控压钻井技术应用论文

控压钻井不仅是一项新技术，在同行业中其新工具的优势显而易见，而且它将现有的技术和以前成熟的工具结合。为了阐明控压钻井的演变，需要理解技术背后的历史和背景。本篇钻井论文是讲钻井技术和描述了巨大的应用空间。

1 简介

1.1 简介

世界能源需求在不断增加以满足发展中国家对能源的需要。日益增长的能源消耗，迫使科学家和工程师们去发现另一种能源获取的新方法，或寻找更好的方法以更高效率的获取我们已使用多年的能源。

世界上现有的大部分剩余油气资源将比过去更难开采。事实上，很多人认为容易开采部分的能源已经被开采。随着石油价格的飙升，生产井的安全钻井和成本控制效益尤为重要。

考虑到所有的这些问题，MPD现在应该被视为一种技术，它可以通过减少与传统海上钻井有关的过度钻井相关费用，以显著增长钻井效益。由于NPT（非生产时间）成本对海上钻井具有更大的经济影响，海底环境是这项技术潜力最大化行业环境。

此外，作为MPD的主要优势，减少钻井相关的非生产时间，使在技术上和经济上较常规方法更具钻探前景，这将不可避免的借助目前MPD在几个条件和环境中所呈现出的'优点。许多钻井决策者的规避风险心理导致该行业在接受新技术方面已经落后其他行业。

至目前为止，正如那些在陆地上和海上已经首次应用MPD的公司所期望，这些应用大多有最具挑战性和以其他方式不可替代的优势，即替代传统邻钻井失败或严重超预算的应用前景。

1.2 基本概念的定义

1.2.1 地层孔隙压力

地层流体压力或孔隙压力，是被钻地层内的流体施加形成的压力。沉积岩在油田的寻找和开发中占主要作用，由于它们的形成方式使其包含了流体。大多数沉积岩是由岩石碎片沉积或有机物与地下水形成的。众所周知，地球表面超过三分之二的地方是海洋，因此绝大多数的沉积岩都是由陆地周围的浅海海洋沉积物形成的。在一般情况下，高于海平面的地球表面地区会受到侵蚀过程（陆地的碎裂和磨损）的影响。碎片被冲入到浅海盆地从而沉淀在海床上，材质粗糙的通常沉淀的比细泥沙和粘土更接近岸边。

这个沉积过程可能会随着地球表面的缓慢移动持续很长时间，部分地区在推高，以提供新的侵蚀面，与之相邻的海盆地则慢慢加深以允许大长度的沉积物聚积。因而沉积岩中含有水，且通常是海水，作为其形成的的一个重要组成部分。由于沉积物深度的增加，岩石被压缩，水被挤压出。相对较小的水分子通过岩石的孔隙流动，而较大的盐分子则被保留，岩石中所包含的水逐渐变得更咸。

这样的结果是，地层流体压力，或孔隙压力由水柱压力产生的，相当于由一个自由盐水柱从沉积层序中排出，该盐水比典型的海水更咸，浓度更大。几年前美国墨西哥湾沿岸地区的海相盆地沉积物正常地层压力梯度平均数测定为0.465磅/英尺。这是由约10万ppm的氯化水柱所产生的压力梯度。相比之下，海水的典型值是23，000ppm的氯化物。由于盐度或氯离子浓度根据沉积盆地而变化，地层孔隙压力应根据区域影响来确定，而不是使用特定盆地的具体估计的压力梯度。

0.465磅/英尺压力梯度，或表示为一个等效泥浆比重，8.94PPG被普遍认为是海相盆地中正常孔隙压力值的代表。有一些证据表明，全球范围内，这个数字是有点偏高的。总体而言，预期压力偏高是更安全的选择。然而，从正常压力趋势的变化中应该能清楚地识别或估算，以做出准确的钻井设计，其中压力评估是一个重要的问题，且存在次正常/异常压力分布。

低压地层的压力梯度比正常压力地层的压力梯度小。低压在地层中可以自然发生，由于地壳运动中的较深埋藏而经历了压力回归，或者说是因旧领域中地层流体生产而导致的地层枯竭的结果。

在异常压力地层中，压力梯度大于正常压力地层，孔隙中的流体被加压且施加的压力大于已含地层流体的压力梯度。防渗水-沉积物填充或邻近页岩（diogenesis）的压实过程中创造了许多异常压力地层。当一个巨大的页岩地层被完全密封时，地层流体的挤压导致孔隙空间的流体偶然获得一些表土层压。异常压力地层可能以其他方式形成，它可能在断层，盐丘，或不连续性地质中被发现。这个过渡区域到较高的压力梯度可以在几英尺到几千英尺中变化。此外，用于生产注入流体也可能导致现有的压力分布增加。

在钻井行业中，地层孔隙压力是钻井规划中主要的变量，而孔隙压力测量，估算和预测是指导精确水力设计的重要依据。利用地震、日志、生产和测试数据，以及钻井参数评估来估计和预测地层压力是最常见的方式。此外，技术开发带来了实时评价用法。

1.2.2 上覆层压力

上覆层压力是指上覆沉积物的总重量在地层中的任意点施加形成的压力。这是一个静态负载，是岩层厚度和密度的函数。然而，如果我们需要考虑近海和深水环境的话，这个定义就应该如控压钻井所需进行修改。

由岩石及岩石区域上所含流体的总重量形成的压力称为上覆岩层压力。等效密度中上覆岩层压力的常见范围在18和22PPG之间变化。这个范围所产生的上覆层压力梯度约为1磅/英尺。而1磅/英尺的上覆层压力梯度并不适用于浅海沉积物或块状盐。

因为上覆岩层应力分布的变化取决于预测压力的假设，上覆层压力的测定是一个重要的概念。由于上覆岩石的分布并非同假设的均质，所以无法预测覆盖层的实际值。

关键词：钻井论文,恒定井底压力,压泥浆帽钻井