談石油鉆井工藝技術措施

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摘要：中國大陸多個油田經(jīng)過30年以上的開采，均先后進入后期開發(fā)階段。為此，文章對石油鉆井技術進行討論，歸納了直井鉆孔的工藝、水平鉆孔工藝、定向井鉆井工藝等方面的經(jīng)驗和技術措施，并著重分析石油鉆井工藝優(yōu)化對中國石油開發(fā)今后繼續(xù)深化發(fā)展的意義。

關鍵詞：石油鉆井工藝技術；工藝技術；施工

引言

對石油后期的開采和剩余石油資源的有效利用，需要采用節(jié)能降耗的措施，這種情況顯著增加了石油開發(fā)施工的難度，但也是優(yōu)化石油鉆井工藝技術的關鍵契機，利用最新的工藝技術，是提高鉆井施工質(zhì)量的良好保障，也是繼續(xù)深化石油開發(fā)的有效途徑。在石油開發(fā)項目中如何優(yōu)化石油鉆井工藝技術措施，是目前各石油開采企業(yè)需要解決的主要問題。

1直井鉆孔的工藝技術

防斜打直技術是為保障鉆探出垂直的鉆孔井眼軌跡而存在的，在直井鉆孔中，其關鍵就在于防斜打直技術的應用，嚴格根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果以及鉆進施工要求，控制井筒的井斜角和方位角，并根據(jù)垂直的井眼軌跡，逐步確認鉆孔施工是否達到其高質(zhì)量的標準。合理使用鉆孔液，可有效降低鉆孔施工過程中意外故障發(fā)生的幾率，始終讓井眼軌跡保持垂直的狀態(tài)。井下工具的安裝出現(xiàn)了問題，首先考慮直井鉆孔施工是否出現(xiàn)了打斜的情況，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)會嚴重影響到整個油井的開發(fā)；其次，抽油桿的結(jié)構也會受到抽油桿傾斜的影響，若傾斜嚴重還會致使井下探測的數(shù)據(jù)不夠準確，數(shù)據(jù)誤差過大會給油井設計開發(fā)的方案與預估情況產(chǎn)生偏差，并造成不必要的損失，而導致直井鉆孔井斜的原因是多方位的，地質(zhì)發(fā)生變化、巖石的屬性發(fā)生變化等外界因素都可能是導致井斜的原因，而鉆頭的鉆進、下部鉆具發(fā)生彎曲都會加劇斜角過大影響鉆井質(zhì)量，如果鉆孔施工過程中防斜措施做得不夠充足，也會導致井眼軌跡不合符設計標準，從而阻礙了石油井生產(chǎn)的進度。利用鐘擺鉆具將防斜措施進行優(yōu)化，加強對井眼軌跡垂直控制的同時也要注重直井鉆孔施工的質(zhì)量，實現(xiàn)完美鉆孔施工的效果。

2水平鉆孔工藝技術

在定向鉆孔工藝中，有一種較為特殊的鉆孔工藝為水平鉆孔工藝，為了替鉆探水平鉆孔在施工的過程中的不同部分提供技術支持，總體來說共分為四個部分：垂直井眼、傾斜井眼、穩(wěn)定傾斜井眼、水平井眼部分，有效利用鉆探工具組合對不同的鉆孔部分的斜率和方位角進行優(yōu)化，定向鉆孔中的水平鉆孔工藝能夠很好地實現(xiàn)這一部分的施工工作。通過對井下鉆井工具的遠程控制和管理，利用計算機和網(wǎng)絡技術的集成實施到鉆井施工工作中，從而實現(xiàn)應用自動化的鉆井措施，并制定相應的鉆探儲層方案以及合理規(guī)劃軌跡路線，結(jié)合工程質(zhì)地導向的鉆井和測井的技術措施，進而達成水平孔在一定程度上滿足更高的質(zhì)量標準[2]。現(xiàn)階段，“噴管式”水平鉆孔工具與旋轉(zhuǎn)鉆進鉆孔工具是常有的兩種水平鉆孔工具，其中“噴管式”鉆孔工具主要有沖孔段、噴管液缸段、控制段、循環(huán)閥、過濾器以及錨定器組合而成，主要采用高壓噴射技術，在地層進行水平通道鉆設中利用高壓管柱以及高壓泵組完成；旋轉(zhuǎn)鉆進鉆孔工具是用液壓進行控制的組合式遙控作業(yè)工具，具有可伸長磨銑鉆頭以及金剛石鉆頭兩套鉆具組合，第一套可伸長磨銑鉆頭可將套管開鑿出小孔，而第二套安裝可伸長柔性鉆桿的金剛石鉆頭，由兩套鉆孔工具進行組合，主要用于地層水平鉆孔，此水平鉆孔組合可完成一趟多條水平通道，通過馬達部分、控制部分以及磨銑部分提高水平鉆孔效率，實現(xiàn)石油鉆井效率，完成水平鉆孔工藝規(guī)范化使用。對水平鉆井經(jīng)驗和教訓的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)加強水平井的建設質(zhì)量能夠更好地對直井鉆探進行控制，減少了在油田開發(fā)過程中不必要的資源浪費并為后期的石油開采奠定了基礎，是提高生產(chǎn)質(zhì)量的關鍵。根據(jù)各項數(shù)據(jù)的反饋來看，我國石油的資源和油田數(shù)量在逐漸減少，且惡劣條件下的石油開采、生產(chǎn)越來越常見，不平衡鉆井技術的采用，能夠在最大程度上降低鉆井成本的投入同時也對水平鉆井不同階段的施工質(zhì)量給予保障，有效規(guī)避卡鉆等事故現(xiàn)象的發(fā)生，縮短了鉆孔的周期，從而促進石油鉆探工作的順利進行。

