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鉆井技術范文第1篇

【關鍵詞】井控技術 水合物 淺層氣 安全性

隨著我國科學技術的不斷進步，鉆井井控技術也取得了較快的發(fā)展。但面臨的問題依然非常嚴峻。眾所周知石油鉆井工藝是一項風險大、技術含量高、挑戰(zhàn)性強的工程。有些低層構造比較特殊，更使得鉆井面臨存在淺層氣、天然氣水合物、地基不穩(wěn)定、地層破裂壓力低等諸多問題。井控是保證鉆井安全的重中之重，與常規(guī)鉆井相比，這些地方的井控在工藝和設備上有更嚴格的特殊要求。所以，針對出現(xiàn)的技術難點，必須制定相應的解決措施，確保井控作業(yè)的安全性。

1 鉆井井控技術難點

1.1 節(jié)流管線長，造成壓力損失

我們知道在整個鉆井過程中，節(jié)流管線必須保證一定的長度，這就導致了在壓井循環(huán)時出現(xiàn)摩擦壓力損失。節(jié)流管線內(nèi)產(chǎn)生的壓力損失，加上地層破裂壓力梯度低，使得在壓井時，容易在開泵時造成薄弱地層破裂。如果氣體充當了溢流體，那么氣體在進入或排出管線時，體積迅速發(fā)生變化，使得環(huán)空壓力和節(jié)流管線內(nèi)壓力也迅速發(fā)生變化，這時只能通過調節(jié)節(jié)流閥來增加套壓，保持壓力穩(wěn)定。但事實上，對于操作者來說，要想突然間做到迅速、精確的調節(jié)節(jié)流閥，明顯是有難度的。

1.2 天然氣水合物

在鉆井過程中，由于壓力高、溫度低，極易產(chǎn)生天然氣水合物，堵塞隔水管、連接器、防噴器和節(jié)流管線，給井控作業(yè)帶來一定的風險。所以，在井控作業(yè)的各個環(huán)節(jié)，都要考慮到天然氣水合物可能產(chǎn)生的影響，盡量避免事故的發(fā)生。

1.3 淺層氣

淺層氣主要是指地表以下1000米內(nèi)的氣體。這些氣體產(chǎn)生的壓力一般都比較高，且隨著下潛的距離增加，井底壓力和氣體的潛在流量都是不斷增加的。一旦發(fā)生事故造成淺層氣井噴，就會使氣體迅速向上膨脹、擴展，造成的影響非常大，影響的范圍非常廣。

1.4 破裂壓力與孔隙壓力安全窗口窄

不同地方和深度的巖石密度不同，所以當?shù)貙拥纳疃认嗟葧r，上面覆蓋的巖石密度較小，產(chǎn)生的地層表面壓力就越低，造成的破裂壓力就越低。所以，上面受到的破裂壓力要遠大于底層受到的破裂壓力。這也就使得破裂壓力與孔隙壓力安全窗口窄，造成隔水管鉆井液安全增量、允許的最大關井套壓和井涌余量隨水深的增加而降低。越往下，地層越疏松，鉆井井壁的穩(wěn)定性也就越差，使得井控作業(yè)難度不斷加大，甚至會導致井漏等事故的發(fā)生。

1.5 防噴器內(nèi)圈閉氣

防噴器內(nèi)圈閉氣是在處理氣體溢流時，在防噴器內(nèi)殘存的氣體。在鉆井井控技術工藝上，圈閉氣的壓力是不可忽視的，因為節(jié)流管線很長，且圈閉氣的壓力大小與節(jié)流線內(nèi)的靜液柱壓力相等。如果在壓井結束后，直接打開防噴器，就會導致氣體迅速在隔水管內(nèi)膨脹，造成井噴，甚至會造成隔水管破裂。隨著深度的增加壓力增高，產(chǎn)生的危害就會越大。

2 井控中幾種主要難點的對策

2.1 天然氣水合物的處理

解決天然氣水合物帶來的困擾，必須實行預防和處理手段并行的辦法。

重在預防，主要有以下幾點：

（1）當鉆水合物地層時，最好采用無隔水管鉆井方式；

（2）在進行井控作業(yè)前，通過井場災害調查，對淺層水合物部分進行評價，在進行井位選擇時，應盡量避免水合物區(qū)；

（3）在平時，定期對BOP進行水合物抑制劑注射，防止產(chǎn)生水合物；

（4）采用合成油基泥漿和油基泥漿進行鉆井操作，這類泥漿含水量低、鹽度高，所以一般情況下不會產(chǎn)生水合物。在合成基泥漿不允許使用的場合，可以用高鹽度的水基泥漿代替；

（5）針對不同場合，采用不同的鉆井工藝，對施工設備進行改良等。

天然氣水合物一旦產(chǎn)生將很難除去，主要有以下四種方法解決：

（1）加熱法。在壓力一定的情況下，可以加入一定的循環(huán)熱流體，不斷增高水合物周圍的溫度，當溫度比平衡溫度還要高時，水合物就會慢慢溶解；

（2）機械法。就是采用一些機械力強力破壞水合物，比如施工設備生成水合物時，可以使用ROV將其除去；

（3）化學方法。利用化學反應的原理，注入水合物抑制劑，使水合物與抑制劑直接接觸，慢慢溶解；

（4）減壓法。當溫度一定的時候，可以通過降低水合物表面壓力，使其小于水合物的平衡壓力的方法，將天然氣水合物逐漸溶解。

2.2 淺層氣的處理

淺層氣的問題若處理不當，就會造成井噴，后果不堪設想。所以，當在井控作業(yè)時遇到淺層氣，必須采取合理的措施進行處理。

（1）井控作業(yè)無隔水管時，要保證鉆井液的密度小于壓裂梯度。若存在淺層氣，則在保證地層不被破壞的情況下，最大排量注入壓井液壓井。若這樣仍不能壓住井，必須停止作業(yè)，將工作平臺移到安全區(qū)域。

