深井超深井钻井技术3课件

深井超深井钻井技术3深井超深井钻井技术32提纲一、深井超深井钻井技术发展现状二、深井超深井井身结构三、深井超深井提速钻井技术四、深井超深井井斜控制技术五、深井超深井压力控制技术六、深井超深井钻井复杂事故预防技术七、深井超深井固井技术2提纲一、深井超深井钻井技术发展现状31、国内外井斜控制技术发展现状井斜带来的危害勘探钻井采油

引起井斜的原因地层及其各向异性导致井斜

下部钻柱弯曲引起井斜主观因素引起井斜井斜控制的实质钻头侧向力钻头转角四、深井超深井井斜控制技术31、国内外井斜控制技术发展现状井斜带来的危害勘探钻井采油4下部钻柱弯曲引起井斜：四、深井超深井井斜控制技术4下部钻柱弯曲引起井斜：四、深井超深井井斜控制技术5下部钻柱弯曲引起井斜：四、深井超深井井斜控制技术5下部钻柱弯曲引起井斜：四、深井超深井井斜控制技术6国外在直井防斜打快方面出现了垂直钻井系统当系统内部的电子传感线路监测到井眼偏离垂直状态而朝某一方向造斜时,通过控制电磁阀的电流,改变活塞液缸内的压力,推动其上的可伸缩翼,使其压靠并支撑井壁,推动钻头并使钻头沿井斜相反的方向钻进。由于该系统实时连续监控,这样就保证了钻具始终以垂直状态钻进。但其租赁使用费用非常昂贵，每天1.2万美金。四、深井超深井井斜控制技术6国外在直井防斜打快方面出现了垂直钻井系统当系统内部的电子传7导向钻具组合：导向钻具本身是一套稳斜钻具，在发生井斜时只能按定向方式进行纠斜。偏轴钻具组合：只有在转盘转速较高的情况下，才能在在井底形成稳定的公转，产生好的使用效果。但钻具损坏严重。其他钻具组合常规防斜纠斜技术满眼组合钟摆钻具组合塔式钻具

近年来发展的防斜打快技术：四、深井超深井井斜控制技术7导向钻具组合：导向钻具本身是一套偏轴钻具组合：只有在转盘转8防斜单弯螺杆钻具组合防斜打快的机理

类似一种偏心钻具，利用单弯螺杆在转动中产生的离心惯性力以增加钻头处的侧向力，达到降斜的目的。单弯螺杆钻具转动时钻头转角正负交替变化，减小钻头倾角对井斜的影响。单弯螺杆钻具增加了单位进尺钻头横向切削次数螺杆钻具井斜控制技术四、深井超深井井斜控制技术8防斜单弯螺杆钻具组合防斜打快的机理类似一种偏心钻具，利用9单弯与直螺杆钻具组合力学性能比较

单弯螺杆在转动一周时钻头侧向力的变化大致是按照简谐形状变化。直螺杆钻具组合的钻头侧向力几乎保持恒定不变的值。四、深井超深井井斜控制技术9单弯与直螺杆钻具组合力学性能比较单弯螺杆在转动一周时钻头10防斜单弯与导向钻具组合比较

两种钻具组合的区别在于，用于导向钻井的单弯螺杆多了一个近钻头稳定器。计算结果表明：防斜螺杆侧向力均为负。导向钻具侧向力正负交替。Φ159mm短钻铤3mΦ159mm钻铤1根Φ165单弯防斜单弯螺杆钻具组合导向钻具组合四、深井超深井井斜控制技术10防斜单弯与导向钻具组合比较两种钻具组合的区别在于，用于11高钻压条件钟摆钻具井斜控制特性高钻压下单稳定器钟摆钻具组合力学性能分析钻具组合单稳定器小钟摆钻具组合Φ159mm钻铤18mΦ215.9mm钻头Φ214mm稳定器

单稳定器大钟摆钻具组合Φ215.9mm钻头Φ214mm稳定器Φ159mm钻铤27m四、深井超深井井斜控制技术11高钻压条件钟摆钻具井斜控制特性高钻压下单稳定器钟摆钻具组12井斜角1o钻头侧向力随钻压变化

