深水钻完井工程技术(海洋深水油气田开发工程技术丛书)

作者: 许亮斌盛磊祥肖凯文

出版社: 上海科学技术出版社

出版时间: 2021-03

版次: 1

ISBN: 9787547851708

定价: 120.00

装帧: 精装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 228页

字数: 310.000千字

分类: 工程技术

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本书主要介绍了深水钻完井的关键技术、装备、设计和作业技术。全书分为６章，首先概述了与陆地和浅水浅完井相比，深水钻完井的特殊性；接着主要介绍了深水钻完井设计的特殊装备、深水钻井设计的特殊考虑和应对方法，以及深水完井测试的设计方法和流程；然后主要介绍了深水对钻井液／水泥浆体系和作业的特殊设计要求；*后主要介绍了深水应急处置方案和关键技术装备。
通过阅读本书，技术人员可以了解深水钻完井面临的技术挑战和作业风险点，并有助于在工程设计和现场作业期间解决实际生产中的问题。丛书主编曾恒一，中国工程院院士，主持设计我国第一代自升式钻井平台，获首届国家科技进步二等奖；主持设计我国第一艘新型单点系泊浮式生产储油船，获国家科技进步一等奖；主持我国第一艘，也是世界最先进的第六代、3000米水深半潜式钻井平台——“海洋石油981”的前期研究与概念设计，获国家科技进步特等奖集体奖。主持国家科技重大专项“海洋深水油气田开发工程技术”项目。获“中国工程设计大师”称号。主编许亮斌，中国海油技术研发中心首席工程师。在深水工程、深水钻井和天然气水合物开发等领域，承担了多项国家重大专项课题、国家863课题。依托这些课题，中国海油加大深水油气田开发工程技术研究力度，使深水平台技术、深水管道和立管技术等领域的研究都取得了初步突破。其在深水隔水管分析设计关键技术上的突破在于，成功“掐”住了深水钻井开发的咽喉——深水隔水管，形成了深水钻井的特色技术，填补了国内空白。