（2）井控作業(yè)有隔水管時，隔水管主要起到導流的作用，為鉆井流體提供了一個環(huán)形回流空間。目前，大多數(shù)鉆井平臺的導流系統(tǒng)都是將天然氣引向下風，減少火災發(fā)生的幾率，但這種情況僅僅滿足于小氣量、低壓的情況。當淺層氣數(shù)量較大時，也要采用加大鉆井液的方法來壓井。在保證地層不被破壞的情況下，最大排量注入壓井液壓井。若這樣仍不能壓住井，必須停止作業(yè)，將工作平臺移到安全區(qū)域。

（3）鉆領眼注意事項。在淺地層可以通過鉆領眼的方法對其進行評價，能夠一定程度上規(guī)避淺層氣風險。如果在鉆領眼時遇到淺層氣，就需要最大排量注入壓井液平衡壓力，如果氣流仍然得不到控制，就必須停止作業(yè)，將工作平臺移到安全區(qū)域，待淺層氣釋放完畢后，再回到井位繼續(xù)作業(yè)。

2.3 防噴器內(nèi)圈閉氣的處理

壓井結束后，關閉的防噴器內(nèi)殘存了一部分氣體，這些壓力較大的氣體就是圈閉氣。圈閉氣的壓力與節(jié)流管線內(nèi)的靜液柱壓力相等，并且隨著鉆井深度的增加而增大。處理圈閉氣的方法主要有：

（1）關閉下面的防噴器閘板，隔離下部井眼；

（2）從壓井線一端注入壓井液，并且從節(jié)流線返出，直到節(jié)流線和壓井線內(nèi)都充滿壓井液為止；

（3）關閉壓井線閥門，使用油氣分離器使節(jié)流線泄壓；

（4）打開環(huán)形防噴器，同時關閉分流器，通過壓井液不斷循環(huán)排除剩余氣體；

（5）關閉環(huán)形防噴器，通過壓井液將節(jié)流線內(nèi)的海水和氣體排除。

3 結論

盡管鉆井井控技術仍然面臨著諸多的難點，但通過本文的分析，已經(jīng)提出主要難點的解決措施，對其它的難點也提出了相應的解決策略。對于天然氣水合物的處理，要采取預防和處理并行的手段，具體問題具體分析。對淺層氣的處理和防噴器內(nèi)圈閉氣的處理，也具體針對幾種特殊情況提出了相應的解決方案。另外，要想更好的完成鉆井井控作業(yè)，還要注意以下幾點：

（1）鉆井之前，必須準確預測地層破裂壓力和地層孔隙壓力，確定鉆井液密度和井身結構。對淺層氣出現(xiàn)的可能性做出準確分析和評價，在選擇井控井位時，盡量避開淺層氣位置，減少淺層氣傷害。

鉆井技術范文第2篇

關鍵詞：鉆井；新技術；優(yōu)化

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A

本文以振動預防為例，闡述了新技術的發(fā)展及其對鉆井行業(yè)的影響。

一、為什么要進行鉆井技術優(yōu)化

鉆井成本控制是決定石油和天然氣投資的關鍵因素。在鉆井成本高和鉆井事故可能發(fā)生的情況下，鉆井成本控制尤其重要。鉆井技術優(yōu)化的關鍵在于減少非作業(yè)時間，諸如卡鉆、MWD/BHA失效、漏失、循環(huán)處理井眼、井壁坍塌等等。非生產(chǎn)時間占鉆機時間的20%，在復雜地區(qū)所占比例更高。在最近的一個關于墨西哥灣淺海鉆井非生產(chǎn)時間的研究顯示，非生產(chǎn)停工時間達到25%。以美元計算單井損失在1500，000$。因此，降低井下復雜事故發(fā)生的概率，可以極大地節(jié)約鉆井成本。除了降低成本外，鉆井優(yōu)化也是提高鉆井效率、安全性和環(huán)境保護的關鍵因素。在一些極具挑戰(zhàn)性的鉆探環(huán)境中（例如在孔隙壓力和壓裂梯度接近），如果不進行鉆井技術優(yōu)化就無法進行鉆探。

出于對以上原因的考慮，鉆井行業(yè)在過去的20多年中，采取了許多的新技術強化鉆井技術優(yōu)化以提高鉆井效率。特別是以計算機為基礎的鉆井儀器儀表和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、鉆井現(xiàn)場一體化以及MWD/LWD的應用。

二、什么是鉆井技術優(yōu)化

鉆井技術優(yōu)化就是通過井下和地面?zhèn)鞲衅?、計算機軟件、MWD和有經(jīng)驗的專業(yè)人士來一起致力于降低井下事故發(fā)生率和提高鉆井效率。傳統(tǒng)的鉆井技術優(yōu)化包括以下幾點：①鉆前運行表；②實時數(shù)據(jù)處理與監(jiān)控；③鉆后分析及技術總結。在這個過程中，有經(jīng)驗的技術專家是中心，他們可以提出建議來避免復雜事故的發(fā)生，從來提高鉆井效率。通常來說，全面的鉆井技術優(yōu)化應包括以下三方面的解決方案：鉆柱完整性，水力參數(shù)的管理，井眼完整性。

三、新鉆井優(yōu)化技術

新的鉆井優(yōu)化技術強調信息管理和實時決策。傳統(tǒng)的3步優(yōu)化過程將不能滿足實時工藝過程，必須進行革新。首先，鉆前運行表應該轉變?yōu)閷崟r建模。這種革新是必須的，因為鉆前運行表的數(shù)據(jù)通常情況下都是過時的和不正確的。因此。這些數(shù)據(jù)對實時決策的制定是沒有多大用處的。其次，一體化的實時建模和數(shù)據(jù)是必要的，以對井下環(huán)境進行詳細診斷。最后，井場-辦公室的一體化的好處在于，一個信息團隊可以24h不間斷的監(jiān)控優(yōu)化過程。這3個新技術可以概括為：（1）實時建模；（2）一體化實時建模和數(shù)據(jù)；（3）實時控制中心（RTOC）。

