Q/SY
中国石油天然气集团公司企业标准
Q/SY 02029—2018
控压钻井设计方法
Design methods for managed pressure drilling
2018一12 —25 发布
2019一02一01实施
中国石油天然气集团有限公司 发布 Q/SY 02029—2018
目 次
前言范围
II
1
2 规范性引用文件 3 术语和定义 4基础资料及设计内容
4.1 基础资料 4.2设计内容
5控压参数设计
5.1 安全密度窗口计算 5.2 并底当量密度计算 5.3水力学计算或水力学模拟 5.4控压参数确定 5.5 起下钻井底压力平衡方式选择
2
6设备及工具选型、井场布局及连接设计
6.1 设备及工具选型 6.2 地面设备布局 6.3 设备与现场设备连接
.
7作业流程设计
7.1控压钻井准备工作 7.2 正常钻进、起钻、下钻、接单根或立柱、换胶芯作业流程 7.3应急情况处理时的基本工作流程 7.4终止控压钻井操作程序人员配备及岗位职责设计
8
9 变更设计 10 HSE要求附录A (资料性附录) 控压钻井水力参数计算表附录B (资料性附录) 井口控压值一井底当量密度图附录C（资料性附录） 控压参数设计表 Q/SY 02029—2018
前 言
本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则
起草。
本标准由中国石油天然气集团公司标准化委员会石油工程技术专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准主要起草单位：钻井工程技术研究院。 本标准参加起草单位：渤海钻探工程有限公司、塔里木油田公司。 本标准主要起草人：许朝辉、郭庆丰、王瑛、刘伟、马金山、腾学清、宋周成、凤亮、赵莉
萍、黄强、段永贤、齐金涛。
II Q/SY 02029—2018
控压钻井设计方法
1范围
本标准规定了控压钻井设计所需的基础资料，控压参数设计、设备及工具选型、作业流程、变更设计等设计内容和方法。
本标准适用于采用地面回压式控制方式的控压钻井设计。
规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T3836.1 爆炸性环境　第1部分：设备　通用要求 GB/T31033 石油天然气钻井井控技术规范 SY/T 5087 硫化氢环境钻井场所作业安全规范 SY/T 5225 石油天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程 SY/T 5466 钻前工程及井场布置技术要求 SY/T5974 钻井井场、设备、作业安全技术规程 SY/T 6202 钻井井场油、水、电及供暖系统安装技术要求 SY/T6276一2014石油天然气工业健康、安全与环境管理体系 SY/T 6277 硫化氢环境人身防护规范 SY/T6543.1一2008欠平衡钻井技术规范第1部分：液相 SY/T6613—2005钻井液流变学与水力学计算程序推荐作法 Q/SY1630—2014控压钻井作业规程
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
井口控压值surfaceback-pressure 用控压钻井设备控制井口而产生的环空井口压力值。在钻井泵开启且井筒内有钻井液循环时称为
循环控压值，在钻井泵停止运转且井筒内钻井液没有循环时称为非循环控压值
4基础资料及设计内容 4.1基础资料 4.1.1 1邻井资料
地层孔隙压力、地层破裂压力、钻井液使用情况、井壁稳定性资料和试油气情况等。
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4.1.2 设计井资料
地质设计、钻井工程设计、井场布局、HSE对本井的要求等 4.2 设计内容
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应包括以下内容： a）控压参数设计。 b）设备及工具选型、井场布局及连接设计。 c）作业流程设计。 d）人员配备及岗位职责设计。 e）变更设计。 f）QHSE设计。
5控压参数设计 5.1安全密度窗口计算
从本井地质设计中获取地层孔隙压力、破裂压力、漏失压力、塌压力，确定安全密度窗口。 5.2井底当量密度计算
并底当量密度的计算宜按SY/T6613一2005第7章进行计算。
5.3水力学计算或水力学模拟
按照以下步骤进行水力学计算或进行水力学模拟： a）控压井段按间隔100m～500m细分成若干段，对这些细分段节点处分别进行控压参数计算。 b）对钻头在各细分段的节点处对应的井深进行水力计算或水力学模拟，即用设计的钻柱结构
