钻井技术论文范文第1篇
1 旋冲钻井技术的原理及其特点
旋冲钻井技术是在普通旋转钻井技术的基础上发展起来的, 主要利用加上的冲击器实现旋冲钻井。冲击器被当作是井底的一种动力机械, 冲击器的安装位置一般情况下在井底钻头的上端或者是岩心管的上端, 其主要依靠钻井液或者高压气体的推动, 实现活塞冲锤的上下运动, 从而对钻头产生撞击, 在静压旋转、冲击动载的联合作用之下, 钻头就可以将岩石击碎, 在这个过程中, 冲击动载可以扩张岩石中存在的裂隙, 并使其形成大体积、大面积的破碎现象, 实现了岩石破碎速度的加快。
旋冲钻井技术的主要特点包括:第一, 实现岩石的破碎, 主要是通过受钻头回转刮削、冲击压入的联合作用;第二, 因为达到了高频冲击破碎的形式, 从而使旋冲钻井的碎岩时间非常短, 硬地层硬岩的岩性变化也不会对岩石破碎效果造成很大的影响, 此外, 由于钻头上不容易出现偏斜力矩, 所以旋冲钻井形成的井眼质量比较好;第三, 硬度比较高的岩石, 一般情况下旋冲钻井不会对其进行研磨破碎, 而是会进行体积破碎, 所以其钻井效率更高;第四, 旋冲钻井实现了对岩石的高频冲击破碎, 因此相对减少了岩石对钻头产生的研磨, 从而在一定程度上延长了钻头的寿命;第五, 由于旋冲钻井实现岩石的破碎, 主要是通过受钻头回转刮削、冲击压入的联合作用, 因此, 在实际进行钻进的过程中, 不需要采用过高的转速、钻压, 从而可以在一定程度上改善钻柱的受力情况。
2 石油钻井中旋冲钻井技术的应用
在石油钻井中, 旋冲钻井技术的应用领域可以分为三个发展方向。首先是冲击器的应用, 其应用主要是从小直径的冲击器发展变化为大直径的冲击器, 从而实现了向多工艺、系列化方向的发展。在石油钻井中, 冲击器需要将硬地层中的硬岩击碎, 因此, 应当保证冲击器的使用寿命比较长, 对于一些超过3000 米的井段来说, 还要加大对冲击器使用方式的研究, 以不断提高冲击器使用的可靠性, 延长其使用寿命, 以促进石油深井开采的进一步发展。其次是应当加强对配套技术的研究, 主要是钻头, 应当选择高技术含量的、更合适的钻头, 以促进钻进效率的提高。最后, 应当致力于促进冲击器可应用范围的不断扩大。使其从适用于直井逐渐向着适用于定向井发展, 同时也可以通过利用现代计算机技术, 进行参数计算, 在对冲击器的操作规律有一个全面地掌握之后, 不断对冲击器的各种信息、参数进行调整, 保证其能够得到高效应用。
3旋冲钻井技术的发展
3.1 液动旋冲钻井技术
液动旋冲钻井主要是利用牙轮喷射钻井液、高压水实现钻进, 其驱动介质主要有两类, 一类是水, 另一类是高压油, 此类旋冲钻井技术具有相对较好的应用前景与效果。液动旋冲钻井技术主要是通过驱动水力介质, 实现旋冲钻井, 其所产生的能量相对来说比较高, 但是设备运行所消耗的燃料却比较低, 动力也相对来说较小。但就目前来说, 该种技术的应用相对较少, 钻井液是液动旋冲钻井中的主要驱动介质, 其在岩石冲击下可以形成比较大的力量。在我国的研究与开发中, 这种内流体钻井的开发与应用得到了广泛赞同, 其于国外阀式液动冲击器具有一定的相似性。
3.2 气动旋冲钻井技术
气动旋冲钻井主要是通过利用压缩空气实现钻井, 这种技术在采矿行业中得到了比较广泛地应用。根据配气方式, 可以将其分为两类, 一类是有阀式, 另一类是无阀式。有阀式主要是通过利用压缩空气产生的上下推动作用, 实现调节与控制;无阀式主要是通过利用活塞、缸体侧壁上的往复运动实现对系统的控制。但是, 压缩空气密度相对来说比较低, 因此气柱压力也较小, 从而导致岩石极易出现破碎现象。在井底干净的前提下, 若风速较高, 岩石碎屑就会发生重复破碎。此外, 气动旋冲钻井的效率比较高, 既可以通过利用压缩成为单一介质, 还可以在类型不同的气液下使用介质。虽然其具有钻井效率较高的优势, 但是, 气动旋冲钻井技术仍旧受到成本较高、技术繁琐等因素的限制, 其在研究与应用上, 尚处于初级阶段, 目前无法被广泛地应用到实际石油钻井中。
