动态压井钻井技术在超深水井的应用研究

柳亚亚 郑金龙 刘正 刘立焱

1. 中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东 湛江 524057；2. 中海油能源发展股份有限公司工程技术深水钻采技术公司 广东 湛江 524057；3. 中海油能源发展工程技术湛江分公司 广东 湛江 524057

表层钻井作业未建立循环，无常规井控手段，针对该问题目前常用的解决方法为动态压井钻井=技术，主要是通过动态调节钻井液密度的方式控制井底压力，达到深水表层钻井井控的目的。该技术首先由国外提出，而后Baker Hughes、Halliburton公司都成功开发并进行了商业化应用[1]。目前，我国也已经成功研制“深水表层钻井泥浆密度动态调节装置”，并配置在“海洋石油981钻井平台”上。

1 动态压井技术简介

动态压井钻井技术的实质是用海水与钻井液重浆按比例混合，达到设计钻井液比重和流变性要求。在钻进作业期间，只要监测到井下有地层异常高压，就可以通过人为调节海水和钻井液重浆的流量，立即输送出所需要的高密度、大排量钻井液，不需要循环和等待高密度钻井液。基本的工艺流程如图1所示。钻井液重浆、海水或轻质钻井液分别通过不同分支管路，经涡轮流量计测得所需参数后注入混合舱，经过混合舱的混合后，将混配好的压井液注入井口，经由环空进入海底，完成动态压井钻井作业[1-2]。

图1 DKD工作原理示意图

2 动态压井技术现场应用

2.1 地质情况简介

LSXX井位处水深1699.3m，处于深海沉积环境，海底土质分析主要为高液限黏土，LSXX井浅层存在地震振幅异常体（海底以下325.3m），异常体分布广泛，可对比性强，主要是岩性反射界面，虽然分析认为异常体为浅层气的概率很小，但是为了降低作业风险，本井二开φ660.4mm井段设计从2020m（可疑地层位于2050.3m）至本井段结束深度2135m采用1.25S.G的重浆钻进，根据邻井资料，本井段平均机械钻速为50m/hr，排量3800L/min。

2.2 DKD钻井液密度计算

LSXX井2050.3m～2135m地层空隙压力系数≤1.03，地层破裂压力系数≥1.12，结合临井资料，2050.3m位置静液柱当量钻井液密度选择ρy=1.065g/cm3。DKD 技术本质上是一种双梯度钻井方式，根据钻井液异常体位置液柱压力计算公式[3]可计算得到DKD钻井液密度为1.25g/cm3。经计算，DKD钻井液混配比例为：1.90g/cm3钻井液重浆:海水=1:2.95。

2.3 现场准备工作

（1） DKD系统测试

本井段DKD钻进设计混浆比重1.25g/cm3，由于平台海水管线限制，测试DKD最大排量3500L/min，无法满足现场作业需求。

解决方案1：增加一台混合泵将提前配好的1.25g/cm3的垫浆向活动池补充（混合泵排量为2000L/min），最大排量可达5500 L/min，满足钻进需要。

解决方案2：活动池提前配置160m3比重1.25g/cm3钻井液，考虑到DKD钻进井段较短，期间增加扫般土浆及胍胶浆的量，加上接立柱期间停泵时间，如果DKD系统可持续供应1.25g/cm3钻井液到活动池，则满足钻进需要。

综合上述两种方案，现场计划采用方案2，备用方案1。

（2）钻井液配制

作业前需要抓紧时间完成所需钻井液的配制，根据海洋石油981平台泥浆池大小，综合考虑般土浆、胍胶浆、垫浆和重浆的不同用途和不同用量，分配泥浆池的使用情况：1号池垫浆170方（1.25s.g）、2号池垫浆120方（1.25s.g）、3号池般土浆180方、4号池重浆150方（1.90s.g）、5A号池重浆90方（1.90s.g）、6号池垫浆160方（1.25s.g、DKD混浆回收池）。

2.4 现场作业

LSXX井φ660.4mm井段海水钻进至2020m，泵入20m3稠般土浆，循环海水1周后，开始采用1.25g/cm3的DKD钻井液钻进，钻进参数：钻压5～25klbs，转速60rpm，排量3800L/min，维持机械钻速50m/h左右。钻进期间通过实时监测混浆出口密度，钻井液密度在1.25g/cm3±0.02g/cm3范围内，DKD系统工作状态良好；专人负责观察活动池液面，如果无法满足持续上水需求，则执行方案1，补充1.25g/cm3垫浆至活动池维持液面；ROV在井口位置观察返出情况，如果发现有气泡等异常情况，及时通知监督及钻台，提高DKD钻井液密度，及时采取相关应急措施。本次DKD钻进采用1.25g/cm3钻井液，作业顺利，有效预防浅层气带来的危害，为后续作业提供了保障。

3 结束语

关于DKD技术在LSXX井超深水表层作业中成功应用，得到几点认识：

（1）快速混浆功能可以解决平台泥浆池空间不足的问题，甚至可以通过供应船进行重浆储存，节省平台的钻井液储存空间；

（2）实现无隔水管井底ECD控制，有效预防浅层气、浅层流造成的风险；

（3）可有效防气窜，提高固井质量，保证井口稳定。