单稳定器小钟摆钻具组合计算分析钻头侧向力随钻压的增加有增大的趋势,但钻压对钻头侧向力的影响较小。四、深井超深井井斜控制技术12井斜角1o钻头侧向力随钻压变化单稳定器小钟摆钻具组合计13单稳定器小钟摆钻具组合计算分析井斜角1o钻头转角随钻压变化

井斜角为1o时，钻头转角为负,第一跨钻铤向上井壁弯曲，此时沿井斜反方向钻进，这一点对于防斜有重要的意义。四、深井超深井井斜控制技术13单稳定器小钟摆钻具组合计算分析井斜角1o钻头转角随钻压变14单稳定器小钟摆钻具组合计算分析井斜角2o钻头侧向力随钻压变化

钻头侧向力随钻压的增加有减小的趋势,但钻压对钻头侧向力的影响较小。四、深井超深井井斜控制技术14单稳定器小钟摆钻具组合计算分析井斜角2o钻头侧向力随钻压15井斜角2o钻头转角随钻压变化

单稳定器小钟摆钻具组合计算分析井斜角增加到2o时，钻头转角变为正值，沿井斜方向钻进，由钻头转角而造成井斜的矛盾开始出现。但由于其数值极小，对井斜的影响并不突出，且钻头转角随钻压增大而减小，所以钻头转角对井斜的影响并不突出。四、深井超深井井斜控制技术15井斜角2o钻头转角随钻压变化单稳定器小钟摆钻具组合计算16单稳定器大钟摆钻具组合计算分析井斜角1o钻头侧向力随钻压变化

1o井斜角下，钻压增加到160kN时，钻头侧向力反向，侧向力由纠斜力变成增斜力。且接触点的接触力逐渐增大。四、深井超深井井斜控制技术16单稳定器大钟摆钻具组合计算分析井斜角1o钻头侧向力随钻压17单稳定器大钟摆钻具组合计算分析井斜角1o钻头转角随钻压变化

钻头转角随钻压增加而增加，但变化不大，且其数值在0.25o左右，处于一个较高的水平，由钻头转角造成井斜的因素比较突出。四、深井超深井井斜控制技术17单稳定器大钟摆钻具组合计算分析井斜角1o钻头转角随钻压变18单稳定器大钟摆钻具组合计算分析井斜角2o钻头侧向力随钻压变化

2o井斜角下，钻压在200kN时，钻头侧向力为0。继续增加钻压，钻头侧向力会变成造斜力。

四、深井超深井井斜控制技术18单稳定器大钟摆钻具组合计算分析井斜角2o钻头侧向力随钻压19单稳定器大钟摆钻具组合计算分析井斜角2o钻头转角随钻压变化

钻头转角随钻压增大而增大，但变化不大，且其数值在0.25o左右，处于一个较高的水平，由钻头转角造成井斜的因素比较突出。四、深井超深井井斜控制技术19单稳定器大钟摆钻具组合计算分析井斜角2o钻头转角随钻压变20Φ159mm钻铤18mΦ127mm钻杆9mΦ159mm钻铤18mΦ159mm钻铤9mΦ159mm钻铤18mΦ120mm钻铤9m双稳定器钟摆钻具组合Ⅰ高钻压下双稳定器钟摆钻具组合力学性能分析钻具组合双稳定器钟摆钻具组合Ⅱ双稳定器钟摆钻具组合Ⅲ四、深井超深井井斜控制技术20Φ159mm钻铤18mΦ127mm钻杆9mΦ159mm钻21三套双稳定器钟摆钻具组合钻头侧向力都为负，即均为降斜力并且数值均不大,随钻压的增加而减小，且第一稳定器与第二稳定器之间钻铤刚度越小，钻头侧向力越大。

四、深井超深井井斜控制技术21三套双稳定器钟摆钻具组合钻头侧向力都为负，即均为降斜力并22三套双稳定器钟摆钻具组合钻头转角都为正，随钻压的增加而增大，且第一稳定器与第二稳定器之间钻铤刚度越小，得到的钻头转角越大，而钻头转角导致井斜的作用就越强。