4 结语
综上所述, 旋转钻井技术在石油钻井中的有效应用, 既有利于降低钻井的成本, 也可以提高井身质量, 因此, 应当不断加强对旋转钻井技术的研究, 以促进石油钻井的进一步发展。
摘要：随着市场经济的迅速发展以及科学技术的不断创新, 我国石油钻井技术得到了巨大进步, 旋冲钻井技术就是一种较为先进的新型石油钻井技术。随着我国对石油能源需求量的逐渐提升, 石油深井开采得到了普遍关注, 为能够更深入的进行地下开采, 必须在技术上实现发展与创新。本篇论文主要对石油钻井中旋冲钻井技术的应用进行了分析与探讨。
关键词：旋冲钻井技术,石油钻井,应用
参考文献
[1] 刘学成.解析液动冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用研究[J].中国石油和化工标准与质量, 2013, 01:162.
[2] 秦晓庆, 刘伟, 李丽, 王超, 潘登雷.旋冲钻井技术在川西硬地层的应用[J].断块油气田, 2013, 04:505~507.
钻井技术论文范文第2篇
摘要：石油钻井行业属于一个高危的行业，而且在近些年也出现了较多的安全事故，对石油钻井工作人员的生命以及财产安全造成了非常大的威胁。必须要重视石油钻井技术的管理，从而确保钻井工作的安全性，尽可能地降低事故发生的概率。本文对新时期石油钻井技术管理进行了简单的研究，并且提出了几点创新的策略，以期给相关人员提供一定的参考。
关键词：新时期;石油钻井;技术管理;创新策略
引言：通过应用石油钻井技术，不光可以确保石油钻井工作的顺利开展，还可以在生产现场的实践检验过程中取得良好的应用效果。为了将石油钻井工作的效率提高上来，必须要加强对石油钻井技术的创新，这样才可以更好地提升石油钻探的效率，更好地满足油田在后期的开采需求，从而让企业获得更高的经济效益。
一、石油钻井技术管理的概述
通过对石油钻井技术进行管理，可以确保石油钻探工作的顺利开展，而且还能够有效地减少石油钻探事故的发生。由于石油钻井属于一种高危的行业，必须要将技术管理工作做好，这样才可以更好地保障钻探人员的生命以及财产安全，并且将石油钻井的效率提高上来，还能够减少石油企业在钻探施工上投入的成本，让企业获得更高的经济效益[1]。在开展石油钻井工作的时候，會受到较多因素的影响，而且钻井作业会存在较高的危险性，假如出现井喷或者是石油钻井平台出现倾斜等情况，就会给工作人员的生命安全带来严重的威胁。为了在进行石油钻井的过程中避免相应的安全事故，必须要做好钻井技术的管理，还得循环地利用压井液。目前钻井技术正在不断地创新以及发展，但是在开展石油钻井的过程并没有有效地应用平衡钻井技术，在使用该技术的时候井底的压力要比地层压力小，这时候地底的流体就会有序地进入到井筒当中，并且还会循环至地面，此外，还会实时地监控压力，运用该技术能够有效地避免出现石油钻井安全事故。与此同时，在进行石油钻探的过程中应用气体钻井技术，能够有效地减轻对储层的污染，不过也具有相应的安全隐患，工作人员需要使用新的科学技术及时地排查安全隐患，从而保障整个钻探工作的顺利开展。
二、石油钻井技术管理的创新策略
（一）顶部驱动钻井技术
