制压力。常规钻井方式主要涉及的问题是在钻井过程中地层流体会流入井内。OBD方式使用钻井液产生的ECD,能够使得BHP高于所钻地层的孔隙压力(紫线),但低于初始破裂压力(红线)。UBD主要用来防止钻井液漏失到地层中,因此需要保持ECD低于孔隙压力,但是要高于维持井壁稳定的压力。这就允许地层流体流出,而避免了钻井液流入地层中。MPD(黄色)的目的是通过使用地面压力维持恒定的BHP来解决钻井问题,这就能够保证在维持BHP低于初始破裂压力的同时,防止地层流体流入井筒。钻井作业中,在某些深度上,OBD和MPD的ECD可能相等。
在钻窄窗口的井或井段时,作业
者通过应用欠平衡钻井(UBD)技术来解决井漏的问题,在UBD中钻井液的ECD低于所钻地层的孔隙压力。因此,在钻进过程中地层流体就会从裸露的地层流入井筒,从而防止钻井液流入欠压地层。
但是在增强其大位移井钻进能力的过程中,石油行业遇到了井漏以外的挑战。在钻进这些井时,作业者们遇到各种与压力相关的钻井问题,包括井壁失稳和井控问题。为克服这些挑战,MPD应运而生3。MPD主要用来钻那些既不适应常规OBD又不适应UBD的井,例如在那些不允许燃烧火炬气的区域,或者在钻高渗地层的时候。
在钻钻井窗口足够大的井时,压力损失可以通过控制钻井液性能、泵速和机械钻速而得到控制。斯伦贝谢旗下MISWACO公司的钻井液专家已经研发出一种含有微粉剂的钻井液体系。这种WARP体系使用的加重剂由一些比常规重晶石小十倍的微粒组
成,60微粒的直径小于2微米。根据常识,如此之细的微粒会形成高粘液体,但因为其特殊的生产工艺,WARP钻井液体系具有低粘度、低凝胶强度和低沉降速度的特点4。
这些特点降低了钻井液的ECD,同时确保钻井液具有良好的携岩性能,因此WARP钻井液体系特别适合与MPD结合用于大位移井中。墨西哥湾的一家大型作业公司已经将这一钻井液体系用于其16口MPD井中的13口。
本文讨论了MPD的发展和实践以及所需要的相关技术和装备。来自美国和澳大利亚陆上和海上油气井的案例研究展示了MPD在老油气田、高温高压环境以及裂缝性地层中的应用。
封闭系统以常规方式钻进的井都是开放式
系统。钻井时,钻井液通过钻柱和钻头泵入井下,再通过钻柱和井眼之间的环空返至地面。地面的返回管线连结至振动筛和泥浆池,钻井液通过这
些管线被处理和储存从而再次利用,所有这些返回管线都是在大气中敞开的。
尽管二者区别很大,但UBD和MPD都是封闭系统,都应用了旋转控制装置(RCD)将地层流体和钻井r