3平衡鉆井施工中的井控技術

在現(xiàn)階段國內(nèi)石油產(chǎn)業(yè)而言，平衡鉆井施工得到石油開采人員廣泛使用，隨著平衡鉆井工藝使用頻率增長，極大地促進了我國平衡鉆井的井控技術的發(fā)展。在實施壓井作業(yè)的過程中，難免會有井噴事故現(xiàn)象的發(fā)生，主要原因是由于井筒中液柱的壓力明顯大于儲層流體的壓力值，所以為了有效避免此現(xiàn)象的發(fā)生，在平衡鉆井施工的過程中要注意對鉆井液的使用，并控制鉆井液的使用量，規(guī)避其使用量過多導致其他事故的發(fā)生，在選用井鉆液時，應結(jié)合井筒不同實際情況合理選擇，隨著氮氣鉆井液的出現(xiàn)，空氣鉆井液因氧氣易產(chǎn)生化學反應及易燃燒的特效而被提取代，一般選擇氮氣等不易燃燒的氣體，以此避免鉆井著火事故地產(chǎn)生，在進行井鉆液選擇時，應以鉆井資料中顯示的最高地層壓力系數(shù)或工作人員實測壓力數(shù)據(jù)為基準，對地層空孔隙壓力、油氣水層的埋藏深度、井控裝置以及鉆井液類型考慮。以鉆機施工的設計規(guī)范作為制定防止井噴事故預防措施的參考依據(jù)，并在鉆井施工的準備階段，備好鉆井液和壓井液，使其一旦發(fā)生井噴事故，可以在第一時間采取應急措施并解決事故，及時啟動井控裝置以及封井器的關井處理工作，促進石油鉆孔施工效率提升的同時也降低其施工成本，在一定程度上避免了井噴事故的發(fā)生給石油鉆探施工帶來的損害。