在应用旋转井方法的时候，传统的施工方法是将借助钻杆通过转动井下的砖柱，然后再进行旋转钻井，在钻井的过程中转盘的位置处于上面的钻台。而顶部驱动钻井技术在应用的时候直接从井架空间的上部直接旋转钻柱，与钻柱顶部之间是直接连接的，并且沿着井架中的专用轨道来完成钻柱旋转钻井。该技术在应用的时候不光能够循环钻井液，还能够实现上卸扣等各种功能。顶驱钻井装置和传统的钻井模式之间存在着相应的不同，该技术的创新就在于将天车还有转盘间的有限空间进行了充分的利用，而且有效地连接了驱动主体以及提升系统，通过把立根作为单元展开钻井作业，让钻具可以及时地进行旋转，钻井液也得到了有效的循环，使得井下出现卡阻的危险得到了巧妙的化解。通过应用顶部驱动钻井技术，可以在很大的程度上提升钻井的速度，从而更好地确保钻井的质量。通过应用该技术能够节省30%左右的钻井时间，并且能够避免出现卡钻的事故，在一些具有高难度的钻井工程中能够取得非常显著的效果。
（二）定向井钻井技术
定向井和普通直井相比，在井筒的形状上有所差别，定向井钻井技术是井身沿着提前设计好的井斜以及方位钻达至目的层的一种钻井方法。在应用还技术的时候，从井口到井底中间存在一个预定方向的大斜度，能够结合钻井的实际需求将提前设计好这个斜度，最大的斜度能够超过100°。在进行石油勘探以及开发的过程当中，容易受到地质条件以及周边环境的影响，使得很多钻井都无法通过钻直井来达成预期的目的。但是应用定向井钻井技术能够有效地解决这个问题，并且在钻直井的基础上，沿着预定的方向钻达至目的层位，也可以在一个井场还有钻井平台上面钻出斜度不同以及方位不同的多口井[2]。就目前来看，定向井钻井技术在石油勘探开发当中属于一种非常先进技术，不光可以将油气的产量提高上来，还能够降低企业的钻井成本，还可以在一定的程度上实现对环境的保护效果，通过应用该技术能够获得较高的经济效益以及社会效益。
（三）连续管钻井技术
在应用连续管钻井技术的时候，需要把连续管缠绕到连续管钻机上面，然后借助动力系统以及缠绕在滚筒上面的连续管，让马达还有钻头可以通过连续管进行有效的连接，在连续管的作用下，钻井液可以带动井下的马达以及钻头旋转地进行钻进，而且在钻井的过程中进行连续作业。该技术的应用对连续管的质量有着较高的要求，必须要使用高强度以及高韧性的管材，这样才能够让连续管钻井工作顺利地开展。在应用连续管钻井技术的时候，不光能够使用较少的地面设备，而且占地的面积较小，在安装设备的时候比较方便，对于地面条件有限或者是海上的钻井作业来说是比较适用的，并且还能够将钻井的周期有效地缩短，在确保钻井的安全同时还可以提升钻井的速度。
（四）欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术属于一种新兴的技术，通过运用该技术不光能够让井筒处在一个欠平衡的状态，还可以避免钻井液对储层造成相应的影响[3]。通过把欠平衡钻井技术和井控设备有效地结合，能够有效地提高石油钻探的安全性，并且让企业获得更高的经济效益。但是该技术在应用的时候有着较高的要求，必须要围绕着井口实时地进行监控以及管理，假如在钻井的过程中发生看井控溢流等现象，必须要及时地启动井控设备，让钻井工作及时停止，这样才能有效地避免出现井喷事故。
结语：
石油钻井属于一个高危型的行业，必须要对石油钻井技术的管理加强创新，不断地优化石油钻探的技术，并且结合工程的实际情况选择科学的钻井技术，这样才可以将石油钻井的效率提高上来，并且还能有效地避免钻井过程中出现的安全事故，让施工人员的生命安全以及财产安全得到更好的保障，促进石油开采行业的进一步发展。
参考文献
[1]徐鑫，黄薇.石油钻井技术管理创新探讨[J].产业与科技论坛，2020，19（07）：253-254.