（1）實時建模

傳統(tǒng)的建模通常是在鉆井期間運行，提供一組可預測的數(shù)據(jù)。隨著鉆井過程的進行，輸入的參數(shù)會隨時改變。因此，傳統(tǒng)的計算機軟件需要不斷地手動更新數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生相關的結果。然而，這樣的一個程序，已被證明是不切實際的。與之相比，實時建模是自動更新，使用“合適”的輸入數(shù)據(jù)，毫無疑問更準確。此外，實時建模始終在線，允許連續(xù)監(jiān)測，以防止鉆井事故。實時建模還允許實時數(shù)據(jù)的集成，以實現(xiàn)實時決策（見下一節(jié)）。

到目前為止，哈里伯頓已經(jīng)開發(fā)出一些實時建模，或者正在開發(fā)的建模如下：

① 底部鉆井動力學

② 扭矩和阻力

③ 孔隙壓力/破裂壓力預測

④ 水力學

⑤ 井眼清潔（現(xiàn)場測試）

⑥ 井眼穩(wěn)定性（現(xiàn)場測試）

（2）一體化實時建模和數(shù)據(jù)

雖然實時建模比傳統(tǒng)的獨立建模取得更好的結果，在“有用”模式下的“有用”信息的傳送，以及問題的診斷也需要井下數(shù)據(jù)建模與集成。例如，以下建模和數(shù)據(jù)的集成總是有益的：

① 井下鉆具振動數(shù)據(jù)的動力學模型

② PWD和FTWD數(shù)據(jù)的孔隙壓力模型

③ PWD數(shù)據(jù)的水力模型

④ PWD和固相含量的井眼清潔模型

⑤ LWD成像數(shù)據(jù)的井眼穩(wěn)定性模型

（3）實時控制中心（RTOC）

首個實時控制中心是由殼牌石油能源公司于2002年初在新奧爾良建立。此后，根據(jù)不同操作者的使用，幾個其他的RTOC被開發(fā)出來專門用于海上平臺。

有許多理由來成立實時控制中心。第一，海上鉆井成本比較高，很顯然需要最優(yōu)秀的人員。第二，關鍵決策通常需要多部門決定，但是來進行決策的多部門專家被安排在一個平臺是不現(xiàn)實的。第三，計劃的執(zhí)行需要固定的人員和辦公場所，實時控制中心可以滿足這一點。最后，24h不間斷實時鉆井優(yōu)化監(jiān)測和信息管理可以避免危險，24h不間斷的對關鍵人員監(jiān)測最好在實時控制中心。

因此，實時控制中心在鉆井優(yōu)化中扮演著重要的角色。實時MWD數(shù)據(jù)比如震動、PWD等等在RTOC會實現(xiàn)24h不間斷檢測。鉆井技術優(yōu)化專家通常是最有經(jīng)驗的員工，他們可以在預期事件偏離鉆井計劃之前聯(lián)系鉆井隊長。RTOC的干預已被證明是最重要的價值之一。

四、案例研究-振動預防

1.實時振動建模

Sperry-Sun開發(fā)了一種BHA動力程序“WHIRL?”，用于預測臨界轉速。該程序由三部分組成：（1）BHA靜力分析采用半解析法預測上臨界點；（2）以有限元程序為基礎計算自熱頻率；（3）S梅椒計算臨界轉速。

WHIRL軟件通過錄井和（MWD）隨鉆測斜數(shù)據(jù)已經(jīng)升級到實時模型。常規(guī)錄井在模型中使用的數(shù)據(jù)是底部鉆井結構、鉆壓、轉速、和泥漿比重。這些數(shù)據(jù)可以從地面一體化系統(tǒng)通過（井場信息傳輸標準）從第三方錄井或通過由鉆井承包商租賃的其他數(shù)字平臺監(jiān)控系統(tǒng)獲得。用于建模的MWD（隨鉆測斜）數(shù)據(jù)，DLS（狗腿嚴重度），井眼尺寸（如果聲波測徑在使用）。

為了調查由于輸入錯誤信息而出現(xiàn)的誤差，已經(jīng)對不同鉆壓、井斜以及井眼尺寸進行了敏感性研究。該研究所用鉆具是一個近鉆頭穩(wěn)定器導向組件。結果表明，相比其他因素的影響，臨界轉速對鉆壓和井斜特別敏感，鉆壓和井斜微小數(shù)據(jù)的變化可能會導致在相當大的誤差。例如，模型中井斜從1°變成3°，在關鍵的RPM（機械鉆速）可能產(chǎn)生18%的誤差；而鉆壓從8klbs（千鎊）變成10klbs在關鍵RPM預測中可能產(chǎn)生16%的誤差。

2.實時振動建模與數(shù)據(jù)一體化

沒有現(xiàn)場信息系統(tǒng)，如INSITE?鉆機現(xiàn)場信息管理系統(tǒng)軟件，實時建模與井下振動數(shù)據(jù)的整合是不可能的。INSITE軟件用于采集錄井和井下數(shù)據(jù)，運行工程軟件，并對數(shù)據(jù)進行實時處理和展示。信息集成是通過“各種數(shù)據(jù)轉化為可用的信息智能”組合，并以信息的方式展示出來。此信息可以通過網(wǎng)絡上的任何工作站查看，這些工作站可能包括：鉆井辦公室，鉆臺，地質師和甲方辦公室，實時衛(wèi)星或網(wǎng)絡鏈接使得這些數(shù)據(jù)也可以在基地辦公室進行展示。INSITE系統(tǒng)通過網(wǎng)絡使得平臺信息可以在世界的任何角落進行共享。

