控壓鉆井技術(shù)應(yīng)用論文
控壓鉆井不僅是一項(xiàng)新技術(shù)，在同行業(yè)中其新工具的優(yōu)勢顯而易見，而且它將現(xiàn)有的技術(shù)和以前成熟的工具結(jié)合。為了闡明控壓鉆井的演變，需要理解技術(shù)背后的歷史和背景。本篇鉆井論文是講鉆井技術(shù)和描述了巨大的應(yīng)用空間。
1 簡介
1.1 簡介
世界能源需求在不斷增加以滿足發(fā)展中國家對能源的需要。日益增長的能源消耗，迫使科學(xué)家和工程師們?nèi)グl(fā)現(xiàn)另一種能源獲取的新方法，或?qū)ふ腋玫姆椒ㄒ愿咝实墨@取我們已使用多年的能源。
世界上現(xiàn)有的大部分剩余油氣資源將比過去更難開采。事實(shí)上，很多人認(rèn)為容易開采部分的能源已經(jīng)被開采。隨著石油價(jià)格的飆升，生產(chǎn)井的安全鉆井和成本控制效益尤為重要。
考慮到所有的這些問題，MPD現(xiàn)在應(yīng)該被視為一種技術(shù)，它可以通過減少與傳統(tǒng)海上鉆井有關(guān)的過度鉆井相關(guān)費(fèi)用，以顯著增長鉆井效益。由于NPT（非生產(chǎn)時(shí)間）成本對海上鉆井具有更大的經(jīng)濟(jì)影響，海底環(huán)境是這項(xiàng)技術(shù)潛力最大化行業(yè)環(huán)境。
此外，作為MPD的主要優(yōu)勢，減少鉆井相關(guān)的非生產(chǎn)時(shí)間，使在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上較常規(guī)方法更具鉆探前景，這將不可避免的借助目前MPD在幾個(gè)條件和環(huán)境中所呈現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)。許多鉆井決策者的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)心理導(dǎo)致該行業(yè)在接受新技術(shù)方面已經(jīng)落后其他行業(yè)。
至目前為止，正如那些在陸地上和海上已經(jīng)首次應(yīng)用MPD的公司所期望，這些應(yīng)用大多有最具挑戰(zhàn)性和以其他方式不可替代的優(yōu)勢，即替代傳統(tǒng)鄰鉆井失敗或嚴(yán)重超預(yù)算的應(yīng)用前景。
1.2 基本概念的定義
1.2.1 地層孔隙壓力
地層流體壓力或孔隙壓力，是被鉆地層內(nèi)的流體施加形成的壓力。沉積巖在油田的尋找和開發(fā)中占主要作用，由于它們的形成方式使其包含了流體。大多數(shù)沉積巖是由巖石碎片沉積或有機(jī)物與地下水形成的。眾所周知，地球表面超過三分之二的地方是海洋，因此絕大多數(shù)的沉積巖都是由陸地周圍的淺海海洋沉積物形成的。在一般情況下，高于海平面的地球表面地區(qū)會(huì)受到侵蝕過程（陸地的碎裂和磨損）的影響。碎片被沖入到淺海盆地從而沉淀在海床上，材質(zhì)粗糙的通常沉淀的比細(xì)泥沙和粘土更接近岸邊。
這個(gè)沉積過程可能會(huì)隨著地球表面的緩慢移動(dòng)持續(xù)很長時(shí)間，部分地區(qū)在推高，以提供新的侵蝕面，與之相鄰的海盆地則慢慢加深以允許大長度的沉積物聚積。因而沉積巖中含有水，且通常是海水，作為其形成的的一個(gè)重要組成部分。由于沉積物深度的增加，巖石被壓縮，水被擠壓出。相對較小的水分子通過巖石的孔隙流動(dòng)，而較大的鹽分子則被保留，巖石中所包含的水逐漸變得更咸。