四、深井超深井井斜控制技术22三套双稳定器钟摆钻具组合钻头转角都为正，随钻压的增加而增23三套双稳定器钟摆钻具组合钻头侧向力的减小速度都比较快，其中钻具组合I下降最快，140KN钻压时的钻头侧向力已经比120KN时下降了4.33%；钻具组合III下降最慢，但也已经达到了3.4%。四、深井超深井井斜控制技术23三套双稳定器钟摆钻具组合钻头侧向力的减小速度都比较快，其24三套双稳定器钟摆钻具组合钻头转角的增长速度都很快，其中钻具组合III的钻头转角上升最快，140KN钻压时的钻头转角已经比120kN时增加了28.5%；钻具组合I的钻头转角上升最慢，但也已经达到了13.7%。四、深井超深井井斜控制技术24三套双稳定器钟摆钻具组合钻头转角的增长速度都很快，其中钻25三套双稳钟摆钻具组合与单稳定器小钟摆钻具组合相比，它们的钻头侧向力相差不大，但钻头转角增加了10倍多，其中双稳定器钟摆钻具组合III在140kN、2o井斜下的钻头转角是单稳定器小钟摆钻具的20倍。这充分说明了在小井斜、高钻压下，双稳定器钟摆钻具组合的使用效果还不如单稳定器小钟摆钻具组合好得多。

从三套双稳定器钟摆钻具组合自身比较来看，柔性越大的双稳定器钟摆钻具组合在小井斜、高钻压下使用效果差。

单从钻头侧向力来看,双稳定器钟摆钻具组合可以认为是降斜钻具组合，但考虑到钻头转角，综合起来分析，在较小的钻头侧向力与较大的钻头转角共同作用下，钻头转角对井斜的影响要比钻头侧向力更为明显，这充分说明了双稳定器钟摆钻具组合不适合在小井斜下采用高钻压钻进。四、深井超深井井斜控制技术25三套双稳钟摆钻具组合与单稳定器小钟摆钻具组合相比，它们的26非旋转可变形钻柱稳定器

刚性稳定器在工作时要随钻柱旋转，由于稳定器本身的结构原因，刚性稳定器在随钻柱旋转过程中会产生较大的扭矩、易发生阻卡情况。基于以上因素，提出研制一种新型的非旋转可变形钻柱稳定器。非旋转可变形钻柱稳定器是安装在钻柱上的一种用于控制井斜的稳定器。四、深井超深井井斜控制技术26非旋转可变形钻柱稳定器刚性稳定器在工作时要27

受力分析稳定器扭转受力分析：1.稳定器根部产生最大等效应力；2.最大应力值在合理范围内；3.在根部倒圆角，可减小应力集中。等效应力云图四、深井超深井井斜控制技术27受力分析稳定器扭转受力分析：等效应力云图四、28

等效应力云图井眼缩径，上提稳定器遇卡时受力分析：1.最大等效应力仍在根部；2.其次，在遇卡部位；3.最大应力值在合理范围内。四、深井超深井井斜控制技术28等效应力云图井眼缩径，上提稳定器遇卡时受力分29

等效应力云图（三）稳定器产生扶正力时，单片的受力分析：1.最大等效应力在单片中部；2.最大应力值在合理范围内。四、深井超深井井斜控制技术29等效应力云图（三）稳定器产生扶正力时，单片的30在溢流关井情况下快速预测地层压力的数学方法，数学模型如下：——溢流时间，h；——当量流速系数；——当量时间系数；五、深井超深井压力控制技术1、溢流关井立管压力快速预测方法30在溢流关井情况下快速预测地层压力的数学方法，数学模型如下31关井立管压力与拟时间的半对数曲线

关井时间关井立管压力（分钟min）（兆帕MPa）20.1380.5150.2875.3080.3918.31110.46911.52140.52912.11170.57712.60200.61612.85230.64913.00260.67613.10290.70013.21320.72013.25350.73813.30380.75313.34410.76713.38440.77913.41470.79113.44500.80113.47530.81013.49560.81813.51从图中可以得出关井立管压力截距为14(MPa)，即Pi－Ph=14(MPa)，静水压力Ph＝0.00981×1.5×4000＝58.86(MPa)。地层孔隙压力Pi＝58.86＋14＝62.86(MPa)。该方法解决了压力恢复规律不一带来的误差和快速预测地层孔隙压力．五、深井超深井压力控制技术31关井立管压力与拟时间的半对数曲线关井时间关井立管压力（32建立钻井液密度与温度、压力的关系，确定了合理的钻井液密度，保证了井底合理的过平衡压差，降低高含H2S环境气侵的风险。