[2]江根杰，袁启程.石油钻井技术管理的创新措施与实践[J].化工设计通讯，2019，45（03）：232.
[3]崔文宏.石油钻井技术管理措施的创新实践[J].化工设计通讯，2017，43（09）：235.
塔里木油田 油气田产能建设事业部 新疆巴音郭楞蒙古自治州 841000
钻井技术论文范文第3篇
深水钻井作业与陆地上的石油钻井相比, 其在施工的过程中风险性更高, 工作的过程中对员工的技术的要求也是非常高且成本也非常的贵。虽然其在实际工作的过程中的要求比较的苛刻, 但是对于深水钻井作业来说, 其在工作中所发现的石油地质的储量也是非常高的。这样总体来看深水钻井作业的成本也并不是非常的高。这里所提到的深水井指的是施工的井深要大于400米且不足1500米的海上钻井工程, 平常的对于浅水钻井中所涉及到的钻井工艺及钻井设备不适合在深水钻井中应用。由于在深水钻井中石油勘探开发的困难及其中的危险性, 所以在深井钻井方面的技术将不断的出现, 以便更好的促进深水井的发展[1]。
2 深水钻井所面临的挑战
比较小的破裂梯度。一般情况下, 对于特定深度的岩石来说其破裂压力要随着上覆岩石的压力的增加而增大。然而, 在深水钻井过程中, 随着水深的不断增加, 其上覆岩层压力会被深水中的海水的水柱静压力抵消, 这样其岩石的破裂压力就会随着水深度的增加而变小, 尤其是到了海洋地层的时候其破裂梯度几乎能够达到0。并且随着水深度的增加, 其海底的沉积物的厚度也会增加, 这样就会导致海洋底部表层沉积物的胶结性变的比较差。
在海洋的浅部岩层的年龄比较的轻, 其压实的时间比较的短, 这样就会导致岩层的渗透率比较的高, 就会给深水钻井带来困难, 工作过程中严重的时候甚至会造成井眼的坍塌及海底的沉降, 遇到最坏的情况就是使得油气井报废, 造成极大的经济损失。
页岩层的性质不稳定。在深水钻井作业当中除了会受到其上部地层中浅层的水以及气的影响, 当随着钻井过程的不断进行, 当其钻到其中的不稳定的岩石的时候, 岩层对于水的敏感度会很强。如果在使用水基的钻井液进行钻进这样就会有可能引起一些列的钻井事故。其钻到页岩地层时若出现失控就会引发一些列的问题:使得钻井过程中的井眼发生堵塞、很难进行下套管的工作, 另外还会出现钻井液漏失及相关的地层膨胀的情况。
天然气中的水合物的问题。在深水钻井的过程中, 天然气中的水合物在其中存在着很大的潜在危险。在它生成的时候比较容易结成冰, 这样就会使得其中的管汇发生堵塞。然而在整个的深水钻井过程中天然气的水合物对井控的相关工作影响是最大的, 一方面它可以使得钻井中的相关管线及其防喷器产堵塞;另一方面它能够阻碍钻具的活动, 严重的时候会出现卡钻的情况[2]。
温度梯度的影响。深水钻井的过程中随着水深的不断增加, 其温度也会不断的降低, 在泥线附近的温度能够达到的水温为4摄氏度, 但是随着井筒深度的不断增加其温度会不断的增加, 井筒的深度每增加100米井筒的温度就会增加3摄氏度。当然随着海水深度的不断增加, 其温度不断降低, 由于低温有可能会引起一些列的钻井问题。
3 深水钻井液技术