這樣的結(jié)果是，地層流體壓力，或孔隙壓力由水柱壓力產(chǎn)生的，相當(dāng)于由一個(gè)自由鹽水柱從沉積層序中排出，該鹽水比典型的海水更咸，濃度更大。幾年前美國墨西哥灣沿岸地區(qū)的海相盆地沉積物正常地層壓力梯度平均數(shù)測定為0.465磅/英尺。這是由約10萬ppm的氯化水柱所產(chǎn)生的壓力梯度。相比之下，海水的典型值是23，000ppm的氯化物。由于鹽度或氯離子濃度根據(jù)沉積盆地而變化，地層孔隙壓力應(yīng)根據(jù)區(qū)域影響來確定，而不是使用特定盆地的具體估計(jì)的壓力梯度。
0.465磅/英尺壓力梯度，或表示為一個(gè)等效泥漿比重，8.94PPG被普遍認(rèn)為是海相盆地中正�？紫秹毫χ档拇�。有一些證據(jù)表明，全球范圍內(nèi)，這個(gè)數(shù)字是有點(diǎn)偏高的�？傮w而言，預(yù)期壓力偏高是更安全的選擇。然而，從正常壓力趨勢的變化中應(yīng)該能清楚地識(shí)別或估算，以做出準(zhǔn)確的鉆井設(shè)計(jì)，其中壓力評估是一個(gè)重要的問題，且存在次正常/異常壓力分布。
低壓地層的壓力梯度比正常壓力地層的壓力梯度小。低壓在地層中可以自然發(fā)生，由于地殼運(yùn)動(dòng)中的較深埋藏而經(jīng)歷了壓力回歸，或者說是因舊領(lǐng)域中地層流體生產(chǎn)而導(dǎo)致的地層枯竭的結(jié)果。
在異常壓力地層中，壓力梯度大于正常壓力地層，孔隙中的流體被加壓且施加的壓力大于已含地層流體的`壓力梯度。防滲水-沉積物填充或鄰近頁巖（diogenesis）的壓實(shí)過程中創(chuàng)造了許多異常壓力地層。當(dāng)一個(gè)巨大的頁巖地層被完全密封時(shí)，地層流體的擠壓導(dǎo)致孔隙空間的流體偶然獲得一些表土層壓。異常壓力地層可能以其他方式形成，它可能在斷層，鹽丘，或不連續(xù)性地質(zhì)中被發(fā)現(xiàn)。這個(gè)過渡區(qū)域到較高的壓力梯度可以在幾英尺到幾千英尺中變化。此外，用于生產(chǎn)注入流體也可能導(dǎo)致現(xiàn)有的壓力分布增加。
在鉆井行業(yè)中，地層孔隙壓力是鉆井規(guī)劃中主要的變量，而孔隙壓力測量，估算和預(yù)測是指導(dǎo)精確水力設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。利用地震、日志、生產(chǎn)和測試數(shù)據(jù)，以及鉆井參數(shù)評估來估計(jì)和預(yù)測地層壓力是最常見的方式。此外，技術(shù)開發(fā)帶來了實(shí)時(shí)評價(jià)用法。
1.2.2 上覆層壓力
上覆層壓力是指上覆沉積物的總重量在地層中的任意點(diǎn)施加形成的壓力。這是一個(gè)靜態(tài)負(fù)載，是巖層厚度和密度的函數(shù)。然而，如果我們需要考慮近海和深水環(huán)境的話，這個(gè)定義就應(yīng)該如控壓鉆井所需進(jìn)行修改。
由巖石及巖石區(qū)域上所含流體的總重量形成的壓力稱為上覆巖層壓力。等效密度中上覆巖層壓力的常見范圍在18和22PPG之間變化。這個(gè)范圍所產(chǎn)生的上覆層壓力梯度約為1磅/英尺。而1磅/英尺的上覆層壓力梯度并不適用于淺海沉積物或塊狀鹽。
因?yàn)樯细矌r層應(yīng)力分布的變化取決于預(yù)測壓力的假設(shè)，上覆層壓力的測定是一個(gè)重要的概念。由于上覆巖石的分布并非同假設(shè)的均質(zhì)，所以無法預(yù)測覆蓋層的實(shí)際值。
關(guān)鍵詞：鉆井論文,恒定井底壓力,壓泥漿帽鉆井
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