基于井筒温度的静态当量密度计算

原始条件

最终条件

五、深井超深井压力控制技术2、高温高压井筒钻井液密度32建立钻井液密度与温度、压力的关系，确定了合理的钻井液密度33ABC未修正1.99g/cm31.29g/cm31.30g/cm3修正后2.05g/cm31.32g/cm31.35g/cm3

试验井钻井液密度修正与未修正对比

根据钻井液密度与温度和压力的关系，对试验井（A、B、C）的钻井液密度进行了校正五、深井超深井压力控制技术33ABC未修正1.99g/cm31.29g/cm31.3034边界条件示意图

环空模型

1）裸眼环形空间2）套管环形空间五、深井超深井压力控制技术3、考虑温度效应的井筒循环当量密度34边界条件示意图环空模型1）裸眼环形空间2）套管环形空35钻柱内、环空及地层原始温度分布对比

不同井深处的泥浆温度随循环时间的变化对比图

基于井筒温度的循环当量密度数值模拟

从计算结果表明，地层温度对钻柱内和环空中的钻井液温度的影响相当大，并且不同深度受地层温度的影响程度也不相同。五、深井超深井压力控制技术35钻柱内、环空及地层原始温度分布对比不同井深处的泥浆温度36ECD计算结果：

由于ECD受到循环温度场的影响，因此，所有影响循环温度场的因素都会影响到ECD的分布。但从总体上来看，井底钻井液的密度和地表钻井液密度有很大差别，排量影响相对较大。温度增加，钻井液的密度下降；压力增加，钻井液的密度增加。五、深井超深井压力控制技术36ECD计算结果：由于ECD受到循环温度场的37抽吸压力计算

起钻时，井底将产生活塞效应，上提速度越大，产生的抽吸压力越大，保证起钻时井底压差大于或等于3MPa，必须控制起钻速度。五、深井超深井压力控制技术4、起钻速度控制37抽吸压力计算起钻时，井底将产生活塞效应，上提速38高含H2S地质环境安全钻井作业技术措施⑴闸板防喷器、节流管汇、压井管汇送井前必须进行全面检查，在井控车间试压至额定工作压力，试压合格后才能送往井场。⑵安装防喷器前，要认真检查闸板芯子尺寸是否与使用的钻杆相符，要求液控系统功能齐全，液控管线不得有刺漏现象。⑶井口装置安装好后，在钻水泥塞之前按要求用试压堵塞器对套管头、防喷器、节流管汇、压井管汇进行试压，达到试压要求后方可开钻。⑷双向放喷管线4条，选用专用的放喷管线，接出井场以外100m远。五、深井超深井压力控制技术5、高含H2S地质环境安全钻井措施38高含H2S地质环境安全钻井作业技术措施⑴闸板防喷器、节流39⑸安装好司钻控制台和液面报警装置，方钻杆上下旋塞、回压凡尔(井口和井底)等内防喷工具各3套，额定工作压力不低于105MPa，在高压和高压差情况下能顺利工作。投入式止回阀、旁通阀配备回压凡尔安装工具1套。⑹远程控制台选用FKQ8006，摆放在钻台侧前方，距井口不小于25m，距放喷管线或压井管线应有一定距离。⑺备用1根本体外表光滑的钻杆，接上单流阀，作为防喷钻杆短节放在大门坡道上，准备关防喷器时用。⑻套管头上法兰安装扶正圈，以利于钻头等工具的顺利下入。⑼从钻开产层前到完钻，每天都进行低泵冲试验，记录冲速、排量、泵压实测数据。五、深井超深井压力控制技术39⑸安装好司钻控制台和液面报警装置，方钻杆上下旋塞、回压凡40高含H2S地质环境安全钻井作业技术装备配套要求：（1）选用的防喷器壳体等重要承压件应符合美国ANSI标准（制造材料25CrNiMo），防喷器侧门螺栓材料应是用42CrMo。

