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  • 適用于多種井開發的控壓鉆井技術周頡/譯

    時間:2022-08-15 10:25 來源:《石油與裝備》 作者:周頡/ 譯
    控壓鉆井(簡稱MPD)一直被認為是一種只用于問題井的技術,而且是最后的手段。然而,當在作業初期將其整合為綜合井計劃的一部分時,它就成為了任何類型井的性能提升解決方案,包括開發井、定向井、多分支井和水平井。

    減少作業風險
     
    井內的每一次活動都會改變施加在裸眼井上的壓力,而每一種緩解技術都試圖將期望的壓力保持在可接受的范圍內。如果壓力過低,主要后果是井涌、井噴和井底坍塌,見圖1。壓力過高會破壞油藏,導致流體漏失,減緩作業速度。當這些不幸的事件發生時,補救行動通常是必要的,但增加了安全暴露、非生產時間和項目的整體成本。
    圖1
     
    為了緩解這些問題,作業者采用了MPD技術,以保持環空壓力,形成壓密屏障,防止鉆井風險,并在鉆井過程中管理地層流入。傳統鉆井利用鉆井泥漿的靜水壓力來控制井筒壓力,而MPD則利用地面壓力、靜水壓力和環空摩擦來平衡暴露的地層。在過去的幾十年里,MPD一直被認為是一種只用于問題井的技術,而且是最后的手段。然而,最近的發展表明,壓力管理不僅適用于鉆井作業,也不僅僅適用于最具挑戰性的井。
     
    當在作業初期將壓力管理整合為綜合井計劃的一部分時,壓力管理就成為了任何類型井的性能提升解決方案,包括開發井、定向井、多分支井和水平井。在整個作業過程中,井筒的穩定性都得到了保持,環空的壓力也得到了動態變化,這使得作業變得更快,挑戰更少,同時提供了更高的產量,降低了整體成本和風險。壓力控制方法甚至被用于全面優化油田/油藏開發方案。
     
    適用于超深水勘探井
     
    道達爾能源公司在墨西哥灣水域的一口超深水勘探井(SPE 200503)就是MPD技術如何融入到整體井計劃中的一個例子。作業者和服務提供商希望在整個鉆井過程中(包括鉆井、起下鉆、下套管和固井)控制壓力,以解決孔隙壓力不確定性、壓力梯度增加以及孔隙壓力/裂縫梯度(PP/FG)窗口狹窄的問題。
     
    海底位于水下10748英尺(3276米),由于該井具有探索性,傳統的解決方案涉及過多的套管柱和過平衡的泥漿比重(MW)。集成MPD技術使作業者能夠瞬間調整井底壓力,結果發現常規固井13 3 / 8 -in管柱是可行的。采用套管隔離關鍵地層并安全繼續鉆井是不現實的。更困難的是,工程師們并不確切地知道洞的大小。
     
    在作業者、固井服務商和MPD專業人員的工程團隊的協作下,最終制定了一套方案。尾漿為15.86 ppg (1.90 SG),鉛氣密漿為12.52 ppg (1.50 SG)。在井深13622英尺(4152米)處,該組合將當量循環密度(ECD)保持在9.18 ppg (1.10 SG),而不超過9.51 ppg (1.14 SG)。位于12801英尺(3902米)的套管鞋,計劃在不超過9.35 ppg (1.12 SG)的前提下,實現9.01 ppg (1.08 SG)。
     
    現場工作人員完美地執行了作業,在整個固井過程中觀察到了全部的返流,沒有檢測到流入物注入,驗證了MW窗口。固井作業中MPD技術的應用節省了5天時間,相當于350萬美元,并且消除了運行16英寸中間應急設備的需要。
     
    MPD作業效果顯著
     
    MPD技術不僅有利于固井或鉆井作業,也可作為棄井階段的一部分。北海的Tullow石油公司需要重新進入并放棄之前廢棄的氣井(SPE 195718)。遙控操作車輛發現9?英寸完井聯頂管柱出現泄漏。套管和實驗室測試證實這些氣泡是儲層氣體。作業者認為,所安裝的水泥塞無法將儲層與環境隔離,如果不采取措施,儲層的回灌潛力很大。
     
    考慮到傳統連續油管修井作業的成本、時間和風險,作業者選擇了鉆穿潛在高壓層上方的兩個水泥塞至目標深度的建議。一個橋塞位于1074英尺(327米)處,另一個位于6162英尺(1867米)處。為了控制壓力,通過定制的MPD擴展(帶有旋轉控制裝置(RCD))將環空流體從鉆臺分流,形成閉環。
     
    作業團隊輕松地磨銑了橋塞,并達到了目標深度,沒有發生任何井控問題或時間損失事故。在鉆井、剝離和接箍等標準作業過程中,RCD可以控制和分流所有的流體,并控制井眼壓力。恒定管理使壓力在靜態和動態條件下保持在預定的安全限度內。
     
    MPD技術能夠鉆穿現有的水泥塞,降低了困住氣體的風險。此外,使用正確的MPD設備可以鉆穿兩個橋塞,而不會發生任何堵塞的節流事故。隨后的重新封堵和再次棄井作業只持續了9天,僅為常規連續油管作業所需時間的一半,預計需要18天。
     
    殼牌需要在墨西哥灣具有挑戰性的深水環境下下套管并進行固井(SPE 194554)。MPD吸引作業者考慮的是,該技術能夠在狹窄的壓力窗口內使用靜態欠平衡泥漿來精確控制和控制環空壓力。
     
    對于這種情況,作業者假設套管管柱趾部的壓力窗口約為100 psi (0.6 MPa),然而井下測量顯示,當在裸眼段鉆遇漏失時,實際壓力窗口為50 psi (0.3 MPa)。為了克服這一挑戰,團隊需要將損失保持在一個可接受的速度,同時避免涌入或地層崩潰。
     
    完井是油氣作業的另一個階段,可以受益于與壓力管理相關的技術。威德福的專家們設計了下入下部完井、頂替裸眼井并進行酸化作業的方案。裸眼頂替作業是唯一一次將裸眼井和礫石充填組件暴露在合成基泥漿(SBM)、裸眼隔離劑和完井液循環中的作業。為了完成一次成功的完井作業,需要MPD技術來保持裸眼井的穩定性,最小化漏失,防止裸眼井腳跟和腳趾的ECD降低。此外,還必須防止SBM沿工作管柱向下位移,以及在裸眼井、篩管和礫石充填組件之間的環形空間周圍位移。
     
    與井下實時測量相結合,MPD使現場人員能夠將防砂篩管部署到目標深度,同時保持對井的完全控制,包括裸眼井的穩定性。井下壓力保持在9.15 ppg (1.10 SG)和9.25 ppg (1.11 SG)的范圍內,泥漿比重為8.3 ppg (0.99 SG)。裸眼井被壓井鹽水頂替,通過控制地面背壓和井下ecd,成功地將損失降至最低。隨后,破碎機分兩段泵送,前后泵送,以9.15 ppg (1.10 SG)的壓力保持低損失,并將節流閥置于最佳位置,以避免對地面設備造成任何限制。
     
    這次成功的作業證明,用于控壓鉆井的工具和技術可以提高低密度井完井作業的效率和降低風險。對于棄井作業、固井作業以及幾乎所有類型的井來說,情況也是如此??貕杭夹g是一種自適應的、精確的、主動的方法來控制環空壓力剖面,確保井眼穩定,避免在井的整個生命周期內出現昂貴的意外。
     
     
     
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