在深水钻井的过程中, 普遍存在着这样的一个问题:井壁的稳定性比较差, 并且在钻井的过程中用的钻井液的量也比较大, 另外, 在整个的钻井过程中, 很难能够保证井眼的清洁。面对深水钻井中的一些特点及在深水钻井中对与钻井液的性能具有特殊的要求, 在深水钻井过程中所用到的钻井液要具有良好的防坍塌的性能, 还要有良好的润滑性能, 在低温情况下能具有良好的流变性能并且可以有效的抑制天然气水合物的一些特点。并且, 在深水钻井过程中现在开始应用一种新的技术—双梯度钻井技术, 该技术的应用在一定程度上能够很好的缓解破裂压力窗口窄的问题, 并且利用这种技术可以很好的避免在钻井过程所形成的严重过平衡的现象, 这样可以避免产生由于井底压力过大使得地层发生破裂的现象。该技术在深水钻井的应用过程中有两种方式:一种是在工作的过程中就是要在隔水管环空中注入海水进行工作;另一种就是在隔水管内特定的位置注入那种密度比较低的介质, 这样可以有效的降低其上部环空中所用到的钻井液的密度, 从而能够很好的调整井底的压力。
4 深水钻井技术的展望
随着对油气资源的不断勘探, 陆地上的勘探慢慢受到了限制, 想要更多的对油气资源进行开采, 慢慢的钻井工程就会不断的向着海洋发展, 工程中所应用的套管钻井技术开始在海上平台中进行应用, 在工作过程中其可以能够代替隔水导管和表层套管进行工作, 这样可以有效的避免在钻井中所出现的钻井难题。另外, 在深水钻井的过程中应用到了智能钻井技术, 智能钻井技术在深水钻井中的应用, 为复杂的深水钻井提供了有力的支持。
5 结语
随着油气勘探开发的不断发展逐渐的向着海上发展, 这样在浅水中的钻井技术已经不能够满足深水钻井的要求, 在深水钻井工作中由于其钻井的条件恶劣还有地层的复杂性都会对钻井的成败造成重要的影响, 工作中对其实际的问题进行相关的分析并且再加上新技术的帮助下, 智能钻井技术出现在深水钻井过程中, 对深水钻井的工作有着很大的促进作用。
摘要：通常所说的深水钻井就是指钻井的井深大于四百米且小于一千五百米的钻井作业, 在深水钻井过程中经常会由于地层破裂压力比较低、岩石的性质不稳定等问题而出现危险。为了避免这些情况的出现, 或者是减少其危害性, 从而总结出了深水钻井的相关技术。并且针对这些技术总结了各项之间的应用优势及其工作原理, 为现场的使用提供相应的理论依据及现场指导, 且为实现深水当中的智能钻井提供技术支持。
关键词：深水钻井,破裂压力,智能钻井,技术支持
参考文献
[1] 徐荣强, 陈建兵, 刘正礼, 等.喷射导管技术在深水钻井作业中的应用[J].石油钻探技术, 2007, 35 (3) :19-22.
钻井技术论文范文第4篇
定向井钻井要事先根据看测的地层地质条件以及钻具的造斜能力进行定向轨道设计, 再选择合适的套管钻井技术进行钻井。我国已经能够很好的掌握定向轨道的设计与控制技术, 地层测试等技术。在定向井施工前要制定出详细的设计方案, 在施工时作为参照。 (1) 定向井轨道设计内容:要明确增降率的大小, 固定制造点的位置;计算出全井斜角的最大值;测量好各段井的方位角, 井深, 井斜角等数据;制作出投影图。 (2) 选好造斜点的位置. (3) 控制好定向井的井眼轨迹在一定的偏差可接受范围之内。
2 套管钻井技术在定向井钻井中的应用
套管钻井技术中钻井管柱是由常规套管代替的, 实现了钻井的同时可以同步下套管。按照套管钻井技术在钻井时所用的钻井工具的不同和操作方法的不同, 将套管钻井技术分为有不同的钻井技术, 既钻具组合可以回收的套管钻井技术, 尾管钻井技术以及钻头可破碎套管钻井技术等三种钻井技术。套管钻井技术使钻井液水力参数得到明显改善。有利于井眼净化和当量钻井液密度控制[2]。套管钻井技术可以简化钻井程序和净胜结构, 减少钻井事故, 提高钻井效益, 节约钻井成本。由于套管钻井在完成之后, 要将套管留在井内直到井作业完成, 因此套管钻井的主要考虑因素之一就是套管的完整性。