第1章概述 ……………………………………………………………………………… 1

1.1 深水钻完井技术现状…………………………………………………………… 3

1.2 深水钻完井面临的挑战 ………………………………………………………… 4

1.2.1 水深 …………………………………………………………………… 4

1.2.2 海底低温 ………………………………………………………………6

1.2.3 浅层气及浅水流 ……………………………………………………… 6

1.2.4 水合物 …………………………………………………………………9

1.2.5 孔隙压力与破裂压力安全窗口窄 ……………………………… 10

1.2.6 深水井控……………………………………………………………11

1.2.7 环保 …………………………………………………………………… 13

第2 章深水钻井装备 ………………………………………………………………… 15

2.1 深水钻井装备特殊要求 ……………………………………………………… 17

2.2 关键深水钻井装备 …………………………………………………………… 18

2.2.1 深水钻机……………………………………………………………… 18

2.2.2 隔水管系统…………………………………………………………… 26

2.2.3 水下防喷器系统 ……………………………………………………… 37

2.2.4 深水测试系统 ………………………………………………………… 44

2.2.5 水下井口与采油树 …………………………………………………… 47

2.3 特殊深水钻井装备 …………………………………………………………… 51

2.3.1 快速混浆装置系统 …………………………………………………… 51

2.3.2 双梯度钻井系统………………………………………………………… 52

2.3.3 井底恒压钻井系统 …………………………………………………… 56

2.3.4 水下井口切割回收工具 ……………………………………………… 58

第3章深水钻井设计 ………………………………………………………………… 63

3.1 浅表层地质灾害控制技术 …………………………………………………… 65

3.1.1 浅层地质灾害影响…………………………………………………… 65

3.1.2 浅层地质灾害预测方法 ……………………………………………… 65

3.2 表层钻井设计和作业技术 …………………………………………………… 67

3.2.1 深水表层钻井设计 ……………………………………………… 67

3.2.2 深水表层作业风险及应对措施 ……………………………………… 70

3.3 深水地层孔隙压力预测技术 ………………………………………………… 71

3.3.1 孔球压力预测的Bryant 方法 …………………………………… 71

3.3.2 孔障压力预测的 Alixant方法 ………………………………………72

3.3.3 孔隙压力预测的Eaton 方法 ………………………………………… 73

3.3.4 孔隙压力预测的Holbrook 方法 …………………………………… 74

3.3.5 孔隙压力预测的Dutta 方法 ………………………………………… 75

3.3.6 孔隙压力预测的 Bowers方法 ……………………………………… 76

3.3.7 孔隙压力预测的简易方法………………………………………………79

3.3.8 孔隙压力预测模型优选 ……………………………………………… 79

3.4 深水井身结构设计技术 ………………………………………………………… 80

3.4.1 钻井中裸眼安全的压力约束条件 …………………………………… 80

3.4.2 井身结构设计方法 …………………………………………………… 81

3.4.3 井身结构关键设计参数 ……………………………………………… 83

3.4.4 各层套管下深设计 …………………………………………………… 87

3.5 深水钻井水力学设计技术 …………………………………………………… 89

3.5.1 深水钻井动态当量循环密度计算方法 …………………………… 89

3.5.2 大直径隔水管水力学及携岩能力计算 ………………………………… 94

3.6 深水钻井井涌和井控技术 …………………………………………………… 97

3.6.1 深水井控安全余量 …………………………………………………… 97

3.6.2 压井程序 ……………………………………………………………… 98

3.7 深水钻井隔水管设计技术 …………………………………………………… 99

3.7.1 隔水管数学模型及其力学分析 …………………………………… 100

3.7.2 深水钻井隔水管动力学分析 ……………………………………… 103

3.7.3 钻井隔水管设计准则 ……………………………………………… 106

第4 章深水完井测试设计技术 ……………………………………………………… 109