本文討論的一體化，實時振動建模和數(shù)據(jù)系統(tǒng)，于2002年在墨西哥灣進行了首次測試。自井場成功試驗以來，這套系統(tǒng)在墨西哥灣，加拿大東海岸，挪威和北海已經(jīng)運行了20多口井。從客戶收到的積極反饋之一是，實時完整性系統(tǒng)提供了清晰、有針對性的信息，極大地促進了實時決策。

3.RTOC的一體化系統(tǒng)

一體化振動建模和數(shù)據(jù)系統(tǒng)在RTOC和其他系統(tǒng)有了進一步的“整合”，并已成為一個重要的鉆井優(yōu)化服務，該服務已得到客戶的好評。自從2003年一體化系統(tǒng)被應用于RTOC，使用該系統(tǒng)的井場客戶反饋中，沒有任何與振動相關的BHA或MWD故障發(fā)生。這樣的記錄表明，實時一體化系統(tǒng)可以顯著提高鉆井性能和效率。由于其巨大的成功，人們也對RTOC其他一體化系統(tǒng)發(fā)展趨勢進行了探討。

結論

統(tǒng)計表明，NPT（非生產(chǎn)時間）如卡鉆、MWD/BHA失效、漏失、清潔井眼、井壁穩(wěn)定等，約占鉆機時間的25%，在復雜地區(qū)鉆進的占比更高。鉆井優(yōu)化技術的出現(xiàn)是降低石油工業(yè)鉆探成本的關鍵。

全面的鉆井優(yōu)化技術應考慮鉆柱的完整性，水力參數(shù)管理和井眼完整性。傳統(tǒng)的鉆井過程包括以下幾點：①鉆前運行表；②實時數(shù)據(jù)處理與監(jiān)控；③鉆后分析及技術總結。已開發(fā)的新技術使得這3個工藝流程在實時的基礎上融合在成為一個。實時一體化的目的是通過協(xié)助實時決策來識別不安全的鉆井環(huán)境并降低NPT（非生產(chǎn)時間）。

此文中探討的新鉆井優(yōu)化技術，比如：實時建模、一體化實時模型和數(shù)據(jù)以及RTOC，將會不斷地發(fā)展以滿足充滿挑戰(zhàn)性的可鉆性差的硬巖石、深水、深井、高溫高壓以及孔隙壓力和破裂壓力特別接近的地層鉆井條件。

參考文獻

鉆井技術范文第3篇

關鍵詞：鉆井防斜鉆具

井斜是鉆井工作中一個較為普遍的問題 ,它直接影響著鉆井井身質量和鉆井度。鉆井作業(yè)不但要求鉆速快，而且要求井身質量好。井身質量的好壞是油氣井完井質量的前提和基礎。它直接關系到泊氣田的勘探和開發(fā)工作是否成功。

1 井斜的危害

（1）對勘探開發(fā)的影響

對于勘探工作來說，井斜大了會使井深發(fā)生誤差，使所得的地質資料不真實；同時，由于井底遠離設計井位，會錯過油氣層，造成勘探工作的失誤，這對斷塊小油氣田顯得格外重要；如果井斜過大，也會打亂油氣田開發(fā)的布井方案。

（2）對鉆井施工的影響

如果井斜過大，惡化了鉆柱工作條件，鉆柱易發(fā)生疲勞破壞；易造成井壁坍塌及鍵槽卡鉆等事故；井斜過大，造成下套管困難，套管下入后不易居中，會直接影響固井質量，往往造成面井竄槽和管外冒油、冒氣。

（3）對采油工藝的影響

井斜過大會直接影響分層開采及分層注水工作的正常進行，如下封隔器因難、封隔器密封不好等；抽油井常引起油管和抽油扦的磨損和折斷，甚至造成嚴重的井下事故。

2 井斜的原因分析

（1）地質因素對井斜的影響。

地質條件是產(chǎn)生井斜的重要原因，一般影響井斜的地質因素有:地層傾角、層狀結構、各向異性、巖性的軟硬交錯以及斷層等。人們提出了許多理論，來解釋地質因素導致井斜的原因，其中最本質的是遞呈的可鉆性的不均勻性和地層的傾斜兩個因素。這種地層可鉆性的不均性表現(xiàn)許多方面，再與地層傾斜相結合，導致井眼傾斜。

（2）下部鉆具對井眼彎曲的影響

導致鉆具的傾斜和彎曲的原因一般有以下幾點：首先，由于鉆具直徑小于井眼直徑 鉆具和井眼之間有一定的間隙，所以鉆具在井眼內(nèi)活動余地很大，這就給鉆具的傾斜和彎曲創(chuàng)造了空間條件。其次，由于鉆壓的作用下部鉆具受壓后必將靠向井壁一側而傾斜，當壓力超過一定值后，鉆柱將發(fā)生彎曲，彎曲鉆柱將使靠近鉆頭的鉆具傾斜更大。

下部鉆具彎曲引起鉆頭傾斜，在井底形成不對稱切削，新鉆的井眼將偏離原井眼方向；下部鉆具彎曲使鉆頭受到測向力的作用，迫使鉆頭進行測向切削，也使新鉆的井服將偏離原井眼方向，如圖所示。產(chǎn)生下部鉆具彎曲的原因主要是鉆具和井眼之間有一定的間隙，鉆具有彎曲的空間，當壓力超過一定值后，鉆柱將發(fā)生彎曲。

圖1 鉆頭不對稱切削導致井斜

3 井斜的控制措施

3.1 鐘擺鉆具組合控制井斜。

鐘擺鉆具原理如圖2所示，當鐘擺擺過一定角度時，在鐘擺上會產(chǎn)生一個向回擺的力 Gc，稱作鐘擺力， 。顯然，鐘擺擺過的角度越大，鐘擺力就越大。如果在鉆柱的下部適當位置加一個扶正器，該扶正器支撐在井壁上，使下部鉆柱懸空，則該扶正器以下的鉆柱就好像一個鐘擺，也要產(chǎn)生一個鐘擺力。此鐘擺力的作用是使鉆頭切削井壁的下側，從而使新鉆的井眼不斷降斜。