2.1 可回收钻具组合套管钻井技术在定向井钻井中的应用
可回收钻具组合套管钻井技术时通过套管对钻头施加扭矩和钻压, 而且在钻井的同时也进行下套, 在钻井完成后将套管留在井内, 套管底部的钻具组合要通过钢丝绳进行回收。套管组合中使用的配套工具有定向马达, 无磁钻铤, 稳定器, 扶正器等, 锁紧总成 (DLA) 。由于钻具组合会在套管内侧向摆动, 所以要用稳定器来降低这种摆动, 扶正器可以使套管与井眼很好对中, 进而使接头的磨损减少。可回收钻具组合套管钻井技术存在两个问题:套管上有弯曲载荷和套管疲劳损伤。
2.2 尾管钻井在定向井钻井中的应用
尾管钻具组合包括辅助钻头, 外螺纹, 马达和助推器。它的工作原理是钻井时用钻杆钻井, 并用钻杆把套管放入井的底部, 在钻井完成之后, 通过钻杆将套管里边的钻井工具取出来, 而套管就留在目的层, 不在取出来。这种钻井技术可以保护井的底层不会产生垮塌现象, 而且下放尾管比较准确, 可以使空隙压力层有效的分割, 因以这种技术的上特点, 所以能够它钻进压力变化大的地层, 能有效的控制海上钻井的浅层流体, 松软表层和不稳定表层。
2.3 定向井钻井中可钻钻头套管钻井技术的应用
钻钻头套管钻井技术就是钻鞋在按照预期设计的轨迹, 钻到目的层之后不用将钻头提出地面, 就直接进行固定工作, 固井完成后, 将进行下一段钻井的钻具组合下入到井内, 只要钻碎上一级的钻头, 就可以继续进行下一段的钻井。这种钻井技术使用于钻软地层, 也经常用于中硬地层的钻进。随着科学技术的发在, 根据在钻井过程中遇到的一些问体, 发明了一些配套工具, 使套管钻井技术更趋于完美。如可回收钻具组合套管钻井使用的套具组合中的扶正器, 稳定器, 定向马达等。目前大量使用的有锁紧总成, 可移动套管下入系统, 可回收式井下工具, 领眼钻头, 扩眼器, 导向泥浆马达, MWD和无磁钻铤等。是套管钻井技术更成熟, 使用更方便。
3 套管钻井技术在定向井钻井中所面临的问题
3.1定向井控制定向的问题套管钻井技术在钻定向井时, 要根据井斜度来选择井下钻具。由于制作工艺问题使使用的套管两端出现弯曲。因套管的不直, 导致井斜控制的不好, 从而产生井径扩大的问题。通过反复的实验发可以在钻头处对斜进行控制, 而且控制效果比通过利用套管的刚性来控制井眼方向进而控制井斜的效果要好得多。在钻头处处理井斜问题需要稳定领眼中钻头与扩眼器之间的钻具组合, 因为井底钻具组合不受套管刚性及横向运动的影响[3]。
3.2套管的磨损破坏问题由于套管外径比较大, 所以刚性也较大, 任何曲率旋转下受到的反向力也较大, 这些力使套管照成磨损破坏。因为在定向井钻井中, 所使用的马达的转速一般比较低, 而井斜对横向的振动具有一定的抑制作用, 所以能够减轻套管的磨损度
3.3套管的扭矩和拉力问题定向套管钻井中的扭矩与接触压力, 摩檫系数和有效旋转直径有关, 所以在计算套管的扭矩和拉力时要考虑到所采用的特定的井眼轨迹, 所用的钻井液类型, 以及所用的套管接头和顶驱之间产生所的套管扭矩值。
3.4马达动力问题由于套管尺寸的问题使马达一般用较小的, 但是晓得马达太灵活不好控制, 增加了定向控制的难度。
3.5经济因素由于套管钻定向井减少了起下钻时间, 减少更换井底钻具组合部件时的时间, 减少高成本作业中起下钻时间, 提高了钻井效率, 减少了经济成本。