4.1 深水完井 ……………………………………………………………………… 111

4.1.1 深水完井策略和设计 ……………………………………………… 111

4.1.2 深水完井工艺 ……………………………………………………… 116

4.2 深水测试设计………………………………………………………………… 121

4.3 深水测试工艺………………………………………………………………… 123

4.3.1 深水测试模式 ……………………………………………………… 123

4.3.2 深水测试井筒温压分布和水合物生成预测 ……………………… 124

4.3.3 深水测试地面流程动态模拟 ……………………………………… 129

第5章深水钻井液和固井水泥浆 …………………………………………………… 133

5.1 深水环境对钻井液的影响……………………………………………… 135

5.2 深水钻井液体系设计………………………………………………………… 136

5.2.1 适用于深水的钻井液体系 ………………………………………… 136

5.2.2 高盐/PHPA（部分水解聚丙烯酰胺）聚合物钻井液体系 ………… 137

5.2.3 合成基钻井液体系 ………………………………………………… 138

5.2.4 恒流变合成基钻井液体系 ………………………………………… 150

5.2.5 深水钻井液的气体水合物抑制 …………………………………… 154

5.3 深水钻井液性能评价方法及设备 …………………………………………… 156

5.3.1 评价方法的建立 …………………………………………………… 157

5.3.2 深水钻井液低温常压流变性评价 ………………………………… 157

5.3.3 深水钻井液不同温度压力条件下流变性评价 …………………… 158

5.3.4 深水钻井气体水合物生成模拟评价 ……………………………… 160

5.4 深水环境对水泥浆的影响 …………………………………………………… 161

5.5 深水固井水泥浆体系 ………………………………………………………… 162

5.5.1 适用于深水钻井的固井水泥浆体系 ………………………………163

5.5.2 深水特殊环境固井水泥浆体系 …………………………………… 167

5.6 深水水泥浆设计与评价 ……………………………………………………… 181

5.6.1 深水水泥浆设计和实验原则及方法 ……………………………… 181

5.6.2 深水固井水泥浆评价设备与方法 ………………………………… 182

5.7 深水水泥浆体系固井技术工艺及措施…………………………………… 188

5.7.1 固井技术措施 ……………………………………………………… 188

5.7.2 固井作业流程 ……………………………………………………… 188

5.7.3 深水固井注意事项 ………………………………………………… 189

第6章深水钻井应急救援技术 ……………………………………………………… 191

6.1 井喷早期智能预警技术 ……………………………………………………… 193

6.2 水下井口失控应急封堵技术 ………………………………………………… 194

6.3 深水救援井技术 ……………………………………………………………… 198

参考文献………………………………………………………………………………… 202
内容简介:
本书主要介绍了深水钻完井的关键技术、装备、设计和作业技术。全书分为６章，首先概述了与陆地和浅水浅完井相比，深水钻完井的特殊性；接着主要介绍了深水钻完井设计的特殊装备、深水钻井设计的特殊考虑和应对方法，以及深水完井测试的设计方法和流程；然后主要介绍了深水对钻井液／水泥浆体系和作业的特殊设计要求；*后主要介绍了深水应急处置方案和关键技术装备。
通过阅读本书，技术人员可以了解深水钻完井面临的技术挑战和作业风险点，并有助于在工程设计和现场作业期间解决实际生产中的问题。
作者简介:
丛书主编曾恒一，中国工程院院士，主持设计我国第一代自升式钻井平台，获首届国家科技进步二等奖；主持设计我国第一艘新型单点系泊浮式生产储油船，获国家科技进步一等奖；主持我国第一艘，也是世界最先进的第六代、3000米水深半潜式钻井平台——“海洋石油981”的前期研究与概念设计，获国家科技进步特等奖集体奖。主持国家科技重大专项“海洋深水油气田开发工程技术”项目。获“中国工程设计大师”称号。主编许亮斌，中国海油技术研发中心首席工程师。在深水工程、深水钻井和天然气水合物开发等领域，承担了多项国家重大专项课题、国家863课题。依托这些课题，中国海油加大深水油气田开发工程技术研究力度，使深水平台技术、深水管道和立管技术等领域的研究都取得了初步突破。其在深水隔水管分析设计关键技术上的突破在于，成功“掐”住了深水钻井开发的咽喉——深水隔水管，形成了深水钻井的特色技术，填补了国内空白。
目录:
第1章概述 ……………………………………………………………………………… 1