圖2 鐘擺鉆具原理圖

（1） 鐘擺鉆具組合的鐘擺力隨井斜角的大小而變化。井斜角大則鐘擺力大，井斜角等于零，則鐘擺力也等于零。所以，鐘擺鉆具組合多數(shù)用于對井斜角已經(jīng)較大的井進行糾斜。

（2） 鐘擺鉆具組合的性能對鉆壓特別敏感，鉆壓加大，則增斜力增大，鐘擺力減小。鉆壓再增大，還會將扶正器以下的鉆柱壓彎，甚至出現(xiàn)新的接觸點，從而完全失去鐘擺組合的作用!所以鐘擺鉆具組合在使用中必須嚴格控制鉆壓。

（3） 在井尚未斜或井斜角很小時，要想繼續(xù)鉆進而保持不斜，只能減小鉆壓進行“吊打”，由于“吊打”鉆速很慢，所以這時多使用滿眼鉆具組合，僅在對軌跡要求特別嚴的直井（段）中，才使用鐘擺鉆具組合進行“吊打”。

（4） 扶正器與井眼間的間隙對鐘擺鉆具組合性能的影響特別明顯，當扶正器直徑因磨損而減小時應及時更換或修復。

3.2 滿眼鉆具組合控制井斜

從上述對井斜原因的分析可知，井斜的原因可歸結為：鉆頭對井底的不對稱切削； 鉆頭軸線相對于井眼軸線發(fā)生傾斜；鉆頭上側向力導致對井底的側向切削，我們防斜的措施就是要想辦法克服這三個原因，滿眼鉆具組合就是這樣設計的。

（1） YXY組合的結構

YXY組合一般包括四個扶正器，如圖3所示，自下而上依次為：近鉆頭扶正器；中扶正器；上扶正器；第四扶正器。

（2） 滿眼鉆具組合的使用需要注意的問題：

在已經(jīng)發(fā)生井斜的井內(nèi)使用滿眼鉆具組合并不能減小井斜角，只能做到使井斜角的變化（增斜或降斜）很小或不變化。所以滿眼鉆具組合的主要功能是控制井眼曲率+ 而不能控制井斜角的大小。

使用滿眼鉆具組合的關鍵在于一個“滿”字，即扶正器與井眼的間隙對滿眼鉆具組合的性能影響非常顯著。在使用中應使間隙盡可能小。設計間隙一般為0.8―1.6mm。在使用中，因扶正器的磨損，間隙將增大。當間隙達到或超過兩倍的設計值時，應及時更換或修復扶正器。

保持“滿”的另一個關鍵在于井徑不得擴大。這要求有好的鉆井液護壁技術，但即使鉆井液護壁技術不好，井徑的擴大總要經(jīng)過一定的時間才會發(fā)生。只要搶在井徑擴大以前鉆出新的井眼，則仍可保持“滿”的效果。這就要求加快鉆速。我國現(xiàn)場技術人員將此概念總結為“以快保滿，以滿保直”。

在鉆進軟硬交錯，或傾角較大的地層時，要注意適當減小鉆壓，并要勤劃眼，以便消除可能出現(xiàn)的“狗腿”。

4 結束語

鉆井技術范文第4篇

關鍵詞：欠平衡鉆井；設備；壓力控制；連續(xù)油管；防噴器

一、欠平衡鉆井技術的定義及作用

目前，國內(nèi)外關于欠平衡鉆井的定義有以下幾種：

API定義：鉆井過程中主體產(chǎn)層流體可流入井眼，并可將其循環(huán)到地面，地面可有效控制。

ERCB的定義：設計鉆井液柱壓力低于產(chǎn)層壓力，若液柱壓力不夠低時，在鉆井液中加入空氣或氮氣，較低液柱壓力必然引起地層流體流進井眼，并且這種地層流體必須循環(huán)出地面，并在地面進行控制。

CNPC的定義：地層流體受負壓差的作用，向井筒內(nèi)連續(xù)流動的條件下，所進行的有控制的鉆井過程。

欠平衡鉆井的基本概念有多種表述，無論哪種表述都包含以下兩個主要方面，即：第一，井筒環(huán)空中循環(huán)介質的當量循環(huán)密度一定要低于所鉆地（儲）層的孔隙壓力當量密度，這個差值即為欠壓值。第二，地層流體一定要有控制地流入井筒，并把它循環(huán)到地面再分離出來。通俗稱欠平衡鉆井技術為“邊噴邊鉆”，關鍵是在鉆井過程中使地層流體連續(xù)進入井筒，因此欠平衡鉆井技術的實質就是二次井控技術。因此它是不同于常規(guī)鉆井的存在一定技術風險的新型技術。

欠平衡鉆井在勘探開發(fā)中的作用主要體現(xiàn)在：

（1）在油氣勘探上，欠平衡鉆井技術可以提高低壓、復雜巖性、水敏性、裂縫性等類儲層油氣的發(fā)現(xiàn)和保護，因此，對于油氣勘探來說它是一種油氣層識別技術；

（2）在油氣開發(fā)上，欠平衡鉆井技術可以通過有效地保護儲層，提高單井產(chǎn)量，降低開發(fā)綜合成本。因此，對于油氣開發(fā)來說它是一種油氣層保護技術；

（3）在工程上，欠平衡鉆井技術可以解決低壓地層漏失問題，提高機械鉆速、減少壓差卡鉆。因此，對于鉆井工程來講，它是二次井控技術、保護油氣層鉆井技術、防漏技術和提高機械鉆速的方法。

