋报,徐兴梁,等. 塔里木山前构造克深某区块盐膏层井漏技术处理[J]. 西部探矿工程, 2018, 30(2): 75–78. doi:  10.3969/j.issn.1004-5716.2018.02.027

    REN Baoyou, LIU Fengbao, XU Xingliang, et al. Treatment of lost circulation in salt gypsum layer in Keshen Block of Tarim Piedmont Structure[J]. West-China Exploration Engineering, 2018, 30(2): 75–78. doi:  10.3969/j.issn.1004-5716.2018.02.027
    [10] 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. doi:  10.3969/j.issn.1001-0890.2008.04.001

    ZHOU Yingcao, CUI Meng, ZHA Yongjin. Discussion and prospect of managed pressure drilling technology[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2008, 36(4): 1–4. doi:  10.3969/j.issn.1001-0890.2008.04.001
    [11] CHATAR C, IMLER M D. Overcoming a difficult salt drilling environment in the Gulf of Mexico: a case study[R]. SPE 128192, 2010.
    [12] 张桂林. 土库曼斯坦亚苏尔哲别油田控压钻井技术[J]. 石油钻探技术, 2010, 38(6): 37–41. doi:  10.3969/j.issn.1001-0890.2010.06.009

    ZHANG Guilin. Application of managed pressure drilling technology in Azores Area, Turkmenistan[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2010, 38(6): 37–41. doi:  10.3969/j.issn.1001-0890.2010.06.009
    [13] CURRY D A, LOURENCO A M, LEDGERWOOD L W, et al. The effect of borehole pressure on the drilling process in salt[R]. SPE 173023, 2015.
    [14] 韩烈祥. CQMPD精细控压钻井技术应用与思考[J]. 石油钻采工艺, 2018, 40(5): 559–562.

    HAN Liexiang. Application and thinking of CQMPD fine pressure controlling drilling technology[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2018, 40(5): 559–562.
    [15] QASIM Ashraf, ALI Khalid, KHURRAM Luqman, et al. Managed pressure drilling saves multimillion dollar well from abandonment; enabled operator to drill and isolate section to target depth in a challenging plastic salt formation[R]. IPTC 19438, 2019.
    [16] 苏勤,邢树宾. 缅甸D区块Yagyi-1x井控压钻井技术[J]. 石油钻探技术, 2011, 39(4): 25–28. doi:  10.3969/j.issn.1001-0890.2011.04.005

    SU Qin, XING Shubin. Managed pressure drilling for Well Yagyi-1x in Block D of Myanmar[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2011, 39(4): 25–28. doi:  10.3969/j.issn.1001-0890.2011.04.005
    [17] 史肖燕,周英操,赵莉萍,等. 精细控压钻井过程中溢流的模拟和控制[J]. 石油机械, 2019, 47(5): 24–30.

    SHI Xiaoyan, ZHOU Yingcao, ZHAO Liping, et al. Influx simulation and control during managed pressure drilling[J]. China Petroleum Machinery, 2019, 47(5): 24–30.
    [18] 周英操,杨雄文,方世良,等. PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统研制与现场试验[J]. 石油钻探技术, 2011, 39(4): 7–12. doi:  10.3969/j.issn.1001-0890.2011.04.002

    ZHOU Yingcao, YANG Xiongwen, FANG Shiliang, et al. Development and field test of PCDS-Ⅰ precise managed pressure drilling system[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2011, 39(4): 7–12. doi:  10.3969/j.issn.1001-0890.2011.04.002
    [19] 王江帅,李军,任美鹏,等. 控压钻井环空多相流控压响应时间研究[J]. 石油机械, 2019, 47(5): 61–65.

    WANG Jiangshuai, LI Jun, REN Meipeng, et al. Study on response time of multi-phase annular flow in MPD[J]. China Petroleum Machinery, 2019, 47(5): 61–65.
    [20] 周英操,刘伟. PCDS精细控压钻井技术新进展[J]. 石油钻探技术, 2019, 47(3): 68–74.

