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摘 要：本文探讨了气举法双梯度钻井的设备组成，气举法双梯度钻井的优势，深水中与传统隔水管系统对比，研发一套具有自主知识产权的深水双梯度钻井技术和装备，为双梯度钻井技术在我国深水油气田的应用提供必要的技术支持。
关键词：隔水管 气举 双梯度 钻井
隔水管气举（简称气举法）是一种开发较早的双梯度钻井技术，它是通过向海底防喷器以上的隔水管管段注入氮气或者空气，从而减小隔水管内的钻井液密度，在井眼环空和隔水管环空形成两个不同的流体密度，使隔水管底部的压力等于甚至低于泥线处海水的静水压力，以此实现双梯度钻井。这种注气系统可以是全自动的，在向钻柱泵送非充气钻井液的同时，可使海底井口处的压力等于泥线处海水的静水压力。其结果是，套管鞋处的有效钻井液密度低于钻深处的有效钻井液密度，与常规深水钻井设计相比，能够减少套管层数。
一、气举法双梯度钻井的设备组成
气举法双梯度钻井所用设备与传统隔水管钻井设备比较接近，其水下部分除了隔水管、防喷器组、节流管线等常规设备外，唯一的不同就是增加了注气管线（参见图1）、注入接头等。如果采用的是注氮气方案，所需要的海面专用设备主要包括：制氮设备、位于海面隔水管上的旋转控制头、隔水管专用节流装置、大功率钻井液-氮气分离装置等。
美国路易斯安那大学（LSU）和巴西国家石油公司（Petrobras）共同研发了LSU隔水管注气举升双梯度钻井技术，典型气举系统见图1。将气体（空气、氮气、天然气）压缩输送到海底并注入隔水管底部以降低隔水管环空中的钻井液密度。该系统的主要设备包括：制氮充氮设备、注入管线、注入接头以及井口控制、地面处理设备。制氮充氮设备主要包括空气处理系统、氮气分离系统和氮气增压系统。
二、气举法双梯度钻井的优势
气举法双梯度钻井具有如下优势：①气举法和欠平衡鉆井在实现机理上有一定的相似性，而欠平衡钻井技术的研究与应用目前已经成熟，所以气举法在技术原理上具有较为成功的参考依据；②它与传统单梯度的隔水管钻井相比，不需要对钻井设备作太多的改动，只需要添加一套氮气分离设备、一套注气附加管线和一台注气泵，对于成本高昂的深水钻井来说，这就大大节省了设备改造上的资金投入。据估计，应用隔水管气举法时，至少能降低9%的成本，大部分情况下可以降低17%到24%。
三、深水中与传统隔水管系统对比
在水深超过2000m时，许多著者已经讨论了与传统隔水管钻井相关的问题，但并没有局限于以下部分：
长隔水管导致的甲板空间限制；极长的隔水管和隔水管内包含的大量泥浆导致的庞大甲板载荷；作用在隔水管上的海流造成的井位保持问题；填充隔水管的泥浆成本；深水泥线以下更深的地质学目标；实现目标深度所需要的大量套管呈现出的运行大直径生产管道的能力。在通过使用海底泵送系统而实现的RL和双梯度应用中，这些与传统海洋隔水管相关的问题，大多数被最小化或消除。在指出与传统海洋隔水管系统相关的问题时，这些作者也讨论了DGD和泥浆举升系统的优点，其中的一些优点如下所示：
需要更少的钻井泥浆；更好的井位保持；可以升级更小的第二代和第三代浮式钻井船以在深水中钻井，提高了深水钻井中钻井船的可用性；以更少的套管满足地质学目标的能力，允许足够大直径的生产管道以较高的生产速度生产，使得井更具有经济性；减少钻井时间。
尽管DGD最小化或消除了与传统隔水管钻井相关的许多问题，但是这种非传统钻井系统也存在许多缺点，并且限制了DGD的应用。到目前为止，仅仅只有一个双梯度钻井记录，导致了工作人员使用这些系统的有限经验。因为DGD仅仅有限地使用，以研制程序和设备的可靠性和耐久性的证据是有限的。
四、结束语
双梯度钻井技术的研究在我国还处于起步阶段，前期工作主要是跟踪国外双梯度钻井各种方案的最新进展，研究其技术原理和相关配套技术，以期能提出适合我国深水油气开发的双梯度钻井技术方案以及装备方案，研发一套具有自主知识产权的深水双梯度钻井技术和装备，为双梯度钻井技术在我国深水油气田的应用提供必要的技术支持。
参考文献：
