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(yè)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(fā)井、定向井、多分支井和水平井。
減少作業(yè)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(yè)速度。當這些不幸的事件發(fā)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(yè)者采用了MPD技術，以保持環(huán)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(tǒng)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(huán)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(fā)展表明，壓力管理不僅適用于鉆井作業(yè)，也不僅僅適用于最具挑戰(zhàn)性的井。
當在作業(yè)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(fā)井、定向井、多分支井和水平井。在整個作業(yè)過程中，井筒的穩(wěn)定性都得到了保持，環(huán)空的壓力也得到了動態(tài)變化，這使得作業(yè)變得更快，挑戰(zhàn)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(yōu)化油田/油藏開發(fā)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(yè)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(tǒng)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(yè)者能夠瞬間調整井底壓力，結果發(fā)現(xiàn)常規(guī)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(xù)鉆井是不現(xiàn)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(yè)者、固井服務商和MPD專業(yè)人員的工程團隊的協(xié)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(huán)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(xiàn)9.01 ppg (1.08 SG)。
現(xiàn)場工作人員完美地執(zhí)行了作業(yè)，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(yè)中MPD技術的應用節(jié)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(yè)效果顯著
MPD技術不僅有利于固井或鉆井作業(yè)，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(fā)現(xiàn)9?英寸完井聯(lián)頂管柱出現(xiàn)泄漏。套管和實驗室測試證實這些氣泡是儲層氣體。作業(yè)者認為，所安裝的水泥塞無法將儲層與環(huán)境隔離，如果不采取措施，儲層的回灌潛力很大。
考慮到傳統(tǒng)連續(xù)油管修井作業(yè)的成本、時間和風險，作業(yè)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(huán)空流體從鉆臺分流，形成閉環(huán)。
作業(yè)團隊輕松地磨銑了橋塞，并達到了目標深度，沒有發(fā)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(yè)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(tài)和動態(tài)條件下保持在預定的安全限度內。
MPD技術能夠鉆穿現(xiàn)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(fā)生任何堵塞的節(jié)流事故。隨后的重新封堵和再次棄井作業(yè)只持續(xù)了9天，僅為常規(guī)連續(xù)油管作業(yè)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(zhàn)性的深水環(huán)境下下套管并進行固井(SPE 194554)。MPD吸引作業(yè)者考慮的是，該技術能夠在狹窄的壓力窗口內使用靜態(tài)欠平衡泥漿來精確控制和控制環(huán)空壓力。
對于這種情況，作業(yè)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(zhàn)，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(yè)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(yè)的方案。裸眼頂替作業(yè)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(huán)中的作業(yè)。為了完成一次成功的完井作業(yè)，需要MPD技術來保持裸眼井的穩(wěn)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(huán)形空間周圍位移。
與井下實時測量相結合，MPD使現(xiàn)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(wěn)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(jié)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(yè)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(yè)的效率和降低風險。對于棄井作業(yè)、固井作業(yè)以及幾乎所有類型的井來說，情況也是如此。控壓技術是一種自適應的、精確的、主動的方法來控制環(huán)空壓力剖面，確保井眼穩(wěn)定，避免在井的整個生命周期內出現(xiàn)昂貴的意外。
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