深水钻井密度井涌余量计算及应用.pdf

第３９卷　第２期 钻　　　采　　　工　　　艺 Ｖｏｌ３９　 Ｎｏ２ 　　　　　　　　　　　　　ＤＲＩＬＬＩＮＧ＆ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ·２３· 钻井工艺 深水钻井密度井涌余量计算及应用 金业权，李　成，吴　谦 （中国石油大学石油工程学院·华东） 　　金业权等．深水钻井密度井涌余量计算及应用．钻采工艺，２０１６，３９（２）：２３－２６ 摘　要：井涌余量是正确判断能否安全关井和压井的重要参数，文章以深水钻井为研究对象，采用理论推导 和实例验证的方法开展了密度井涌余量的计算分析。以节流阀、防喷器、套管鞋地层和套管抗内压四个对象的承 压能力为最大关井套压约束条件，在考虑深水井筒温度剖面、环空和节流管汇循环压耗的基础上，建立了关井、司 钻法和工程师法压井井涌余量的计算模型，并以南海深水实例井的数据验证了模型的可靠性。在此基础上分析了 泥浆池增量和溢流发生深度对井涌余量的影响，并提出了相应的技术应对措施。文章的研究结果可以为深水钻井 井控工作的安全进行提供一定的理论指导。 关键词：深水钻井 密度井涌余量；最大关井套压；压耗；井控 ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１００６－７６８Ｘ．２０１６．０２．０７ 　　井涌余量是深水钻井井控作业的一个重要的参 关井井涌余量是进行井控工作的先决条件。发 数，是判断深水钻井溢流发生后能否关井，以及使用 生溢流后，首先应计算关井井涌余量来判断是否能 何种方法压井的判断标准。自上世纪７０年代末， 够关井，然后才能决定是否能够压井以及用何种方 ［１］ ［２］ ［３］ ［４］ 法压井。本文将关井和压井的井涌余量分开定义， Ｐｉｌｋｉｎｇｔｏｎ 、郝俊芳 、刘凯 、Ｒｅｄｍａｎｎ 、Ｈｅｌｉｏ ［５－６］ 关井井涌余量采用地层孔隙压力当量密度，如果采 Ｓａｎｔｏｓ 等人研究了陆地钻井井涌余量，郝希宁等 ［７］ 用压井液密度会导致关井井涌余量偏小，使得能关 人 针对深水钻井井涌余量进行推导，但他们对最 的井没有及时关上，影响后期压井作业。 大关井套压的约束条件单一，对深水钻井过程中的 节流管汇及循环压耗没有深入分析，此外，在关井和 二、基本假设 压井状态应用同一密度也是不恰当的［２］。鉴于此， （１）溢流流体为单相、连续的纯气柱，且发现泥 笔者在考虑深水节流管汇及循环压耗和四个关井约 浆池液面升高时溢流在井筒底部。 束条件的基础上，对深水钻井密度井涌余量的计算 （２）研究对象为直井，且钻柱内外径和井筒井 进行详细推导。 径恒定，防喷器安装在水底井口处，节流阀安装在钻 一、密度井涌余量的释义 井平台上，关井时节流管中液柱压力不可忽略。井 控系统结构如图１所示。 关井密度井涌余量是关井时允许达到的最大井 （３）气体上升过程中，其体积变化满足气体状 底压力当量密度与地层孔隙压力当量密度的差值。 ［２］ 态方程（ｐＶ＝ｎＲＴ） ，且不能忽略温度的影响。深 若余量大于零则可以关井，且值越大关井越安全；若 水钻井井筒环境温度变