井身结构、钻井液性能、钻进参数及其他相关参数进行水力学计算和模拟。各工况下不同钻头位置控压钻井水力参数计算表参见表A.1。
c）通过水力学计算或水力学模拟得到不同位置、不同工况（循环、不循环）、不同排量、不同钻
并液密度下不同并口控压值所对应的并底当量密度，绘制并口控压值一并底当量密度曲线图 (参见图B.1)。
5.4控压参数确定 5.4.1确定井口控压值和钻井液密度区间
根据5.3得到的一系列的曲线图及以下原则确定控压井段井口控压值与相应的钻井液密度区间： a）地层压力的临界约束。 b）控压井深的最低循环压耗。 c）根据过平衡、近平衡还是欠平衡钻井的需要确定井底压力区间。 d）井口设备的最大承压能力。 e）套管抗内压强度的80%。 f）旋转防喷器最大动平衡额定压力的70%。
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5.4.2确定其他控压参数
确定了井口控压值和相应的钻井液密度区间之后，得到井底压差、井底当量密度、循环控压值和非循环控压值等控压参数。控压参数设计表参见表C.1。 5.5起下钻井底压力平衡方式选择
5.5.1加重钻并液帽平衡井底压力作业
在控压钻井施工过程中，设计合适的加重钻井液帽控制井筒压力。设计方法宜按照Q/SY1630一2014 中6.3的规定执行。 5.5.2套管阀平衡井底压力作业
采用加重钻井液帽的方式平衡井底压力时有施工困难时，宜选择安装套管阀的作业方式。
6设备及工具选型、井场布局及连接设计
6.1设备及工具选型
设计中依照排量、压力等级、控压精度综合考虑选择地面设备和井下工具。控压钻井设备及
工具包括：旋转防喷器、自动节流控制管汇、自动控制系统、钻具正回阀和液气分离器。根据需求选择的设备及工具包括：回压补偿装置、随钻压力测量仪（PWD）。控压钻井设备不能代替井控设备。
6.1.1旋转防喷器
旋转防喷器按照SY/T6543.1一2008中11.1的规定执行。 6.1.2自动节流控制管汇
自动节流控制管汇的控压精度应满足作业的需求。其他要求宜按照Q/SY1630一2014中5.1.4的
规定执行。 6.1.3自动控制系统
配备自动控制系统。具体要求宜按照Q/SY1630一2014中5.1.4的规定执行。
6.1.4钻具止回阀
在控压钻井的井底钻具组合中应包括至少1个钻具止回阀。在特殊井如水平井的井底钻具组合中应包括至少2个钻具止回阀。 6.1.5回压补偿装置
按照以下原则选择回压补偿装置或者自动分流装置： a）选用回压补偿泵，其排量和压力应满足控压钻井作业需求。其他相关要求应符合SY/T5974一2014
的规定。 b）选用自动分流装置，其压力等级、通径大小和控制精度应能满足控压钻井作业需求。
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6.1.6随钻压力测量仪
井底钻具组合中宜选用随钻压力测量仪（PWD）进行随钻环空压力的测量与监控。PWD工具应满足井底压力和温度的要求，其测量精度应满足控压钻井的要求。 6.2地面设备布局
地面设备布局设计应综合考虑井场范围，保证各工序钻井配套设备能够正常摆放。具体要求应按照SY/T5974和SY/T5466之规定执行。 6.3设备与现场设备连接
对控压钻井设备之间及控压钻井设备与井队设备之间进行连接设计，设计应满足SY/T5974的规定。
7作业流程设计 7.1控压钻井准备工作
设计中分别对安装、技术交底、设备试压与调试做出要求。具体要求宜按照Q/SY1630一2014 中7.1至7.4的规定执行。 7.2正常钻进、起钻、下钻、接单根或立柱、换胶芯作业流程
设计中分别对正常钻进、起钻、下钻、接单根或立柱、换胶芯等工况的作业流程做出要求，具体要求宜按照Q/SY1630—2014中7.7至7.11的规定执行。 7.3应急情况处理时的基本工作流程
设计中至少包括井漏、井涌/溢流、套压异常升高、通信失效、控制系统失效、回压泵系统失效节流阀堵塞、PWD失效、钻具止回阀失效等工况的基本工作流程。具体要求宜按照Q/SY1630一2014 第8章的规定执行。若钻遇有毒有害气体地层，应立即转为过平衡控压钻井方式作业。在所有应急处理的工作流程中，不能用控压钻井设备代替井控设备进行井控作业。 7.4终止控压钻井操作程序
在设计中体现控压钻井终止条件和终止操作程序，具体要求宜按照Q/SY1630一2014第9章的规定执行。
8人员配备及岗位职责设计
在设计中应明确控压钻井作业人员和职责。
9变更设计
设计中应明确规定控压钻井变更设计需履行的程序。
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