（2）在含硫气藏中钻井应使用能进行气侵及井喷自动报警的监控技术。（3）为了尽量减少硫化氢应力腐蚀开裂，推荐使用微牙痕大钳，施工后大钳对管体的创伤小，可以起到一定的防硫作用。五、深井超深井压力控制技术40高含H2S地质环境安全钻井作业技术装备配套要求：（1）选41

（4）在温度低于100℃时，使用抗硫钻杆(如铝合金钻杆、钛合金钻杆、格兰特XD105/CYX105钻杆)。（5）用铝合金钻杆代替G105钻杆。深井超深井时要求较大的钻杆拉应力，低等级的钢钻杆又不能满足。用铝合金钻杆既可以防硫又可以满足应力要求。（6）钻杆内表面加防腐（防硫化氢）涂层，要经常检查钻杆的内涂层，保持涂层完好。（7）厚壁钻杆可以降低内应力，并可以延长使用寿命。所以在环境恶劣的情况下作业时，最好使用厚壁钻杆。（8）使用电子仪器对钻杆进行定期检查，以便及时发现麻点状腐蚀、疲劳裂缝、涂层的损坏。五、深井超深井压力控制技术41（4）在温度低于100℃时，使用抗硫钻杆(如铝合金42

目前，在漏、喷、塌、卡、斜……这些井下复杂与事故中，一般情况下各单项问题都已基本形成有效的解决技术(包括相关理论和方法)，除有待进一步完善提高外，已对钻井构不成普遍威胁。但是：⑴井漏问题(主要是指泥浆有进无出的恶性漏失及长井段低承压地层的多点漏失)至今无一有效可靠的解决技术。主要靠工程经验和多次反复作业来解决问题。⑵而复杂地层的井壁稳定问题目前也仍无有效解决的的把握。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术42目前，在漏、喷、塌、卡、斜……这些井下复杂与事故43

⑶

当漏、喷、塌、卡、斜…位于同一裸眼井段(同层)，则引发出多种复杂问题(主要归纳为窄安全密度窗口的安全钻井复杂问题)，它们在复杂地层条件下则表现出过去少见的现象和更大的难度，成为目前国、内外钻井工程亟待解决的重大技术难题。由于所钻地层越来越复杂（大多为复杂油气藏）；所钻井越来越深（超达5000M的井越来越普遍）；深部裸眼井段越来越长…。从而使窄安全密度窗口的钻井问题越来越多,越来越突出。

六、深井超深井钻井复杂事故预防技术43⑶当漏、喷、塌、卡、斜…位于同一裸眼井段(44

它们是钻井最传统的问题，也是钻井工程永恒的难题。为解决它们已集累了非常丰富的经验。但要最终有效解决它们，必须在这些经验的基础上，深入研究其作用机理及内在规律，综合应用其它学科的最新成果，建立新的观点、新的方法、新的材料并形成新的技术，才有可能有效解决。例如：用VDS系统解决防斜打快问题用NDS系统引导窄安全密度窗口钻井特种凝胶堵漏技术……

而以上所述的种种问题都与泥浆技术直接相关，且必须主要通过泥浆技术的突破性发展才能有效解决。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术44它们是钻井最传统的问题，也是钻井工程永451、窄安全压力（密度）窗口ΔP（Δr泥）的产生

（1）安全压力（密度）窗口ΔP（Δr泥）由三(四)个压力剖面P破

(P漏,P承),P地,P坍以两种方式构成：

P破(漏)＞P泥＞P地,(P地＞P坍),ΔP=P破－P地

P破(漏)＞P泥＞P坍,(P坍＞P地),ΔP=P破－P坍

(P既指压力又可代表密度,下同。)六、深井超深井钻井复杂事故预防技术451、窄安全压力（密度）窗口ΔP（Δr泥）的产生46

ΔP越大,则钻井越容易

ΔP越小,则钻井越难

若ΔP＜P循环压耗,

则无法正常钻进，直接表现为漏、喷、塌、卡等井下复杂与事故(这对深井重泥浆尤为突出)