二、欠平衡鉆井裝備

欠平衡鉆井所用的地面常規(guī)裝備有：氮或壓縮氣供應裝置、容 積小且壓力大的注液泵、液-氣混合管匯、節(jié)流管匯、鉆屑或鉆井液取樣器、化學劑注射泵、采油分離系統(tǒng)和自動燃燒氣體系統(tǒng)，以下是國外目前比較先進的專用裝備。

1、高壓旋轉分流器-防噴器系統(tǒng)

又稱旋轉防噴器(BOP)。國外有好幾個廠家都有專利產(chǎn)品，其中美國Williums工具公司生產(chǎn)的旋轉防噴頭使用最多，壓力級別最為齊全。該公司供應的高壓系統(tǒng)有7000型和7100型兩種：7000型的靜試驗壓力為21MPa，工作壓力為10.5MPa；7100型包括旋轉控制頭總成、熱傳遞-裝置、遙控監(jiān)控臺和遙控防爆電源設備。旋轉控制頭總成殼體試驗動壓力可達70MPa，靜壓力為35MPa，工作壓力為17.5MPa。

2、液流導向系統(tǒng)

國外研制了一種電磁閥導向系統(tǒng)，可增加鉆深。馬達被設計成一種金屬對金屬的葉片，采用非彈性體制成的正容積馬達，不會由于失速而使轉速過快。

3、地面分離系統(tǒng)

2006年前后，國外加強了地面分離系統(tǒng)研制，包括壓力額定值為35MPa的地面分離裝置、自動節(jié)流系統(tǒng)及各種分離器，這些設備可處理大量液體、巖屑和鉆井液。此外，有一種密封循環(huán)分離器，每天可處理566336立方米容量的液流；還有一種高效小型分離器，適用于近海地區(qū)。委內(nèi)瑞拉Mamdbo湖有一口近岸井，為了降低化學劑成本，首次使用密封循環(huán)地面分離系統(tǒng)，還使用配有全套連續(xù)油管的駁船和2000bbl（原油標準桶）容量的泡沫裝置。泡沫循環(huán)液密度降低到179.74～359.4千克/立方米，在分離后，泡沫可再循環(huán)使用，以降低配制化學劑和水的成本。

4、隔水管帽(Riser Cap)旋轉防噴器系統(tǒng)

一種回流裝置，所用主要設備是旋轉控制頭，裝在水上隔水管頂部，可代替隔水管系統(tǒng)的滑動接頭、球形接頭和分流器。將高壓軟管接到旋轉控制頭雙流管出口端，可提高井控能力，防止鉆井液流失。高壓機械密封置裝于鉆臺下面的鉆桿與隔水管之間，鉆井液通過軟管回流井下。

5、實用隔水管(Virtual Riser)裝置

該裝置包括旋轉控制頭、封隔器―鎖定總成和環(huán)形壓力控制―排放系統(tǒng)三大部件，其中封隔器―鎖定總成是一個經(jīng)改進的直徑508mm可膨脹套管封隔器，起到控制頭及井口下面套管間的壓力密封作用。其元件是一個3m長的密封，置于660.40～914.40mm套管里面，用遙控船可遙控該封隔器。

6、地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

欠平衡鉆井時，要測量并記錄壓力、速度、氣含量、液含量和溫度，并實時顯示這些數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)過平衡和井噴現(xiàn)象。該系統(tǒng)可在鉆井作業(yè)時，通過與現(xiàn)有鉆井控制與監(jiān)測系統(tǒng)接口，提供實時信息，還可與動態(tài)多相流量模型接口，允許將實際參數(shù)與計算參數(shù)加以比較。

三、欠平衡鉆井設計

1、欠平衡鉆井取得成功的關鍵

欠平衡鉆井要想取得成功必須做到以下幾點：完全搞清楚油藏和地質情況；選擇合適的欠平衡鉆井技術；合理的設計與多相流計算機模擬和制定應急計劃。

2、欠平衡鉆井參數(shù)設計

參數(shù)設計主要體現(xiàn)在以下幾點：氣體鉆井主要是設計攜帶巖屑所需要的最小氣體流量；霧化鉆井主要是設計攜帶巖屑和液體所需要的氣體流量；泡沫、充氣鉆井設計氣體流量和液體流量；溢流鉆井主要是設計鉆井液密度和氣體、霧化、泡沫和充氣要用多相流軟件設計。

多相流流動模型：常用的模型有均相流模型、分相流模型和漂移流動模型等；氣體、霧化、泡沫鉆井采用均相流模型，即氣、液兩相的運行速度相同；而充氣、溢流鉆井采用漂移模型，漂移模型考慮了各相之間的相互作用和相對運動，即氣相滑脫速度和油相的漂移速度。

四、對國內(nèi)欠平衡鉆井技術的建議

1、進一步研究欠平衡鉆井工藝技術

雖然國內(nèi)對欠平衡鉆井技術已進行了一些理論上的研究，并已取得一些研究成果，但是，研究的范圍較窄，過去的研究工作，主要放在自然形成欠平衡條件下的邊噴邊鉆技術上，其它方式的欠平衡鉆井技術，如使用空氣、氮氣、泡沫、充氣鉆井液進行欠平衡鉆井，還很少涉及到，或者還沒有深入地涉及到，所以需擴大研究內(nèi)容。

2、加強國內(nèi)欠平衡鉆井設備系列配套的研制

隨著欠平衡鉆井技術的發(fā)展，開發(fā)出了一些較先進的欠平衡鉆井地面設備，如旋轉防噴器（額定的動密封壓力已達17.5MPa）、閉式四相分離處理系統(tǒng)等，這為安全、有效地欠平衡鉆井提供了必要條件，有些設備國內(nèi)有些油田已引進。而國內(nèi)也早在1980年代就開始進行研制旋轉防噴器和鉆井液/氣體分離器，但這些設備在某些設計結構上及技術指標上，與國外相比，還有一些差距，因此，還需在吸收國外設備先進技術的基礎上，加強國內(nèi)的研制工作，使其系列配套，滿足欠平衡鉆井的需要。