1.1 深水钻完井技术现状…………………………………………………………… 3

1.2 深水钻完井面临的挑战 ………………………………………………………… 4

1.2.1 水深 …………………………………………………………………… 4

1.2.2 海底低温 ………………………………………………………………6

1.2.3 浅层气及浅水流 ……………………………………………………… 6

1.2.4 水合物 …………………………………………………………………9

1.2.5 孔隙压力与破裂压力安全窗口窄 ……………………………… 10

1.2.6 深水井控……………………………………………………………11

1.2.7 环保 …………………………………………………………………… 13

第2 章深水钻井装备 ………………………………………………………………… 15

2.1 深水钻井装备特殊要求 ……………………………………………………… 17

2.2 关键深水钻井装备 …………………………………………………………… 18

2.2.1 深水钻机……………………………………………………………… 18

2.2.2 隔水管系统…………………………………………………………… 26

2.2.3 水下防喷器系统 ……………………………………………………… 37

2.2.4 深水测试系统 ………………………………………………………… 44

2.2.5 水下井口与采油树 …………………………………………………… 47

2.3 特殊深水钻井装备 …………………………………………………………… 51

2.3.1 快速混浆装置系统 …………………………………………………… 51

2.3.2 双梯度钻井系统………………………………………………………… 52

2.3.3 井底恒压钻井系统 …………………………………………………… 56

2.3.4 水下井口切割回收工具 ……………………………………………… 58

第3章深水钻井设计 ………………………………………………………………… 63

3.1 浅表层地质灾害控制技术 …………………………………………………… 65

3.1.1 浅层地质灾害影响…………………………………………………… 65

3.1.2 浅层地质灾害预测方法 ……………………………………………… 65

3.2 表层钻井设计和作业技术 …………………………………………………… 67

3.2.1 深水表层钻井设计 ……………………………………………… 67

3.2.2 深水表层作业风险及应对措施 ……………………………………… 70

3.3 深水地层孔隙压力预测技术 ………………………………………………… 71

3.3.1 孔球压力预测的Bryant 方法 …………………………………… 71

3.3.2 孔障压力预测的 Alixant方法 ………………………………………72

3.3.3 孔隙压力预测的Eaton 方法 ………………………………………… 73

3.3.4 孔隙压力预测的Holbrook 方法 …………………………………… 74

3.3.5 孔隙压力预测的Dutta 方法 ………………………………………… 75

3.3.6 孔隙压力预测的 Bowers方法 ……………………………………… 76

3.3.7 孔隙压力预测的简易方法………………………………………………79

3.3.8 孔隙压力预测模型优选 ……………………………………………… 79

3.4 深水井身结构设计技术 ………………………………………………………… 80

3.4.1 钻井中裸眼安全的压力约束条件 …………………………………… 80

3.4.2 井身结构设计方法 …………………………………………………… 81

3.4.3 井身结构关键设计参数 ……………………………………………… 83

3.4.4 各层套管下深设计 …………………………………………………… 87

3.5 深水钻井水力学设计技术 …………………………………………………… 89

3.5.1 深水钻井动态当量循环密度计算方法 …………………………… 89

3.5.2 大直径隔水管水力学及携岩能力计算 ………………………………… 94

3.6 深水钻井井涌和井控技术 …………………………………………………… 97

3.6.1 深水井控安全余量 …………………………………………………… 97

3.6.2 压井程序 ……………………………………………………………… 98

3.7 深水钻井隔水管设计技术 …………………………………………………… 99

3.7.1 隔水管数学模型及其力学分析 …………………………………… 100

3.7.2 深水钻井隔水管动力学分析 ……………………………………… 103

3.7.3 钻井隔水管设计准则 ……………………………………………… 106

第4 章深水完井测试设计技术 ……………………………………………………… 109

4.1 深水完井 ……………………………………………………………………… 111

4.1.1 深水完井策略和设计 ……………………………………………… 111

4.1.2 深水完井工艺 ……………………………………………………… 116

4.2 深水测试设计………………………………………………………………… 121

4.3 深水测试工艺………………………………………………………………… 123

4.3.1 深水测试模式 ……………………………………………………… 123

4.3.2 深水测试井筒温压分布和水合物生成预测 ……………………… 124

4.3.3 深水测试地面流程动态模拟 ……………………………………… 129

第5章深水钻井液和固井水泥浆 …………………………………………………… 133

5.1 深水环境对钻井液的影响……………………………………………… 135

5.2 深水钻井液体系设计………………………………………………………… 136

5.2.1 适用于深水的钻井液体系 ………………………………………… 136

5.2.2 高盐/PHPA（部分水解聚丙烯酰胺）聚合物钻井液体系 ………… 137

5.2.3 合成基钻井液体系 ………………………………………………… 138

5.2.4 恒流变合成基钻井液体系 ………………………………………… 150

5.2.5 深水钻井液的气体水合物抑制 …………………………………… 154

5.3 深水钻井液性能评价方法及设备 …………………………………………… 156

5.3.1 评价方法的建立 …………………………………………………… 157

5.3.2 深水钻井液低温常压流变性评价 ………………………………… 157

5.3.3 深水钻井液不同温度压力条件下流变性评价 …………………… 158

5.3.4 深水钻井气体水合物生成模拟评价 ……………………………… 160

5.4 深水环境对水泥浆的影响 …………………………………………………… 161

5.5 深水固井水泥浆体系 ………………………………………………………… 162

5.5.1 适用于深水钻井的固井水泥浆体系 ………………………………163

5.5.2 深水特殊环境固井水泥浆体系 …………………………………… 167

5.6 深水水泥浆设计与评价 ……………………………………………………… 181

5.6.1 深水水泥浆设计和实验原则及方法 ……………………………… 181

5.6.2 深水固井水泥浆评价设备与方法 ………………………………… 182

5.7 深水水泥浆体系固井技术工艺及措施…………………………………… 188

5.7.1 固井技术措施 ……………………………………………………… 188

5.7.2 固井作业流程 ……………………………………………………… 188

5.7.3 深水固井注意事项 ………………………………………………… 189

第6章深水钻井应急救援技术 ……………………………………………………… 191

6.1 井喷早期智能预警技术 ……………………………………………………… 193

6.2 水下井口失控应急封堵技术 ………………………………………………… 194

6.3 深水救援井技术 ……………………………………………………………… 198

参考文献………………………………………………………………………………… 202

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