六、深井超深井钻井复杂事故预防技术46ΔP越大,则钻井越容易六、深井超深井钻井复杂事故47（2）窄安全密度(压力)窗口产生的原因：低P破、低P漏、低承压能力

高P塌：高地应力(异常地应力)

高地层倾角地层岩石的力学性质与强度地层破碎泥浆体系及应用不当

高P地：油、气、水层压力高六、深井超深井钻井复杂事故预防技术47（2）窄安全密度(压力)窗口产生的原因：六、深井超深井钻48（3）可能的解决途径：★降低泥浆循环压耗使之小于∆P；★扩大安全密度窗口∆P。

其研究内容可以归纳为：1）窄安全密度窗口己经确定下的钻井、泥浆技术；2）扩大安全密度窗口的钻井、泥浆技术。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术48（3）可能的解决途径：★降低泥浆循环压耗使之小于∆P；六492、窄安全密度窗口的钻井及泥浆技术

目前，国内外对付窄安全密度窗口的钻井及泥浆技术主要是：在保证高于其下限（坍塌压力和地层压力）的基础上，尽可能降低泥浆循环压耗使之小于△P为核心而形成了一系列配套技术（包括一些新技术）：（1）由地震资料、己钻邻井工程测井资料、己钻邻井钻井资料预测所钻井眼的地层压力、坍塌压力、破裂压力（漏失压力、承压能力）；再预测安全密度窗口(基础)。然后优化井身结构以尽量避免窄安全密度窗口裸眼井段的出现。（2）用膨胀管技术来弥补井身结构的不足，解决窄窗口的问题。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术492、窄安全密度窗口的钻井及泥浆技术目前，国内50（3）尽量降低循环压降，使之小于安全窗口

1)随钻测定安全密度窗口和泥浆循环当量密度

正钻井眼压力剖面、安全密度窗口、泥浆柱压力的随钻测量系统(NDS系统)的研制(硬件,软件)和应用:①地质模型的标定;②按不同泥浆体系的不同作用进行效正;③与泥浆应用技术的结合。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术50（3）尽量降低循环压降，使之小于安全窗口六、深井超深井钻512）减小泥浆循环压降P循

为安全钻进必须使P循く∆P窗，但是深井重泥浆温度和压力对泥浆流变性有重大影响。因此用同一个温度压力条件下的流变参数来计算循环压降(当量密度）与实际有相当大的差距。因此，必须充分考虑深井泥浆循环温度对其流变性的影响才能较好的解决这个问题。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术512）减小泥浆循环压降P循为安全钻进必须使P循く∆52①.高温高压井内泥浆P循的确定与调整

A.泥浆井下循环温度剖面的确定：井内循环过程中各点泥浆的温度（温度剖面）的确定及调整和改变温度剖面的方法。由泥浆比热、地层岩石比热、各部分传热系数、地温梯度、泥浆排量、泥浆入井温度、井身结构、钻具组合、循环时间……等因素确定。建立温度剖面的计算机模拟技术。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术52①.高温高压井内泥浆P循的确定与调整A53B.泥浆循环过程中按温度剖面分布的H.T.H.P流变性的变化及其循环压耗的确定；C.水力参数，井身结构、钻具组合的影响。②

符合上述要求的泥浆体系及应用技术，以泥浆循环压耗P循＜ΔP为原则：A.调整井内泥浆循环温度B.建立相应的泥浆体系及应用技术(难点是高温深井重泥浆流变性调、控)C.调整泥浆流变性（按温度剖面进行）

六、深井超深井钻井复杂事故预防技术53B.泥浆循环过程中按温度剖面分布的H.T.H.P流变性543）泥浆可压缩性与其密度的确定：（这为人们所忽视）油基泥浆的影响很大，水基泥浆不容忽视(深井重泥浆可达10%以上)；仪器研制及应用。

4）降低循环压降工具的应用（4）采用控压钻井技术MPD:

钻进时近平衡，起钻计算平衡点，打泥浆帽控制溢流。

井口装上旋转头、分离器…等负压钻井的装置进行控压钻井以弥补泥浆技术降低循环压降能力的不足。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术543）泥浆可压缩性与其密度的确定：（这为人们所忽视）55深井重泥浆环空压耗可能降低的空间深井重泥浆环空压耗可能降低的空间γ＝0.0145---0.019六、深井超深井钻井复杂事故预防技术55深井重泥浆环空压耗可能降低的空间深井重泥浆环空压耗可能降56

为解决这个难题发展了一系列新技术：NDS及应用技术、深井重泥浆流变性及低循环压耗控制技术、控压钻井技术……等。为解决这类难题起到了很大的促进作用。但是由于深井重泥浆密液本身就很高,且通过控制深井重泥浆流变性耒降低循环压降的空间有限,因此其使用效果受到了较大限制。特别是在安全密度窗口很小(小于0.1)或为0或为负时,这项系列技术就无效，常表现为溢、漏颦繁交替出现及或漏或喷。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术56为解决这个难题发展了一系列新技术：NDS及应用技573、扩大安全密度窗口的钻井及泥浆技术扩大安全密度窗口：

P破(漏)＞P泥＞P地,(P地＞P坍),ΔP=P破－P地

P破(漏)＞P泥＞P坍,(P坍＞P地),ΔP=P破－P坍⑴降低下限：降低所钻地层的坍塌压力；降低所钻油、气、水层的地层流体压力。⑵提高上限：提高地层破裂压力、漏失压力、承压能力(主要表现为漏失及其防治)

这种扩大可以停钻进行,也可随钻进行,而最好是随钻进行。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术573、扩大安全密度窗口的钻井及泥浆技术扩大安全密度窗口：六58增大安全密度（压力）窗口ΔP的可能性

P破、P塌一方面是由地质、地层、井眼条件所决定，井眼一旦形成则不可改变。

另一方面，泥浆对P破、P塌有很大影响。影响大小视地层与泥浆的作用关系而异。因此，实际钻井中所表现出来的P破、P塌是泥浆作用后的大小。则改变泥浆就可能改变它们。

P地是不会改变(降低)的，但应该有办法在钻井中起到相当于改变(降低)它的效果。即：钻井中有可能增大ΔP。注：ΔP指相应的当量密度对应的泥浆柱压力。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术58增大安全密度（压力）窗口ΔP的可能性P破、P塌一方面59P塌与地应力方向和大小、岩石的力学性质、岩体强度、强度（破坏）准则有关；与岩石物性（渗透率、裂缝发育状态、界面润湿性……）、地层流体组成性质有关；与地层流体压力(泥浆柱作用下)、岩石组成、产状及水化状态有关；与井眼状态（斜度、方位…）等因素有关；与泥浆类型、组份性能、泥浆柱压力有关。（1）降低P塌增大ΔP：六、深井超深井钻井复杂事故预防技术59P塌与地应力方向和大小、岩石的力学性质、岩体强度、强度（60（2）提高P破(P漏、P承）增加△P

在以下钻井的实际情况下，提高P破(P漏、P承）增加△P尤为重要：同一裸眼井段中：喷漏同裸眼井段且：油、气、水层的压力P地≥P漏；ΔP≤0例如：P地＝1.90，P漏＝1.70,ΔP＝-0.2

高压裂缝性气藏（垂直裂缝），则常常喷漏同层(由于置换作用)六、深井超深井钻井复杂事故预防技术60（2）提高P破(P漏、P承）增加△P在以下钻井的61

高压地层溢漏层井眼塌落，扩大等卡钻具，断钻具井眼清洗问题钻压传输问题高震动避免钻井问题NDSPERFORMLWD

随钻环空压力随钻孔隙压力预测井底钻井参数卡钻警报实时井眼稳定性风险分析实时解释六、深井超深井钻井复杂事故预防技术4、NDS钻井系统61高压地层避免钻井问题NDSPERFORMLWD随62CONTINUEYESNO诊断和处理邻井测井数据地震数据RiskTrak*邻井钻井数据钻前阶段–静态钻井阶段–动态DrilCast*PPW*3dVIZ*DrilMap*地质力学模型更新模型DrilTrak*收集数据实时解释和对比WelTrak*相符？六、深井超深井钻井复杂事故预防技术62CONTINUEYESNO诊断邻井测井数据地震数据63PERFORM

