图2：水深于温度的关系图

　　随着水深的增加，钻井环境的温度也越来越低，通常深海海底的温度只有2-3℃或更低(见图2)，而海床和浅部地层的温度通常也比较低，这会给钻井作业带来很多问题。当钻井液遇到低温时，其流变性会变差，粘度和切力上升，甚至发生低温胶凝，使当量循环密度变大，从而限制了泥浆循环速度，导致井眼清洁情况变差。开泵或起下管柱时也会产生过大的激动压力和抽吸压力，在密度窗口窄的情况下更容易引发井漏，井涌等事故，另外由于过大的激动和抽吸压力也限制了起下钻速度，延长了作业时间。一般油基或合成基对温度的敏感性要高于水基泥浆。

　　低温还会对固井产生影响，在顶替和候凝过程中水泥浆温度会变低，低温导致其水化速率降低，抗压强度发展变慢，从而使固化候凝时间延长，在存在地层流体的情况下更容易发生窜流，使固井质量变差。如果水泥没有达到一定的抗压强度而释放表层套管，会导致套管下陷等问题。另外在低温环境下还会形成水合物，对泥浆性能和固井施工都会有不同程度的影响。所以前期要建立准确的海水和地层温度剖面，并选择适应低温的钻井液和固井水泥浆体系，要针对低温环境进行严格的数值模拟和室内模拟试验，优化流变参数，使其各种性能满足低温环境及深海钻井的要求。

浅层地质危害[4] [6]

　　图6 浅水流示意图

　　深海浅部地层由于缺乏上部压实作用，以及沉积速度和含水量的不同，通常胶结性很差，疏松的海床和浅部地层，容易引起井漏、井塌、套管下陷、井口或防喷器组偏斜问题。如果选用水力喷射下表层套管，土壤的抗剪切强度可能较低，将无法给套管提供足够的支撑力，导致喷射钻井失败。

　　浅水流也是深水钻井遇到的比较普遍的问题，通常存在于泥面以下100 - 750m，钻遇时易发生井涌，在不压漏地层的情况下，可以通过提高泥浆比重进行控制。浅水流进入井眼后，会破坏地层的强度并导致井塌或砂埋井眼，上窜到泥面会对井口海床造成冲蚀等破坏，使地层无法支持井口和导管结构。浅水流会严重影响浅层固井作业，容易引起水窜，使固井质量较差，甚至会导致井眼报废。

　　通过对缅甸海上邻井资料和地震资料的分析，发现该区域地质情况比较复杂，存在不同程度欠压实和泥火山现象，所以要对浅层地质危害格外重视，确定初步井位后，应加强对地震资料的分析，并实施井位海底勘察，包括海底测绘，海底取样和地震调查等，对浅层地质危害进行评价和风险，为钻井设计提供依据。如果证实浅层存在浅层气、浅水流及水合物等危害，须变更井位。钻井施工时可以通过提前钻小尺寸领眼来检验是否存在浅层地质危害;钻井设计时考虑备用一层套管，封隔浅部异常地层;浅层钻进时还要使用MWD/LWD/PWD监测地层情况，及时判断是否钻遇浅水流和水合物地层，以便采取有效措施;并随时用ROV在海底检查浅层水流和浅层气情况。浅层固井时要使用低密度(1.4-1.6SG)水泥浆，防止压漏地层，设计阶段和施工前都要对水泥浆进行严格室内试验，另外可以考虑进行顶部补注水泥作业，从而保证浅层固井质量。 防喷器系统和井控问题[4]

　　1、BOPs(防喷器)及控制系统问题

　　深水钻井作业通常采用框架结构的水下BOPs系统，整个结构又大又重，在起下的过程中，容易出现送入设备或隔水导管松动、断开等安全问题，安放到海底后，松软的海床也可能无法给BOPs提供足够的支撑。BOPs上部的LMRP(底部隔水管链接装置)接头要具备可靠的应急断开的功能，BOPs下部连接井口的接头要具有挠性，但在恶劣海况条件下，这些接头往往是一个薄弱环节。作业时如果形成水合物，也会破坏这些接头部位，使断开功能失效，还会堵塞压井、节流管线，破坏BOPs控制系统功能，给井控带来风险。

　　深水的BOP控制系统要求快速、精确，所以一般采用电动液压多元控制系统，该系统非常复杂，通常液压部分的故障要多于电力部分。所以一般在海底安放两套独立的控制系统，一套作为备用，并安装ROV启动的应急控制盘，特殊情况下可以进行BOP闸板的应急开关。对于深水钻井，最大的停工事件之一是因为故障把隔水管和海底防喷器完全提出水面，这种故障的化费将是巨大的，所以要确保防喷器设备工作的可靠性和安全性，要对BOP组及控制系统进行严格出厂测试，模拟环境测试和地面试压等测试，这是保证其在水下能正常工作的前提。

　　2、井控问题[6]

　　深水钻井的井控问题历来是困扰作业者和承包商的难点。对于气井钻井来说，气体的上升速度快，井控反应时间短，所以井涌的早期发现显得特别重要。而随着水深的增加，隔水管更长，船体也会存在较大的起伏，在这种情况下，使井涌监测的准确性降低。如果地层存在“反吐”现象，这容易和真正的井涌发生混淆，必须通过经验进行有效的区分。

　　如果采用油基泥浆，地层气体还会溶解在泥浆中，运移的过程中不容易检测到，当运移到海面附近时体积会突然增大数百倍，会造成井喷等恶性事故。当发生井涌并关井后，也很难避免气体进入防喷器和隔水管，这些气体很难进行清除和控制，只能允许其在隔水管内膨胀，当循环到海面以上，气体的体积将增大数十倍或上百倍，容易引起气体爆炸等事故。当隔水管中存在大量气体时，隔水管内外的巨大的压力差也可能会挤毁隔水管。

　　图5深水井涌许可量示意图

　　深水钻井的密度窗口窄和低温等原因也增加了发生井涌和井喷的风险。关井时对地层的反向冲击力容易使地层破裂，因此井涌许可量对比陆地或浅海(见图4)也大幅度降低，另外超长的节流和压井管线中阻力非常高，限制了压井液密度和循环速度。所以需要有丰富深水井控经验的人员进行前期的井控设计，制定适合深水的井涌监测程序，井控作业程序，BOP测试程序，以及井控应急计划等。

水合物问题[5] [10]

　　图1 深海中生成水合物的潜在区域

　　水合物是在高压和低温条件下由水和轻质气体形成的冰状混合物，如果压力足够，它们甚至可以在20-30℃的温度条件下形成。深海海底较高的静水压力和较低的环境温度增加了生成气体水合物的可能性(见图1)。通常有两种形式的水合物会对深水钻井产生影响，一种是地层中已存在的水合物，另一种是由地层中的气体在高压低温条件下与水结合生成的水合物。

 2/3   首页 上一页 1 2 3 下一页 尾页