水位产生的挑战伴随着水位的提升,钻探设备、钻井液、隔自来水管使用量和海洋资源多元性都相对应提升,这对服务平台承载力、钻探机荷载、主甲板室内空间等提出了更高的需要。伴随着工作中水位的提升,做为深水油气开发的关键武器)))浮式钻井服务平台早已开发设计出了六代商品。工作中水位从五百米提升到超出3 000 m;荷载也从几千吨提升到上万吨级。此外,伴随着水位的提升,隔自来水管必须具有更高的抗挤出工作能力,对钻井液、完井液的流变性也提出了一个新的规定,与此同时,深海的全部武器装备也需要承担更高的环境温度和更高的工作压力。
大风大浪流产生的挑战深水自然环境的大风大浪流会造成钻井船的挪动,造成隔自来水管产生形变和涡激震动,因而并对疲劳极限设计方案提出了更高的需要。自然环境荷载超过隔自来水管工作极限值荷载时,必须断掉隔自来水管系统软件和水中防喷器的联接。悬架隔自来水管的动态性缩小也有可能导致部分失衡,扩大隔自来水管的应力和撞击月池的概率。明显的深海飓风对钻井服务平台具备毁灭性的影响功效,因而深水钻井对深海飓风的预测分析及钻井服务平台迅速撤出风险水域提出了更严格的需要。
超低温产生的挑战 海水温度随水位提升而减少,深海环境温度(即便在亚热带)一般为4e上下,有一些地域达-3e。海面的低温环境能够直接影响到深海泥线下列约数百米的岩石层。超低温产生的难题主要包含:海面低温环境使隔自来水管里的钻井液流变性产生变化,可让钻井液的粘稠度和硬度扩大。钻井液的粘度扩大可造成疑胶效用,在井室流动性中出现比较高摩阻,扩大套管鞋处地质构造被压开的风险性。钻井液流变性的变动给井室压力计算和操纵增添了巨大的艰难。除此之外,深海超低温增加了水泥砂浆的凝固过程,使水泥砂浆长期处在胶凝失重状态,产生液体窜流的机遇暴增,造成水泥砂浆物理性能下降,抗压强度减少。深海周边的低温高压自然环境给井室产生水合物带来了适合的标准,假如钻井液或压井液中携有一定量的天燃气,那样在海底泥线周边的井室及防喷器中容易产生水合物,造成井控机器设备无效等。
水合物产生的挑战钻井情况下水合物的产生会带来下列危害:1)堵塞节流阀、压井管汇和钻井液(气)分离设备,没法开展循环系统工作;2)在防喷器中间或下边导致堵塞,防碍油气井压力监测;3)堵塞物在井孔环上空产生,防碍钻具转动和挪动。深水固井情况下,混凝土凝固放热反应造成汽体水合物溶解,汽体流动性导致井筒不稳定或水泥砂浆气窜,环空水合物溶解释放出大量的汽体很有可能憋漏套管鞋处地质构造。深水井测试中,关井、诱喷或节流阀效用造成井内环境温度减少,超低温形成的水合物会阻塞检测转向柱,导致检测不成功。水合物溶解出的汽体进到井室使钻井液相对密度减少,引起井涌和井喷式。除此之外,假如在钻井情况下钻遇水合物层(藏),因为钻井破坏了水合物藏的环境温度、工作压力自然环境,会造成水合物层中水合物的溶解,危害井室可靠性等。
窄钻井液安全性相对密度对话框产生的挑战深水导致的欠夯实,使裂开渗透压力和地质构造孔隙度渗透压力中间的对话框较窄。窄相对密度窗口地区钻井安全事故经常,非常容易产生井漏、井涌、井塌、卡钻、涌漏同层等矿井常见故障,窄钻井液安全性相对密度对话框造成防水套管叠加层数提升,乃至没法钻至目地层。窄钻井液安全性相对密度对话框也给深水井控增添了非常大的难点。
深水钻井自然灾害深水自然灾害包含深海表面松散、浅部流动性等造成的伤害,在其中浅部流动性伤害是主要的影响之一。深海浅部流包含浅部气旋和浅部流水。浅部流冲洗很有可能导致水中井筒、防喷器组和软管坍塌。浅部气旋里的汽体进到海面后,海水密度减少,钻井服务平台受到水的浮力减少,非常容易导致服务平台坍塌、火情等安全事故。海面污泥分界面下列的地质构造绝大多数是易塌陷的松散粉砂岩和辉绿岩,易产生井筒塌陷,造成钻井常见故障或安全事故。
112 海外深水钻井技术发展现状11211 深水双梯度方向钻井技术