鉆井技術范文第5篇

關鍵詞：高職；鉆井技術專業(yè)；鉆井模擬培訓系統(tǒng)；實訓教學

中圖分類號：G718 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2013）07-0171-02

高職鉆井技術專業(yè)的培養(yǎng)目標是具備石油與天然氣鉆井專業(yè)理論與實際操作基本知識和基本技能，可在石油與天然氣勘探開發(fā)生產(chǎn)一線從事鉆井、完井、試油及井下作業(yè)等生產(chǎn)技術和管理方面工作的高技能應用型人才。

該類專業(yè)是實踐性很強的專業(yè)，學生通常在接受了一定的理論知識后，通過相應的實訓和實習來鍛煉素質和培養(yǎng)自身技能。所以，實踐教學是該專業(yè)教學的一個重要環(huán)節(jié)。但實踐教學也是目前教學的薄弱環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在學生實踐經(jīng)驗缺乏、工程意識淡薄、技術及原理講解困難等方面。

目前，高職鉆井技術專業(yè)在實踐教學的組織上，采用的方法主要有案例教學、課程設計教學、校內(nèi)實訓教學和校外實習教學，其中校內(nèi)實訓教學主要采用仿真模擬教學方法。仿真模擬可以分為物理模擬和計算機模擬兩大類，物理模擬主要通過對實物模型的觀摩認識、講解說明、模擬演示、拆裝練習等方式完成實訓，它的優(yōu)點是直接、形象、易信，但模型受限、易破壞、難以重用。鉆井模擬培訓系統(tǒng)屬于計算機模擬。計算機模擬在實踐教學中有很多優(yōu)勢，它可以模擬先進的工藝措施、儀器設備，而且可以重復演示、反復使用，這種模擬是多方面、多角度的。

高職鉆井技術專業(yè)鉆井模擬培訓系統(tǒng)的特點

鉆井模擬培訓系統(tǒng)能夠創(chuàng)造出一種以鍛煉受訓者專業(yè)實踐技能為目的，與鉆井施工現(xiàn)場非常相似的模擬實訓環(huán)境。受訓者在該環(huán)境下進行實踐操作，能強化他們對理論知識的理解和掌握，同時也能提高他們將理論轉化為實際應用的能力。以西南石油大學計算機學院開發(fā)的DS-7B鉆井模擬培訓系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)提供了鉆井現(xiàn)場共23種工況的模擬，每一種工況按照現(xiàn)場施工預先設計了操作程序，受訓者必須按照現(xiàn)場的操作程序一步一步地進行操作才能夠完成相應的工況。而在完成每一種工況的操作過程中，受訓者需要不斷思考自己所學的鉆井工程理論知識，不斷嘗試每一個步驟的操作。DS-7B鉆井模擬培訓系統(tǒng)的絕大多數(shù)操作和真實鉆機完全相同，司鉆操作臺、司鉆關井控制臺、遠程控制系統(tǒng)等設備都是按照一比一的比例仿真實鉆機設計，操作者有完全真實的操作體驗和感受。鉆井模擬培訓系統(tǒng)的優(yōu)點如下。

經(jīng)濟性 對像鉆井施工這種設備復雜、耗材多的大型工程項目，若使用真實的鉆機進行現(xiàn)場實戰(zhàn)性培訓，其費用是相當驚人的。而鉆井模擬器的使用可以使受訓者在最終接受實戰(zhàn)訓練前，對鉆井施工中的各種工況進行反復練習，達到相當?shù)氖炀毘潭?，并大大減少實戰(zhàn)培訓的次數(shù)和惡性事故發(fā)生的幾率可以極大地減少費用。

可重復性 對于鉆井施工人員來說，除了熟練掌握常規(guī)鉆井技術和操作外，對突發(fā)性事件也需要進行快速的判斷和處理。在實際鉆井中，突發(fā)事件的發(fā)生應是盡量避免的。而如果使用鉆井模擬器，則可以重復性地模擬各種突況，使受訓者有足夠的機會接受突發(fā)事件的挑戰(zhàn)。

高效性 在具體操作訓練中，鉆井模擬培訓系統(tǒng)省去了對材料、儀器、設備的準備過程，操作完成后，也節(jié)省了回收時間。學員可以輕松地對操作過程初始化，有些實際操作只需要按一個按鈕就能完成，這極大地提高了培訓效率。

直觀性 鉆井模擬培訓系統(tǒng)通過大量動畫直觀再現(xiàn)鉆井工藝過程和原理。在DS-7B系統(tǒng)中，可以看到環(huán)形防噴器和閘板防噴器開關井的動作，可以看到鉆頭在地層中鉆進的情形。在壓井過程中，可以看到壓井液循環(huán)的情形和立管壓力、套管壓力變化曲線，而這些在實鉆現(xiàn)場都是看不到的。

可普及性 由于鉆井模擬培訓系統(tǒng)主要是通過計算機程序結合一些硬件設備來完成相應操作的，它不受實際鉆機設備和材料的影響，也不受時間和環(huán)境限制，因此可以在任何油田企業(yè)或職業(yè)教育培訓部門安裝應用，具有很好的推廣普及性。

鉆井模擬培訓系統(tǒng)實訓教學法的實施

制定鉆井模擬實訓計劃 教師在授課之前應根據(jù)高職鉆井技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案和《鉆井施工技術》課程標準制定鉆井模擬實訓計劃，實訓計劃包括實訓科目及要求、計劃及進度、課時分配、重難點、時間及地點等內(nèi)容。然后，根據(jù)實訓計劃制定課表并告訴學生相應的安排。

