鉆井工藝 鉆井工藝

鉆井工藝 鉆井工藝鉆井工藝-鉆井工藝2010年04月03日星期六下午02：39油和天然氣的勘探和開發(fā)中鉆成井眼所采取的技術(shù)方法。主要包括井身設(shè)計(jì)、鉆頭和泥漿的選用、鉆具組合、鉆井參數(shù)配合、井斜控制、泥漿處理、取巖心以及事故預(yù)防和處理等。石油鉆井工藝的特點(diǎn)是：井眼深、壓力大、溫度高、影響因素多等。以往主要靠經(jīng)驗(yàn)鉆井，50年代開始研究影響鉆井速度和成本的諸因素及其相互關(guān)系。鉆井新技術(shù)、新理論不斷出現(xiàn)。井眼方向必須控制在允許范圍內(nèi)。根據(jù)油氣勘探，開發(fā)的地質(zhì)地理?xiàng)l件和工程需要，分直井和定向井兩類，后者又可分為一般定向井、水平井、叢式井等。直井井眼沿鉛直方向鉆進(jìn)并在規(guī)定的井斜角和方位角范圍內(nèi)鉆達(dá)目的層位，對井眼曲率和井底相對于井口的水平位移也有一定的要求(圖1)。生產(chǎn)井井底水平位移過大，會打亂油田開發(fā)的布井方案；探井井底水平位移過大，有可能鉆不到預(yù)期的目的層。井的全角變化率過大會增加鉆井和采油作業(yè)的困難，易導(dǎo)致井下事故。影響井斜角和方位角的因素有：地質(zhì)條件，鉆具組合，鉆井技術(shù)措施，操作技術(shù)以及設(shè)備安裝質(zhì)量等。為防止井斜角和井眼曲率過大，必須選用合理的下部鉆具組合。常用的有剛性滿眼鉆具組合(圖2)和鐘擺鉆具組合(圖3)兩種。前者可采用較大的鉆壓鉆進(jìn),有利于提高鉆速,井眼曲率較小，但不能糾斜,后者需控制一定的鉆壓,響鉆速，但可用來糾斜。定向井沿預(yù)先設(shè)計(jì)的井眼方向(井斜角和方位角)鉆達(dá)目的層位的井。主要用于：受地面地形限制，如油田埋藏在城鎮(zhèn)、高山、湖泊或良田之下；海上叢式鉆井；因地質(zhì)構(gòu)造特殊(如斷層、裂縫層，或地層傾角太大等)的需要，鉆定向井有利于油、氣藏的勘探開發(fā)；處理井下事故，如側(cè)鉆，為制止井噴著火而鉆的救險井等。定向井的剖面設(shè)計(jì)，一般由直井段、造斜段、穩(wěn)斜段和降斜段組成。造斜和扭方位井段常用井下動力鉆具(渦輪鉆具或螺桿鉆具)加彎接頭組成的造斜鉆具(圖4)。當(dāng)井眼斜度最后達(dá)到或接近水平時，稱為水平井。定向鉆進(jìn)時，必須經(jīng)常監(jiān)測井眼的斜度和方位，隨時繪出井眼軌跡圖，以便及時調(diào)整。常用的測斜儀有單點(diǎn)、多點(diǎn)磁力照相測斜儀和陀螺測斜儀。近年來，還使用隨鉆測斜儀，不需起鉆就可隨時了解井眼的斜度和方位，按信號傳輸方式分有線及無線兩種，前者用電纜傳輸信號，后者用泥漿脈沖、電磁、聲波等。叢式井又稱密集井、成組井(圖5),在一個位置和限定的井場上向不同方位鉆數(shù)口至數(shù)十口定向井，使每口井沿各自的設(shè)計(jì)井身軸線分別鉆達(dá)目的層位，通常用于海上平臺或城市、良田、沼澤等地區(qū)，可節(jié)省大量投資，占地少，并便于集中噴射鉆井將泥漿泵輸送的高壓泥漿通過鉆頭噴嘴形成高速沖擊射流(通常在m/s以上),直接作用于井底，充分利用水力能量(一般使泵水功率的50%以上作用于井底),使巖屑及時沖離井底或直接破碎地層,可大幅度提高鉆井速度。合理的工作方式是采用較高的泵壓、較低的排量和較小的鉆頭噴嘴直徑。優(yōu)選參數(shù)鉆井在分析已鉆井資料的基礎(chǔ)上，以電子計(jì)算機(jī)為手段，用最優(yōu)化的方法，將影響鉆井速度的各種可控因素(例如鉆頭類型、鉆壓、轉(zhuǎn)速、泥漿性能、水力因素等)，根據(jù)最低成本原則建立數(shù)學(xué)模型，編成計(jì)算程序。進(jìn)行優(yōu)選配合，使鉆井工作實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、快速、低成本。地層孔隙壓力預(yù)測和平衡壓力鉆井用地震、測井和鉆進(jìn)時的資料(機(jī)械鉆速、頁巖密度、泥漿比重、溫度等)進(jìn)行綜合分析，預(yù)測地層孔隙壓力和判斷可能出現(xiàn)的異常壓力地層，及時采取措施以防止突然發(fā)生井噴、井漏和井塌等井下復(fù)雜情況。根據(jù)已知的地層孔隙壓力和地層破裂壓力，確定合理的泥漿比重和套管程序。在井內(nèi)泥漿液柱壓力和地層孔隙壓力近似平衡的條件下進(jìn)行鉆井，稱平衡壓力鉆井。可顯著提高鉆速，也有利于發(fā)現(xiàn)油、氣藏。井控技術(shù)當(dāng)鉆達(dá)異常高壓地層而發(fā)生泥漿氣侵或井涌時，用計(jì)算方法和恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，調(diào)整泥漿比重和流動特性，配合使用液動高壓防噴設(shè)備進(jìn)行控制和排除井內(nèi)溢流，以防止井噴。取巖心技術(shù)按設(shè)計(jì)要求從井下鉆取所需層位的巖石樣品(巖心)，為勘探和開發(fā)油、氣藏取得第一性資料。常用的取心工具主要由取心鉆頭、巖心筒、巖心抓和接頭等部件組成，取心鉆進(jìn)時，鉆頭連續(xù)呈環(huán)形切削井底的巖石，使鉆成的柱狀巖心不斷進(jìn)入巖心筒。為適應(yīng)特殊需要，還有密閉取心、保持壓力取心和用于極疏松和破碎地層的取心工具(橡皮套取心工具)等。參考書目劉希圣等編：鉆井工藝原理(上、下冊)，石油工業(yè)出版社，北京，1981。J.A."jim"Short,Drilling and Casing Operations,Pennwell Publ.CO.,Tulsa,1982.