在深水、超深水钻井中,因为裂开渗透压力和地质构造孔隙度渗透压力中间的对话框较窄,要是选用基本钻井技术易发生井漏、井涌、井塌、卡钻和涌漏同层等矿井常见故障,选用双梯度方向钻井技术能够从源头上处理这些问题。双梯度方向钻井技术大致以深海泥线为交界线,在井室和隔自来水管中间应用差异的渗透压力,进而拓宽井中工作压力和裂开工作压力中间的钻井液相对密度对话框,因而能够降低防水套管层级,从而合理执行钻入工作,节省原材料,并大幅减少建井周期时间。现阶段主要是利用这两种方法完成双梯度方向钻井:一种是钻井液根据安装在海底的钻井泵和小孔径回到管道返回钻井服务平台,在这类设计中,假如应用隔自来水管,则在防水防火管中充斥着海面;另一种方法是钻井液根据隔自来水管回到服务平台,这时#9#石 油 钻 探 技 术2011年3月为了能减少隔自来水管环空内回到液体的硬度,使之与海面非常,需要在隔自来水管中引入密度低物质(中空纳米粒子、密度低液体、汽体)。双梯度方向钻井可以用很大的井孔钻至目地层,进而能够选用更有效的完井方法完井,与此同时能够有效控制井孔环空压力、井中工作压力,摆脱深水钻井中碰到的窄安全性相对密度对话框难题,达到深水钻井迅速、安全性、资金的需求。
11212 深水浅部钻井技术
为了防止钻井全过程中井内钻井液工作压力不能均衡髙压含水量地质构造的工作压力、产生浅部流造成的一些问题,基本方法是先预钻小井孔释放出来地层压力,然后进到正常的钻入程序流程。即便如此,钻入中也可能发生浅部流造成的井涌或井喷式。因此,海外开发设计出一种动态性压井钻井技术,该技术是运用大马力钻井液循环系统造成的流动性压耗和混配的加剧钻井液二者造成的工作压力来均衡浅部髙压,完成浅部窄安全性相对密度对话框地质构造的正常的钻入。该技术节约了加剧钻井液的时长,真真正正实现了边钻到边加剧的动态性压井钻井工作,提高了钻井高效率,减少了钻井周期时间。
11213 深水钻井水合物预测分析及抑止技术
深水钻井深海为低温高压自然环境,非常容易促进天然气水合物在井室、井筒管道和防喷器内产生汽体水合物,将导致阻塞,与此同时对钻井液的流变性造成直接关系,给正常的钻入和井控工作中产生比较严重安全隐患。因而在深水钻井情况下要防止天然气水合物的产生,在防止以前还需要预测分析水合物形成的量和生成部位,便于为采用水合物抑止对策给予根据。现阶段对井室中水合物生成量的预测方法受矿井繁杂标准的限定,还不能保证十分精准,但能通过创建井室的热度工作压力场,并融合天然气水合物形成的热度工作压力标准,来分辨水合物是不是产生以及产生的实际范畴,做到预测分析水合物形成地区的目地。
水合物抑止技术便是根据毁坏水合物形成标准做到避免水合物形成的效果。现阶段防止和抑止水合物形成的举措有:除水法、传热介质、降血压控制法、加上热学缓聚剂法、加上动力学模型缓聚剂法。而加上热学缓聚剂法是现阶段运用最广泛的水合物抑止方式。
11214 深水钻井液及固井水泥砂浆技术
深水钻井液应具备的特点包含:1)优良的辉绿岩抑制型;2)在超低温底下优良的流通性;3)优良的漂浮和携岩工作能力,针对大偏移井、大孔径井孔更为重要;4)优良的水合物抑止工作能力;5)滤失量低,与地质构造搭配性强。除开之上特点,深水钻井液还需要达到维护燃气层和海洋资源的规定,因而油基钻井液在深水钻井里的运用受限制。现阶段深水钻井中常用钻井液管理体系有高盐/PHPA(部位水解反应絮凝剂)高聚物 汇聚醇水性钻井液管理体系和生成基钻井液管理体系。水性钻井液因为其优质的特性和较低的成本费,已被普遍用以深水钻井作业中。但因为典型性水性钻井液管理体系的塑性变形粘度、热变形性和膨胀性均比生成基钻井液管理体系低,因而生成基钻井液都是海外深水地区常见的钻井液管理体系之一。
表面防水套管固井是深水固井的难题和关键环节。深海的超低温是最基本的影响因素;裂开渗透压力经常规定应用密度低水泥砂浆;深水钻井机器设备花费高又规定水泥砂浆能在较短的时间内具备较高的抗压强度。因而,深水水泥砂浆应具备下列基本上特性:密度低;在低温环境下衔接时长较短,抗压能力能优质;缺水低;与防水套管、地质构造密封性和粉细砂的长期性性能好;代替高效率。现阶段海外深水固井水泥砂浆管理体系有密度低填充料水泥砂浆管理体系、超低温快凝水泥砂浆管理体系、发泡水泥浆管理体系、最佳粒径分布水泥砂浆管理体系和极低相对密度水泥砂浆管理体系等。