鉆井模擬實訓教學的具體方法 （1）觀摩認識。學生第一次接觸鉆井模擬培訓系統(tǒng)時，應該先對整個系統(tǒng)作一個初步了解，內(nèi)容包括了解系統(tǒng)各部分的名稱和組成、各部分的作用和工作原理、系統(tǒng)的工作原理、操作注意事項、開關系統(tǒng)的步驟、初始狀態(tài)的調節(jié)、簡單故障的處理等。這些內(nèi)容可以減少學生在后續(xù)實訓中遇到的麻煩。（2）理論講解。每一個工況實訓之前都應有講解說明，講解內(nèi)容包括該工況最基本的原理，操作時的準備工作、操作步驟、注意事項等。以DS-7B鉆井模擬培訓系統(tǒng)為例，在模擬正常鉆進條件下的關井工況時，必須講清楚什么是關井，為什么要關井，關井的原理是什么，關井要用到哪些設備，“四七”動作是如何進行關井操作的，關井的準備工作和注意事項有哪些。這些內(nèi)容可以消除學生在實訓操作時的許多疑問。（3）操作示范。理論講解完畢并基本理解之后，由教師對具體的工況進行操作示范，操作示范可以重復2～3次，在操作示范中對每一個操作步驟進行詳細講解。操作示范必須嚴格按照模擬器操作使用指導書進行規(guī)范操作，這可能需要教師在上課之前做較長時間的準備。（4）操作訓練。操作示范之后，由學生進行嘗試性操作，也就是操作訓練，這個過程持續(xù)的時間比較長，原則是要保證每名學生都有充分的時間來熟練每一個工況的操作，同時注意操作的規(guī)范性和準確性。在學生操作過程中，教師要注意與學生的交流互動，對出現(xiàn)的問題進行及時解答并參與探討。（5）操作點評。所有學生操作訓練完成之后，要進行操作點評，當然可以針對某一名學生的情況進行點評，或者對多數(shù)學生的共同特點進行點評，指出其操作的可取之處和需要努力改進的方向。（6）實訓考核。實訓考核是校內(nèi)實訓教學一個很重要的環(huán)節(jié)。DS-7B鉆井模擬培訓系統(tǒng)設計的考試系統(tǒng)，將實訓考核變得簡單方便。可以預先在主控機上將培訓模式設置成考試模式，這樣每個學生在操作完畢之后，計算機就會對他們的操作給出相應的成績。

鉆井模擬實訓教學的實施 以DS-7B鉆井模擬培訓系統(tǒng)為例，它共設計了23種工況的模擬，這些工況可以概括為6大類，分別是下鉆操作、起鉆操作、鉆進操作、事故及復雜處理、關井操作和壓井操作。在實訓教學中，可以將這6大類工況分為6個項目或6個情境進行組織和實施，每一個項目作為一個獨立的教學單元，有教學目的和要求，教學重點和難點，教學方法和實施步驟，教學效果的評估等。實訓教學最好能與《鉆井施工技術》課程進度相適應，在學生掌握一定專業(yè)知識的基礎上，重點講解和訓練每一個項目中的一兩種工況，其余的工況可以作為課外延伸的內(nèi)容讓學生自己思考和探索，從而有助于他們綜合能力的提高。

鉆井模擬培訓系統(tǒng)的應用效果

鉆井工藝過程變得更直觀 DS-7B鉆井模擬培訓系統(tǒng)的所有操作都是通過動畫展現(xiàn)在受訓者面前的，這些動畫形象地展現(xiàn)了現(xiàn)實的場景、設備動作、人員操作、施工過程，再結合逼真的音響效果，使復雜的鉆井工藝過程變得一目了然。

鉆井工藝操作變得更現(xiàn)實 DS-7B鉆井模擬培訓系統(tǒng)的絕大多數(shù)操作和現(xiàn)場是完全一致的，而且很多設備也是按照一比一的比例設計的。比如，剎把的外形和手感、指重表的反映、離合器的操作都和真實鉆機完全相同。這樣，學生就有更多機會接觸并感受鉆井工藝的操作。

鉆井工藝理論變得更有趣 對于一些復雜抽象的鉆井工藝理論，單向和被動的接受通常會使人感覺乏味和無趣。DS-7B鉆井模擬培訓系統(tǒng)可以充分調動人的各種感官和肢體動作，同時結合大腦的記憶、分析、聯(lián)想和決策，將所學復雜抽象理論應用到實際中，這樣就使學習變得更有趣味。

鉆井工藝課程教學變得更有效 鉆井模擬培訓教學具有很好的交互性，學生在培訓中完全沉浸在模擬器所設置的鉆井場景中，與虛擬環(huán)境之間有多維信息交互作用。學生在定性和定量綜合集成的虛擬環(huán)境中，可以獲得對操作對象的感性和理性認識。

鉆井模擬培訓系統(tǒng)發(fā)展展望

鉆井模擬培訓系統(tǒng)還在不斷的發(fā)展和完善中，其發(fā)展趨勢有以下三方面。

精細化 DS-7B鉆井模擬培訓系統(tǒng)主要模擬帶頂驅的電動鉆機在陸地鉆井時的相關操作，隨著鉆井技術的發(fā)展，各種鉆井新技術不斷出現(xiàn)，各種鉆井新設備不斷應用，這就需要更為精細的鉆井模擬設備和程序來完成相應模擬。

智能化 DS-7B鉆井模擬培訓系統(tǒng)將具體的鉆井操作設計成了一系列固定的程序，這些程序的智能化程度還不是很高，不能完全按照鉆井現(xiàn)場的操作進行訓練。如果能夠將這些程序變得更智能化，使它們模擬的場景和現(xiàn)場完全一致，就可以進一步提高培訓的效率。

網(wǎng)絡化 DS-7B鉆井模擬培訓系統(tǒng)屬于單機版培訓系統(tǒng)，不能在線升級，也不能提供其他網(wǎng)絡服務。如果鉆井模擬培訓系統(tǒng)能夠和互聯(lián)網(wǎng)結合起來，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)網(wǎng)上模擬、更新、升級等，模擬培訓功能將會變得更強大。

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