控壓鑽井技術應用論文

控壓鑽井不僅是一項新技術，在同行業中其新工具的優勢顯而易見，而且它將現有的技術和以前成熟的工具結合。爲了闡明控壓鑽井的演變，需要理解技術背後的歷史和背景。本篇鑽井論文是講鑽井技術和描述了巨大的應用空間。

1 簡介

1.1 簡介

世界能源需求在不斷增加以滿足發展中國家對能源的需要。日益增長的能源消耗，迫使科學家和工程師們去發現另一種能源獲取的新方法，或尋找更好的方法以更高效率的獲取我們已使用多年的能源。

世界上現有的大部分剩餘油氣資源將比過去更難開採。事實上，很多人認爲容易開採部分的能源已經被開採。隨着石油價格的飆升，生產井的安全鑽井和成本控制效益尤爲重要。

考慮到所有的這些問題，MPD現在應該被視爲一種技術，它可以透過減少與傳統海上鑽井有關的過度鑽井相關費用，以顯著增長鑽井效益。由於NPT（非生產時間）成本對海上鑽井具有更大的經濟影響，海底環境是這項技術潛力最大化行業環境。

此外，作爲MPD的主要優勢，減少鑽井相關的非生產時間，使在技術上和經濟上較常規方法更具鑽探前景，這將不可避免的藉助目前MPD在幾個條件和環境中所呈現出的'優點。許多鑽井決策者的規避風險心理導致該行業在接受新技術方面已經落後其他行業。

至目前爲止，正如那些在陸地上和海上已經首次應用MPD的公司所期望，這些應用大多有最具挑戰性和以其他方式不可替代的優勢，即替代傳統鄰鑽井失敗或嚴重超預算的應用前景。

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，是被鑽地層內的流體施加形成的壓力。沉積岩在油田的尋找和開發中佔主要作用，由於它們的形成方式使其包含了流體。大多數沉積岩是由岩石碎片沉積或有機物與地下水形成的。衆所周知，地球表面超過三分之二的地方是海洋，因此絕大多數的沉積岩都是由陸地周圍的淺海海洋沉積物形成的。在一般情況下，高於海平面的地球表面地區會受到侵蝕過程（陸地的碎裂和磨損）的影響。碎片被衝入到淺海盆地從而沉澱在海牀上，材質粗糙的通常沉澱的比細泥沙和粘土更接近岸邊。

這個沉積過程可能會隨着地球表面的緩慢移動持續很長時間，部分地區在推高，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。因而沉積岩中含有水，且通常是海水，作爲其形成的的一個重要組成部分。由於沉積物深度的增加，岩石被壓縮，水被擠壓出。相對較小的水分子透過岩石的孔隙流動，而較大的鹽分子則被保留，岩石中所包含的水逐漸變得更鹹。

這樣的結果是，地層流體壓力，或孔隙壓力由水柱壓力產生的，相當於由一個自由鹽水柱從沉積層序中排出，該鹽水比典型的海水更鹹，濃度更大。幾年前美國墨西哥灣沿岸地區的海相盆地沉積物正常地層壓力梯度平均數測定爲0.465磅/英尺。這是由約10萬ppm的氯化水柱所產生的壓力梯度。相比之下，海水的典型值是23，000ppm的氯化物。由於鹽度或氯離子濃度根據沉積盆地而變化，地層孔隙壓力應根據區域影響來確定，而不是使用特定盆地的具體估計的壓力梯度。

0.465磅/英尺壓力梯度，或表示爲一個等效泥漿比重，8.94PPG被普遍認爲是海相盆地中正常孔隙壓力值的代表。有一些證據表明，全球範圍內，這個數字是有點偏高的。總體而言，預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該能清楚地識別或估算，以做出準確的鑽井設計，其中壓力評估是一個重要的問題，且存在次正常/異常壓力分佈。

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生，由於地殼運動中的較深埋藏而經歷了壓力迴歸，或者說是因舊領域中地層流體生產而導致的地層枯竭的結果。

在異常壓力地層中，壓力梯度大於正常壓力地層，孔隙中的流體被加壓且施加的壓力大於已含地層流體的壓力梯度。防滲水-沉積物填充或鄰近頁岩（diogenesis）的壓實過程中創造了許多異常壓力地層。當一個巨大的頁岩地層被完全密封時，地層流體的擠壓導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，或不連續性地質中被發現。這個過渡區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，用於生產注入流體也可能導致現有的壓力分佈增加。

在鑽井行業中，地層孔隙壓力是鑽井規劃中主要的變量，而孔隙壓力測量，估算和預測是指導精確水力設計的重要依據。利用地震、日誌、生產和測試數據，以及鑽井參數評估來估計和預測地層壓力是最常見的方式。此外，技術開發帶來了實時評價用法。

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施加形成的壓力。這是一個靜態負載，是岩層厚度和密度的函數。然而，如果我們需要考慮近海和深水環境的話，這個定義就應該如控壓鑽井所需進行修改。

由岩石及岩石區域上所含流體的總重量形成的壓力稱爲上覆岩層壓力。等效密度中上覆岩層壓力的常見範圍在18和22PPG之間變化。這個範圍所產生的上覆層壓力梯度約爲1磅/英尺。而1磅/英尺的上覆層壓力梯度並不適用於淺海沉積物或塊狀鹽。

因爲上覆岩層應力分佈的變化取決於預測壓力的假設，上覆層壓力的測定是一個重要的概念。由於上覆岩石的分佈並非同假設的均質，所以無法預測覆蓋層的實際值。

關鍵詞：鑽井論文,恆定井底壓力,壓泥漿帽鑽井