4 结语
由于套管钻井技术在定向井钻井中使钻井液水力参数得到明显改善。有利于井眼净化和当量钻井液密度控制。套管钻井技术可以简化钻井程序和净胜结构, 减少钻井事故, 提高钻井效益, 节约钻井成本节约成本, 减少起下钻所用的时间, 使因漏失而产生的复杂时间减少, 套管钻井技术拥有救援井下重大事故的能力。综上所述套管钻井技术在定向井钻井中非常适用。
摘要：套管钻井技术就是将套管作为钻柱的一种新兴的钻井方式。就是通过一个可钻碎的钻头或可回收的钻具组合进行钻井, 钻到目的层后钻头留在井眼内不取出或者是将井底钻具组合用钢丝绳取出来, 而套管柱就留在井内不取出, 用来进行固井作业。由于定向井的井下问题复杂, 所以一般使用套管钻井技术。套管钻井技术在钻定向井时可以解决定向井井下复杂问题, 可以简化钻井的程序, 使钻井成本降低。钻定向井时要用到定向套管钻井系统, 这是通过套管下端的电缆回收定向钻井装置的一套可回收式装置。
钻井技术论文范文第5篇
在复杂层段和新探区, 凭经验打井往往事故不断, 造成资金和时间的巨大浪费。而综合录井提供了丰富的地层信息和钻井工程信息, 不仅可对钻井工况及有关参数进行实时监控, 而且可及时预报可能出现的复杂情况和钻井事故, 从而为钻井工程技术人员的现场决策提供了可靠的实时资料。综合录井技术在钻井工程中显示出巨大的经济效益, 是科学钻井的重要标志。
1 地层压力的实时监控
地层压力的实时监控不仅有助于确定油气层, 而且可以预防高压地层流体进入井眼而导致的井喷事故。目前, 综合录井中常用的地层压力实时监测方法有dc指数法和Sigma法等, 在某些地区这些方法应用效果较好, 但由于地层情况千变万化, 并不是在所有地区都能取得满意的效果。综合录井系统提供了与地层压力和渗透性有关的若干参数, 包括钻时、dc指数、Sigma值、泥浆温度、泥浆电导率、泥浆池体积、泥浆密度和气测参数等。利用上述参数对地层压力进行综合监测可取得满意的效果。标准化钻时有利于消除人为操作因素的影响, 准确反映地层岩性和压力的变化情况;泥浆池体积和泥浆密度的变化反映了地层流体进入井眼内或泥浆漏失的情况;气测参数的变化可确定油气层的存在, 虽然有一定的滞后性, 但一般在进入油气层之前, 气测参数就能够反映出来;泥浆温度, 电导率, 气测参数中的烃组分、CO2和H2等参数可以确定地层流体的性质。对标准化钻时、dc指数和Sigma值应重点注意其变化趋势, 曲线逐渐发生变化是进入高压地层的前兆;若曲线发生突变, 则预示地层岩性发生了变化。
在地层压力监控过程中, 由于钻头类型的变化对dc指数和Sigma值影响较大, 故对钻头类型的影响应及时加以修正, 可在新钻头工作一段时间后用分段趋势线或校正系数对计算地层压力的值进行修正。
地层压力的实时监控在现场取得了较好的效果, 不仅及时预报了地层压力的变化, 而且及早发现了油气层的存在。
2 钻头工况的实时监控
实时预测钻头在井底工作时牙齿和轴承的磨损情况, 可以确定合理的起钻时间, 防止钻头事故的发生。传统的钻头磨损计算方法建立在理论模型基础之上, 但由于理论模型不确定系数多, 加之地层因素的不确定性和钻头损坏的偶然性, 使得理论模型很难在现场应用。国外利用随钻测量 (MWD) 的井下钻压和扭矩来判断钻头的磨损状况。现场实践表明, 地面钻压和地面扭矩的变化仍可较好地反映钻头的磨损情况。钻头轴承磨损后, 牙轮与轴承间产生晃动, 在地面上表现为扭矩的增大和波幅的增加。轴承严重磨损或牙轮卡死时, 扭矩波动幅度较大, 钻柱产生蹩跳现象。
