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控压钻井技术应用论文 控压钻井不仅是一项新技术在同行业中其新工具的优势显而易见而且它将现有的技术和以前成熟的工具结合为了阐明控压钻井的演变需要理解技术背后的历史和背景本篇钻井论文是讲钻井技术和描述了巨大的应用空间 1简介 1.1简介 世界能源需求在不断增加以满足发展中国家对能源的需要日益增长的能源消耗迫使科学家和工程师们去发现另一种能源获取的新方法或寻找更好的方法以更高效率的获取我们已使用多年的能源 世界上现有的大部分剩余油气资源将比过去更难开采事实上很多人认为容易开采部分的能源已经被开采随着石油价格的飙升生产井的安全钻井和成本控制效益尤为重要 考虑到所有的这些问题MPD现在应该被视为一种技术它可以通过减少与传统海上钻井有关的过度钻井相关费用以显著增长钻井效益由于NPT（非生产时间）成本对海上钻井具有更大的经济影响海底环境是这项技术潜力最大化行业环境 此外作为MPD的主要优势减少钻井相关的非生产时间使在技术上和经济上较常规方法更具钻探前景这将不可避免的借助目前MPD在几个条件和环境中所呈现出的优点许多钻井决策者的规避风险心理导致该行业在接受新技术方面已经落后其他行业 至目前为止正如那些在陆地上和海上已经首次应用MPD的公司所期望这些应用大多有最具挑战性和以其他方式不可替代的优势即替代传统邻钻井失败或严重超预算的应用前景 1.2基本概念的定义 1.2.1地层孔隙压力 地层流体压力或孔隙压力是被钻地层内的流体施加形成的压力沉积岩在油田的寻找和开发中占主要作用由于它们的形成方式使其包含了流体大多数沉积岩是由岩石碎片沉积或有机物与地下水形成的众所周知地球表面超过三分之二的地方是海洋因此绝大多数的沉积岩都是由陆地周围的浅海海洋沉积物形成的在一般情况下高于海平面的地球表面地区会受到侵蚀过程（陆地的碎裂和磨损）的影响碎片被冲入到浅海盆地从而沉淀在海床上材质粗糙的通常沉淀的比细泥沙和粘土更接近岸边 这个沉积过程可能会随着地球表面的缓慢移动持续很长时间部分地区在推高以提供新的侵蚀面与之相邻的海盆地则慢慢加深以允许大长度的沉积物聚积因而沉积岩中含有水且通常是海水作为其形成的的一个重要组成部分由于沉积物深度的增加岩石被压缩水被挤压出相对较小的水分子通过岩石的孔隙流动而较大的盐分子则被保留岩石中所包含的水逐渐变得更咸 这样的结果是地层流体压力或孔隙压力由水柱压力产生的相当于由一个自由盐水柱从沉积层序中排出该盐水比典型的海水更咸浓度更大几年前美国墨西哥湾沿岸地区的海相盆地沉积物正常地层压力梯度平均数测定为0.465磅/英尺这是由约10万ppm的氯化水柱所产生的压力梯度相比之下海水的典型值是23000ppm的氯化物由于盐度或氯离子浓度根据沉积盆地而变化地层孔隙压力应根据区域影响来确定而不是使用特定盆地的具体估计的压力梯度 0.465磅/英尺压力梯度或表示为一个等效泥浆比重8.94PPG被普遍认为是海相盆地中正常孔隙压力值的代表有一些证据表明全球范围内这个数字是有点偏高的总体而言预期压力偏高是更安全的选择然而从正常压力趋势的变化中应该能清楚地识别或估算以做出准确的钻井设计其中压力评估是一个重要的问题且存在次正常/异常压力分布 低压地层的压力梯度比正常压力地层的压力梯度小低压在地层中可以自然发生由于地壳运动中的较深埋藏而经历了压力回归或者说是因旧领域中地层流体生产而导致的地层枯竭的结果 在异常压力地层中压力梯度大于正常压力地层孔隙中的流体被加压且施加的压力大于已含地层流体的压力梯度防渗水沉积物填充或邻近页岩（diogenesis）的压实过程中创造了许多异常压力地层当一个巨大的页岩地层被完全密封时地层流体的挤压导致孔隙空间的流体偶然获得一些表土层压异常压力地层可能以其他方式形成它可能在断层盐丘或不连续性地质中被发现这个过渡区域到较高的压力梯度可以在几英尺到几千英尺中变化此外用于生产注入流体也可能导致现有的压力分布增加 在钻井行业中地层孔隙压力是钻井规划中主要的变量而孔隙压力测量估算和预测是指导精确水力设计的重要依据利用地震、日志、生产和测试数据以及钻井参数评估来估计和预测地层压力是最常见的方式此外技术开发带来了实时评价用法 1.2.2上覆层压力 上覆层压力是指上覆沉积物的总重量在地层中的任意点施加形成的压力这是一个静态负载是岩层厚度和密度的函数然而如果我们需要考虑近海和深水环境的话这个定义就应该如控压钻井所需进行修改 由岩石及岩石区域上所含流体的总重量形成的压力称为上覆岩层压力等效密度中上覆岩层压力的常见范围在18和22PPG之间变化这个范围所产生的上覆层压力梯度约为1磅/英尺而1磅/英尺的上覆层压力梯度并不适用于浅海