（PERFOrmancebyRiskManagement通过风险管理进行优化钻井）与客户一起合作，通过综合规划和实时钻井解决方案,大幅度降低成本和非生产时间以NDS实时的动态钻井计划为中心点,监测和分析钻井过程中多项数据及参数以达到井眼稳定安全钻进钻井过程中连续24小时提供预测结果，并准备好应急措施可以对钻井流程进行科学决策，而不是采取被动的决策和方法

六、深井超深井钻井复杂事故预防技术63PERFORM（PERFOrmancebyRisk64PERFORM重点强调：孔隙压力和地质破裂压力预测井眼稳定性分析随钻环空压力优化钻头避免卡钻，断钻具，溢、漏井下参数（钻具震动，转速，粘滑度，钻压等)监测和分析,优化钻进,提高钻速。实时井下测量提供更准确和及时的决策六、深井超深井钻井复杂事故预防技术64PERFORM重点强调：实时井下测量提供更准确和及时的65井下感应器地面系统IDEALMEL/SPIN钻压／扭矩震动转速环空压力孔隙压力随钻测井钻压扭矩泵压排量转速钻速钻屑地面感应器

PERFORM工程师避免钻井风险实时分析实时解释六、深井超深井钻井复杂事故预防技术IDEAL地质导向工具65井下感应器地面系统钻压／扭矩钻压地面感应器PERFOR66六、深井超深井钻井复杂事故预防技术66六、深井超深井钻井复杂事故预防技术67数据收集六、深井超深井钻井复杂事故预防技术67数据收集六、深井超深井钻井复杂事故预防技术68PERFORM–

实时孔隙压力预测孔隙压力预测(PPW)钻前阶段根据邻井和地震数据作好MEM模型，了解压力趋势和预测可能发生的问题根据实时LWD测井数据更新模型，及时发现问题如超高压地层，溢漏层，避免无必要问题发生主要应用实时声波或电阻率测量可以对静态泥浆比重(ESD)和根据井下环空压力测量得到的ECD（当量循环密度）进行绘图，以监控其在安全泥浆窗口的位置，确保安全钻进六、深井超深井钻井复杂事故预防技术68PERFORM–实时孔隙压力预测孔隙压力预测(PP69六、深井超深井钻井复杂事故预防技术69六、深井超深井钻井复杂事故预防技术70PERFORM–

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超压层及时发现高压层

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六、深井超深井钻73随钻声波–ISONIC实时合成地震图六、深井超深井钻井复杂事故预防技术73随钻声波–ISONIC实时合成地震图六、深井超深井钻74电缆声波和LWD对比六、深井超深井钻井复杂事故预防技术74电缆声波和LWD对比六、深井超深井钻井复杂事故预防技75PERFORM-井眼稳定性分析井眼稳定性分析(钻前阶段)利用邻井信息以及油田和区域资料来建立地层力学模型，该模型包括了地质力学（如垂直和水平应力，孔隙压力）、岩石物理以及油藏地质等方面的特性。把设计的井眼轨迹投射到地层力学模型中，对初始钻井计划建议的井眼轨迹的稳定性进行分析。这一投射可以识别出潜在的危险层，从而在开始钻井前制定出解决的方法。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术75PERFORM-井眼稳定性分析井眼稳定性分析(钻前76PERFORM-

井眼稳定性分析井眼稳定性分析(钻井阶段)在钻井过程中，实时测量结果，包括LWD/MWD数据，地面和力学测量结果以及泥浆固相监测结果等，都被用来诊断井眼的状况。把井眼的现状与模型进行比较，并进行相应修正，以使预测情况与实际情况相一致，通过实时更新力学模型可以预测井眼未来的情况，包括钻头之前和之后的情况。进一步优化钻井过程，降低发生未预料事件的风险，或是由于井眼不稳定引起的时间损失。六、深井超深井钻井复杂事故预防技术76PERFORM-井眼稳定性分析井眼稳定性分析(钻井77PERFORM-井眼稳定性分析六、深井超深井钻井复杂事故预防技术77PERFORM-井眼稳定性分析六、深井超深井钻井复杂78PERFORM

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