[1]殷志明，陈国明，许亮斌，蒋世全.采用双梯度钻井优化深水井井身结构[J].天然气工业.2006（12）
[2]杨树东.深水双梯度钻井空心球注入与分离技术研究[D].中国石油大学2007
关键词：隔水管 气举 双梯度 钻井
隔水管气举（简称气举法）是一种开发较早的双梯度钻井技术，它是通过向海底防喷器以上的隔水管管段注入氮气或者空气，从而减小隔水管内的钻井液密度，在井眼环空和隔水管环空形成两个不同的流体密度，使隔水管底部的压力等于甚至低于泥线处海水的静水压力，以此实现双梯度钻井。这种注气系统可以是全自动的，在向钻柱泵送非充气钻井液的同时，可使海底井口处的压力等于泥线处海水的静水压力。其结果是，套管鞋处的有效钻井液密度低于钻深处的有效钻井液密度，与常规深水钻井设计相比，能够减少套管层数。
一、气举法双梯度钻井的设备组成
气举法双梯度钻井所用设备与传统隔水管钻井设备比较接近，其水下部分除了隔水管、防喷器组、节流管线等常规设备外，唯一的不同就是增加了注气管线（参见图1）、注入接头等。如果采用的是注氮气方案，所需要的海面专用设备主要包括：制氮设备、位于海面隔水管上的旋转控制头、隔水管专用节流装置、大功率钻井液-氮气分离装置等。
美国路易斯安那大学（LSU）和巴西国家石油公司（Petrobras）共同研发了LSU隔水管注气举升双梯度钻井技术，典型气举系统见图1。将气体（空气、氮气、天然气）压缩输送到海底并注入隔水管底部以降低隔水管环空中的钻井液密度。该系统的主要设备包括：制氮充氮设备、注入管线、注入接头以及井口控制、地面处理设备。制氮充氮设备主要包括空气处理系统、氮气分离系统和氮气增压系统。
二、气举法双梯度钻井的优势
气举法双梯度钻井具有如下优势：①气举法和欠平衡鉆井在实现机理上有一定的相似性，而欠平衡钻井技术的研究与应用目前已经成熟，所以气举法在技术原理上具有较为成功的参考依据；②它与传统单梯度的隔水管钻井相比，不需要对钻井设备作太多的改动，只需要添加一套氮气分离设备、一套注气附加管线和一台注气泵，对于成本高昂的深水钻井来说，这就大大节省了设备改造上的资金投入。据估计，应用隔水管气举法时，至少能降低9%的成本，大部分情况下可以降低17%到24%。
三、深水中与传统隔水管系统对比
在水深超过2000m时，许多著者已经讨论了与传统隔水管钻井相关的问题，但并没有局限于以下部分：
长隔水管导致的甲板空间限制；极长的隔水管和隔水管内包含的大量泥浆导致的庞大甲板载荷；作用在隔水管上的海流造成的井位保持问题；填充隔水管的泥浆成本；深水泥线以下更深的地质学目标；实现目标深度所需要的大量套管呈现出的运行大直径生产管道的能力。在通过使用海底泵送系统而实现的RL和双梯度应用中，这些与传统海洋隔水管相关的问题，大多数被最小化或消除。在指出与传统海洋隔水管系统相关的问题时，这些作者也讨论了DGD和泥浆举升系统的优点，其中的一些优点如下所示：
需要更少的钻井泥浆；更好的井位保持；可以升级更小的第二代和第三代浮式钻井船以在深水中钻井，提高了深水钻井中钻井船的可用性；以更少的套管满足地质学目标的能力，允许足够大直径的生产管道以较高的生产速度生产，使得井更具有经济性；减少钻井时间。
尽管DGD最小化或消除了与传统隔水管钻井相关的许多问题，但是这种非传统钻井系统也存在许多缺点，并且限制了DGD的应用。到目前为止，仅仅只有一个双梯度钻井记录，导致了工作人员使用这些系统的有限经验。因为DGD仅仅有限地使用，以研制程序和设备的可靠性和耐久性的证据是有限的。
四、结束语
双梯度钻井技术的研究在我国还处于起步阶段，前期工作主要是跟踪国外双梯度钻井各种方案的最新进展，研究其技术原理和相关配套技术，以期能提出适合我国深水油气开发的双梯度钻井技术方案以及装备方案，研发一套具有自主知识产权的深水双梯度钻井技术和装备，为双梯度钻井技术在我国深水油气田的应用提供必要的技术支持。
参考文献：
[1]殷志明，陈国明，许亮斌，蒋世全.采用双梯度钻井优化深水井井身结构[J].天然气工业.2006（12）
[2]杨树东.深水双梯度钻井空心球注入与分离技术研究[D].中国石油大学2007