深水钻井井控技术

叶吉华++刘正礼++罗俊丰++姜清兆

摘 要：该文在对国内外深水井控技术充分调研的基础上，针对南中国海深水钻井井控特点和难点，结合近年南海深水钻井设计和作业经验，详细分析了深水钻井井控存在的地层压力窗口窄、溢流监测困难、压井难度大和压井作业时间长、井控设备复杂、存在水合物风险等问题，研究提出了有针对性的解决方案，可为南海深水钻井井控作业提供参考。

关键词：深水 钻井 井控 难点 溢流 压井

中图分类号：TE28 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（a）-0046-01

该文根据深水钻井特点，参考国外深水钻井承包商井控措施，结合我国南海深水钻井作业实践，全面深入的剖析深水钻井井控特点和挑战，提出切实可行的解决方案，以降低深水钻井井控风险，指导深水现场施工。

1 深水钻井井控特点和难点

由于作业环境、井控装备的不同，使得深水钻井井控具有许多区别于陆地和浅水钻井井控的特点，主要包括地层压力窗口窄、溢流监测困难、压井难度大、井控设备复杂、响应时间要求高、存在水合物风险等，这些因素都成为深水钻井井控的难点，具体影响分述如下。

1.1 地层承压能力弱

一般情况下，地层破裂压力随上覆岩层压力增大而增大。在深水环境中，由于上覆岩层被上千或数千米的海水取代，降低了地层的压实程度，地层相对疏松，使得相同井深的情况下，深水井破裂压力梯度降低，即地层承压能力弱。

1.2 溢流监测困难

溢流监测困难主要是由于泥浆的溶解性和作业环境特点决定。

在泥浆的溶解性方面，对深水井而言，多数情况下使用油基钻井液，侵入井筒的油气容易溶解到钻井液中，在侵入流体上返的过程中，循环体系变化不明显，观察到溢流的发生所需时间长。

1.3 压井难度大

深水钻井井控时压井作业的困难主要包括下述两个方面：

1.3.1 压井作业窗口窄

由于地层破裂压力随水深增大而减少，从而使破裂压力梯度和地层孔隙压力梯度之间的窗口变窄，使得钻井作业过程中井涌余量减小。

1.3.2 节流管线长，摩阻大，压井排量小，作业时间长

深水钻井阻流压井管线长达上千米，内径较小，同时由于深水低温高压环境的影响，钻井液在阻流压井管线中的黏性会有明显增加，管线的压力损耗相当大。

1.4 井控设备复杂

深水钻井防喷器组系统（BOP）位于海床处，通过长的控制管线在平台实施操控，通常具有电-液、无线电和ROV（遥控潜水器）或声控等多种操控方式，巨大的体积和重量需要由平台补偿器系统悬挂并坐压在水下井口上，这对水下井口稳定性提出了巨大挑战。

1.5 存在水合物风险

海床附近温度随水深增加而降低，南海深水井附近温度通常在3℃～6℃，水下防喷器组在此高压低温环境中易形成水合物，水合物一旦形成将很难清除，严重时将堵塞压井、阻流管线，堵塞防喷器腔室，导致不能实现开关动作，钻具被固结，将引发灾难性事故。有时也会在井口与防喷器组连接器之间形成水合物，使防喷器组不能从井口解脱。

2 深水钻井井控难题应对措施和应用效果

针对上述深水钻井井控存在的难点，通过技术分析研究，结合我国自营深水井钻完井作业实践，提出以下解决方案。

2.1 提高地层压力预测准确性，设计合理的井身结构

在钻前利用邻井地层压力结果、电测资料，并结合本井过井位地层层速度、地层分层情况等信息进行地层压力预测，提高预测的准确性。根据地层压力预测结果，结合平台作业能力、钻井液性能等因素选用合理的设计参数进行井身结构设计。

2.2 加强地层压力和溢流的监测

陆地及浅水钻井时，常采用钻前预测研究和地漏试验的方法来评估地层压力。而深水钻井由于地层压力窗口窄，地层压力分析精度要求高，除采用常规的上述两种方法以外，还要使用随钻压力测量（PWD）、准确的液面监测和精确的计量罐计量等方法。

2.3 采取有效的压井技术

陆地及浅水钻井中不存在浅层无隔水管段钻井问题，而深水钻井无隔水管井段压井难度非常大。为减少深水钻井无隔水管井段压井难度，首先利用井场调查资料对浅部的地层进行辨识，如果发现有浅层气、浅层流的迹象，则与地质部门沟通尽量调整井位避开浅层气、浅层流区。在深水钻井施工时，应准备充分的浅层气、浅层流应对预案，在基地配置足够的重浆，平台储备足够的重晶石。

2.4 提高井控设备作业稳定性

针对深水钻井井控设备复杂的难点，需要提高井控设备的操作稳定性和可靠性，则需要采用国外知名供应商的井控设备，并培训现场井控作业人员熟练掌握井控规定和操作规程。此外，现场实施人员还应保障BOP系统的维保和检查，使其处于可用状态。

2.5 降低水合物风险

如果条件允许，深水钻井应尽可能选择油基或者合成基钻井液，水相部分仍要考虑防水合物。应尽量减少钻井液静止时间并保持循环，若由于如电缆测井等原因需要长时间静止钻井液时，需要在BOP上下替入水合物抵制液，其配方可根据井位海床处的压力、温度、钻井液体系、配方模拟。按规定在BOP组内注入乙二醇等水合物抵制剂。

3 结语

在深水钻井设计及作业实践中，提高地层压力预测精度、加强溢流及井涌早期监测及采取有效的压井技术等措施已被证明是解决深水钻井井控难题的有效方案，深水钻井中应根据实际地层和井控设备等情况及时采取合适的压井方案，降低深水钻井井控风险。

参考文献

[1] 海洋钻井手册编审组.海洋钻井手册[M].石油工业出版社，2011：593-629.endprint