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1、,二00八年六月,压力控制钻井研究,石油工程2004级毕业设计,毕业论文答辩,Managed Pressure Drilling ， MPD,1,2,3,4,5,MPD技术的概念和分类,实现MPD技术的关键设备及工具,MPD的主要应用形式或工艺技术,MPD技术的应用条件,结论,主要内容,1.MPD技术的概念和分类,国际钻井承包商协会对MPD定义为：“MPD是一种改进的钻井程序，可以精确地控制整个井眼的环空压力剖面。其目的在于确定井底压力窗口，从而控制环空液压剖面。”,概念,MPD,通常使用一个封闭、承压的流体循环系统，与通过改变泥浆比重或泥浆泵速率来调整井底压力相比，具有更强、更精确的井眼压力
2、剖面控制能力； 关键特征是可以将循环流体系统作为一个压力容器来看； 基本目标是通过降低非生产时间（NPT）和减少钻井危险来优化钻井工艺 。,MPD技术的分类,分类,IADC UBO (欠平衡作业协会)的MPD子协会将MPD技术划分为两大类：,被动型MPD,采用常规钻井方法钻井，但将设备组装成能够迅速应对意料外的压力变化。,主动型MPD,充分利用组装设备能够主动更改环空压力剖面这一优势，对整个井眼实施更精确的压力剖面控制。,2.实现MPD技术的关键设备及工具,连续循环系统,动态压力控制系统,降当量循环密度工具,实现MPD技术的关键设备及工具,连续循环系统,连续循环系统（Continuous Ci
3、rculation System ，CCS）是一项集机、电、液技术于一体的钻井新装备，可以实现不用停止钻井液在井内的循环来完成钻杆的上卸扣等连接工作的系统，该系统以钻台为基础，适用于任何带有顶驱钻井装置的井架。该系统主要由连续循环连接器、顶驱连接工具、控制系统和液压动力系统五部分组成。,实现MPD技术的关键设备及工具,动态压力控制系统,动态压力控制(Dynamic Annular Pressure Control，DAPC)系统是一种封闭、承压的循环系统，主要由节流阀组、旋转控制装置及精确的水力学计算模块组成。旋转控制装置用来封闭环空及允许环空增压，通过水力学计算模块计算所需要的井口回压，调节
4、节流阀组提供相应的井口回压，保持井底压力恒定 。,实现MPD技术的关键设备及工具,降当量循环密度工具,降低当量循环密度的工具 (ECD Reduction Tool，ECD RT ) 能减轻下部裸眼段的当量钻井液循环密度，同时加重上部套管段的当量钻井液密度，保持井筒上部较高压力。主要由3部分组成：上部是1台涡轮马达，它从循环液中吸收液压能并将其转换成机械能；中部是由涡轮马达驱动的多级混合流量泵(部分轴向、部分径向)，它抽吸环空返回的流体；下部由轴承和密封组成。,MPD系统组成,1钻井泵；2开关；3钻杆；4压缩空气管件；5旋转控制装置；6环形防喷器；7防喷器；8减压阀；9闸阀；10气控阀； 11
5、辅助控制；12地面分离组件；13振动筛；14钻井液池；15离心机；16钻机井眼控制管汇；17自动压力控制系统；18命令中心和试验泵装置；19信号和控制管线,结构示意图,封闭系统由浮阀、旋转控制装置、封闭流动管线(不同于现有常规钻井的控制管汇)、脱气装置或钻井液液气分离系统(可选)等组成。,MPD系统工作原理,常规钻井,MPD钻井,井底压力=静钻井液压力+环空摩擦压力,井底压力=静钻井液压力+环空摩擦压力+井口回压,模拟程序-处理随钻井下参数-预测环空压力剖面-17自动调节节流阀-井口回压-补偿环空摩擦压力变化-维持所需的环空压力剖面,MPD系统通过液力井的模拟程序来反馈数据，该程序能阅读和处理
6、包括井身和直径、地层数据、钻柱转速、渗透率、钻井液粘度、钻井液密度和温度等数据，然后预测环空压力剖面。 MPD系统的自动控制压力(PowerAMPS)系统能自动调节节流阀，产生必要的微小调节量来维持所需的环空压力剖面。 下套管后钻井 ，钻井泵因接钻杆而停泵，也能维持环空系统所需要的压力值 。,3.MPD的主要应用形式或工艺技术,井底压力恒定MPD,双梯度MPD,压力泥浆帽钻井技术,其他类型 MPD,3.MPD的主要应用形式或工艺技术,井底压力恒定(CBHP)控制钻井即“当量循环密度控制”。 在井底压力恒定的MPD作业中，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，使用补偿水力学
7、模型所绘制的图表，就可以熟练地控制流体密度、流体流变性能、环空液面、井眼几何尺寸、地面的环空回压、水力学摩擦阻力等，使得司钻能够精确地控制井底压力，使之接近于恒定，从而避免压裂地层或发生井涌。而使用常规钻井方式，要么不可能钻过这些地层，要么需要额外下入一层套管。,井底恒定压力MPD,针对问题,窄密度窗口地层,3.MPD的主要应用形式或工艺技术,泥浆帽钻井(MCD)有时也称为加压泥浆帽钻井(PMCD)，是一种处理严重漏失问题的方法。一般用于钻进大段裂缝性地层，尤其在采出流体呈酸性时。应用该技术能够钻穿严重漏失层而不耽搁正常钻井，有利于提高机械钻速。在MCD作业期间，用旋转控制装置封闭环空，将加重
8、的高粘钻井液向下泵入环空，将一段“牺牲流体” 注入钻柱，向上携带钻屑，使钻屑沉入钻头之上的孔洞或裂缝，即钻井液和钻屑“单向进入” 。环空“泥浆帽”可起到环空隔离的作用，避免油气返出地面造成高压。,压力泥浆帽钻井技术,针对问题,严重漏失地层,4.MPD的主要应用形式或工艺技术,双梯度MPD,双梯度(Dual Gradient Drilling，简称DGD)MPD即是在预定井深向环空注入惰性气体或其它轻质流体，有效改变井眼部分的静水压头。其目的并非在于将井底压力降低至欠平衡状态，而是避免造成过高的过平衡，以免超出地层破裂梯度。可以通过寄生管或同心套管注入轻质流体(氮气、加有玻璃微珠的钻井液、低密度
9、流体等)完成双梯度作业，注入点之上的压力梯度降低，而其下的压力梯度则保持不变，因此称为双梯度。,针对问题,深水钻井难题,4.MPD的主要应用形式或工艺技术,在钻井的过程中，出现的问题多种多样，这些工艺技术可与其他钻井技术相结合，甚至几种MPD技术综合使用。 例：2005年，在印尼海域Transocean和Santos公司将 PMCD (加压泥浆帽钻井)技术与CBHP (井底压力恒定)技术相结合，配以Weatherford 7100控制头形成一种新型技术集合，解决了钻井时地层漏失、井控和粘附卡钻的问题。,4.MPD技术的应用条件,成功地应用MPD技术一般需要三个关键因素： 一套封闭、承压的循环系统与MPD装置相连接； 在钻井前作好水力学优化设计； 训练有素的工程师熟悉这一概念。,应用条件,5.总结,MPD技术,提高窄压力窗口地层的钻井成功率； 减少井眼抽吸、流体侵入和循环漏失的发生； 通过最大限度地降低井眼坍塌的可能性来提高井眼质量； 减少钻达目的层所需的技术套管柱的数量； 通过最大限度地降低表皮损害效应来提高油藏的生产能力；,总结,压力控制钻井研究,谢谢！,