    ZHOU Yingcao, LIU Wei. New progress on PCDS precise pressure management drilling technology[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2019, 47(3): 68–74.
    [21] 周英操,杨雄文,方世良,等. 国产精细控压钻井系统在蓬莱9井试验与效果分析[J]. 石油钻采工艺, 2011, 33(6): 19–22. doi:  10.3969/j.issn.1000-7393.2011.06.005

    ZHOU Yingcao, YANG Xiongwen, FANG Shiliang, et al. Field test and analysis on effect of auto-controlled pressure drilling system in the Well Penglai 9[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2011, 33(6): 19–22. doi:  10.3969/j.issn.1000-7393.2011.06.005
    [22] 刘伟,周英操,段永贤,等. 国产精细控压钻井技术与装备的研发及应用效果评价[J]. 石油钻采工艺, 2014, 36(4): 34–37.

    LIU Wei, ZHOU Yingcao, DUAN Yongxian, et al. Development of domestic fine controlled pressure drilling technology and equipment and evaluation on their application effect[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2014, 36(4): 34–37.
    [23] 周英操.精细控压钻井技术及其应用[M].北京: 石油工业出版社, 2018.

    ZHOU Yingcao. Precise pressure management drilling technology and its application[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2018.
  • [1] 李万东.  厄瓜多尔Parahuacu油田固井技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2020109
    [2] 舒义勇, 孙俊, 曾东, 徐思旭, 周华安, 席云飞.  塔里木油田跃满西区块高温恒流变钻井液研究与现场试验, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2021037
    [3] 兰焜翔, 张兴国, 艾正青, 袁中涛, 徐力群, 刘忠飞.  库车山前固井环空钻井液低剪切流变特性研究, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2021058
    [4] 李传武, 兰凯, 杜小松, 韩明甜, 刘春林.  川南页岩气水平井钻井技术难点与对策, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2020055
    [5] 王学龙, 何选蓬, 刘先锋, 程天辉, 李瑞亮, 富强.  塔里木克深9气田复杂超深井钻井关键技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2020028
    [6] 王建云, 杨晓波, 王鹏, 范红康.  顺北碳酸盐岩裂缝性气藏安全钻井关键技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2020003
    [7] 林四元, 张杰, 韩成, 胡杰, 田宗强, 郑浩鹏.  东方气田浅部储层大位移水平井钻井关键技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2019105
    [8] 张桂林.  从典型井喷案例谈一次循环法压井工艺, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2018131
    [9] 韩煦, 韩玉安.  基于Matlab的控压钻井压力控制建模方法, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201703012
    [10] 李宁, 周小君, 周波, 杨成新, 白登相, 何世明.  塔里木油田HLHT区块超深井钻井提速配套技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201702002
    [11] 吴江, 朱新华, 李炎军, 杨仲涵.  莺歌海盆地东方13-1气田高温高压尾管固井技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201604004
    [12] 江朝, 郭京华, 王子进, 黄在福, 王学杰.  YD油田沥青层安全钻井技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201503002
    [13] 孔祥伟, 林元华, 邱伊婕.  微流量控压钻井中节流阀动作对环空压力的影响, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2014.03.005
    [14] 宋中华, 张士诚, 王腾飞, 沈建新, 段玉明, 刘兰英.  塔里木油田高压气井井下节流防治水合物技术, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2014.02.018
    [15] 金业权, 孙泽秋, 刘刚.  控压钻井液动节流压力控制系统仿真分析与试验研究, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.02.021
    [16] 朱忠喜, 刘颖彪, 路宗羽, 熊旭东.  准噶尔盆地南缘山前构造带钻井提速研究, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.02.007
    [17] 屈俊波, 陈平, 马天寿, 黄万志, 胡泽.  精确监测井底溢流的井下微流量装置设计与试验, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.05.023
    [18] 张桂林, 曾强渗.  从伊朗Arvand-1井溢流压井再谈置换法压井方法, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.04.025
    [19] 李群生, 朱礼平, 李果, 欧彪.  基于井下流量测量的微流量控制系统, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.03.005
    [20] 张桂林.  清溪1井溢流压井分析, 石油钻探技术.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-24
  • 修回日期:  2020-02-04
  • 网络出版日期:  2020-03-04
  • 刊出日期:  2020-03-01

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