通过监控扭矩、扭矩增量和波幅值可确定轴承的磨损情况, 出现扭矩异常时进行报警提示。当钻头牙齿脱落时, 扭矩会产生不连续的波动, 但其波动幅度小于牙轮损坏时的波动幅度。钻头泥包时, 正常钻压下钻头几乎无进尺, 扭矩有时增大但表现平稳。较小的扭矩波动是钻头破碎岩石时所产生的正常现象, 而且不同岩性的地层中产生的波动可能有所不同。采用计算机自动识别时的计算模型和步骤如下。
2.1 平均扭矩的计算
可以利用滚动平均方法确定某时间间隔内的平均扭矩:
式中:Me为平均扭矩;Mk为当前点以前测点扭矩;Mt为当前测点扭矩;N为滚动点数;m为计算平均扭矩的起始点。
所采用的滚动点数与采样频率有关。实际应用时, 应使既能及时反映出扭矩的变化趋势, 又不至于出现因滚动点数太少而产生频繁波动。
2.2 波幅的计算
式中, Mv为相对波幅 (%) , 若Mv<0, 取Mv=0;Mp为扭矩正常波动允许值 (%) 。
2.3 扭矩增量的计算
式中:Mc为相对扭矩增量;Ms为钻头初始扭矩, 取新钻头开始正常工作一段时间内的均值。
3 钻井事故的实时监控
3.1 卡钻的实时监控
卡钻是钻井作业过程中危害极大的钻井事故, 而井眼状况的恶化是造成卡钻的直接原因。综合录井计算机联机系统提供了实时的钻井参数和记录曲线, 使早期判断卡钻事故成为可能。钻进过程中, 当井眼净化不好、缩径、井壁坍塌或掉块时, 扭矩增大, 泵压升高。因此, 可以通过对扭矩和立管压力的监控来判断井眼状况。同时, 接单根或活动钻具时, 监控钻柱提升和下放时的大钩负荷, 并与上一次接单根或活动钻具时的大钩负荷相比较, 如果产生异常 (预示有卡钻的可能) , 系统会自动报警。起下钻时, 通过对大钩负荷的连续监测, 可以预测钻具与井眼间的摩阻情况。起钻时, 大钩负荷应逐渐减小, 但若大钩负荷不减或增加, 则表示有遇阻现象, 应采取相应措施, 以防发生卡钻。同样可监视下钻时钻具的遇阻情况。利用计算机屏幕的实时监控曲线或打印机记录曲线, 对各种参数随时间的变化进行分析可预测卡钻的类型。
3.2 井涌、井漏及钻具刺漏的实时监控
通过对泥浆池体积、入口流量、出口流量、泵压和泵冲速的监测可实现对井涌井漏和钻具刺漏的实时监控。对于钻具初始刺漏或地层的渗透性漏失, 现场一般难于发觉, 但从计算机监控曲线上可明显看出。当上述参数稍微变化时, 计算机就能识别出来, 而且可报警提示, 从而预防事故的发生。
4 结论与建议
(1) 利用综合录井信息对钻井过程进行实时监控的方法可及时、准确地预报可能发生的井下复杂情况和钻井事故。 (2) 综合录井提供了丰富的地层信息和钻井工程信息, 对快速、安全钻井有着十分重要的意义, 应当引起现场录井人员和钻井工程技术人员的高度重视。 (3) 目前现场采用的扭矩传感器灵敏度不高, 应研制新型的扭矩传感器。
摘要：本文基于笔者多年从事综合录井技术应用的相关工作经验, 以钻井实时监控技术为研究对象, 探讨了地层压力实时监控、钻头工况的实时监控和钻井事故的实时监控方法, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
关键词：钻井,实时监控,钻头,地层压力,钻井
参考文献
[1] 张思渊, 刘皓, 袁春娥.钻井参数判断岩石可钻性问题的研究与讨论[J].科技资讯, 2010 (23) .