4欠平衡鉆井施工中的井控技術

需主動預防石油鉆井施工中安全事故，改善井筒內(nèi)液柱壓力，一般在生產(chǎn)中可選擇欠平衡鉆井工藝；生產(chǎn)期間要注意保持理想的欠平衡鉆井條件，這是實現(xiàn)安全生產(chǎn)的關鍵。為了有效提升欠平衡鉆井的施工效率，利用氣體鉆井、泡沫鉆井來實現(xiàn)對井控技術措施的優(yōu)化，確保欠平衡鉆井施工的順利實施以及避免施工過程中事故的發(fā)生。例如：氣體鉆井包括氮氣鉆井技術、天然氣鉆井技術，氮氣鉆井技術，而氮氣能夠作為鉆井液或鉆井液組成成分在欠平衡鉆井中存在，相較于空氣而言，氮氣不易于灼燒，可在一定程度內(nèi)降低井內(nèi)著火事故出現(xiàn)概率；泡沫鉆井技術是以泡沫作為鉆井內(nèi)循環(huán)流體，泡沫流體一般為氣液混合構成的乳化液，其具備漏失量小、油氣層損害小、靜液柱壓力低以及攜屑能力強的特點，適用于低壓、易漏、水敏性底層鉆井。除此之外，欠平衡壓力鉆進技術必須與完全成熟的井控技術、設備互相結(jié)合才能保證石油鉆井施工工作安全地進行，最大程度發(fā)揮欠平衡鉆井施工中井控技術的優(yōu)勢。欠平衡鉆井技術經(jīng)幾十年的發(fā)展，人們對其逐漸熟悉與重視，早期人們認識到欠平衡鉆井能夠在一定程度內(nèi)提高硬地層的機械鉆井水平，減少井漏以及防止壓差卡鉆的優(yōu)勢，經(jīng)過鉆井技術不斷完善，欠平衡鉆井還能夠減少地層損害、提高產(chǎn)量且能及時發(fā)現(xiàn)油氣井地層等眾多優(yōu)點，除此之外，欠平衡鉆井技術能夠提高鉆井的機械鉆速、提升鉆頭使用壽命、減少井眼循環(huán)漏失等優(yōu)勢，經(jīng)國外實例表明，欠平衡鉆井技術產(chǎn)量為常規(guī)鉆井方法的10倍左右，并且有利于環(huán)境保護以及降低作業(yè)費用，因此對于欠平衡鉆井技術可大力推廣。為確保欠平衡鉆井技術能夠在不同情況下起到同樣優(yōu)勢作用，應在確保石油開發(fā)安全的基礎上，控制循環(huán)內(nèi)鉆井液密度，控制鉆井液在井筒內(nèi)形成的靜液液柱壓力低于地層空隙壓力，此時實施欠平衡鉆井技術能夠發(fā)揮其優(yōu)勢。在欠平衡鉆井施工的過程中，對于鉆井口的壓力控制十分重要，使其能夠承受上部地層和下部井段共同產(chǎn)生的抗內(nèi)壓力，根據(jù)自身結(jié)構特征保持欠平衡鉆井井段地層的穩(wěn)定性，并做好對欠平衡鉆井井段防塌陷和液體流動層位的保護工作。與常規(guī)的鉆井工藝相比，欠平衡鉆井具有較高的經(jīng)濟性價比，根據(jù)我國各項研究和應用的數(shù)據(jù)來看，這項技術雖然在某些部分存在著不足，但有著非常好的發(fā)展前景和應用空間，對我國未來石油工業(yè)方面的開發(fā)工作有著一定的輔助作用。

5定向井鉆井工藝技術

為了可以滿足企業(yè)對后期油田開發(fā)方面的節(jié)能降耗技術的要求，降低對剩余油田開采時石油鉆探施工工作的成本投入，采用定向井鉆井工藝技術是最為妥善的手段。定向鉆井工藝技術能夠有效避免油田環(huán)境中的一些特殊因素，確保對石油資源的充分利用，使其開采流程更加安全，減少鉆井數(shù)量，最大程度上節(jié)約了人力和物力資源[3]。在進行油田開發(fā)時，常因油田所處地面不利于鉆井作業(yè)施工的環(huán)境下，或是在鉆井安裝時具有較大困難時，可采用定向井鉆井技術，例如英國的北海油田，我國的長慶、勝利、大港以及塔里木油田，以上油田皆因地面受限而選用鉆定向井，如長慶油田鉆定向井的原因主要為地處黃土高原，千溝萬壑，鉆定向井以更好地實現(xiàn)油田開采工作。除此之外，定向井鉆井技術還具有海上生產(chǎn)集輸需要的作用，例如我國南海定向井。除因地面限制、海上運輸?shù)茸饔猛?，定向井還可作為救援井存在，主要為搶救某一口井的著火、井噴而設計的定向井。例如：我國新疆柯3井井噴失控著火，但因我國定向救援井技術不完善未能及時控制。幾年后由美國人鉆設定向救援井予以處置。而我國自行設計并施工完成了中原油田濮2-151井、勝利油田永59井、青海油田南2-1井，并成功控制了井噴失控事故。定向井還具有多目標井、繞障井、立槽斜井及多底井，多目標井為鉆達多個目的層面而設計施工的定向井，繞障井是為繞過地下某種障礙而設計施工的定向井，立槽斜井采用斜直鉆機施工，從井口開始傾斜的定向井。

6結(jié)語

綜上所述，根據(jù)石油開發(fā)的實際施工情況，才能合理的優(yōu)化石油鉆井工藝技術，在確保提升石油鉆探質(zhì)量的同時也要保證鉆井性能進一步的完善。通過對定向井鉆井工藝、平衡鉆井施工中的井控技術以及欠平衡鉆井施工中的井控技術的應用，不僅可以減少鉆井施工成本的投入也可縮短鉆孔施工周期，提高施工效率，盡可能的滿足石油開發(fā)中的需求，確保石油勘探工作的順利進行。

參考文獻：

[1]蔡孟哲.實施石油鉆井工藝技術方案及優(yōu)化措施分析[J].化工管理，2020(12):114-115.

[2]楊春堂.石油鉆井工藝技術措施分析[J].居舍，2020(06):56.

[3]許豐平，劉寶軍.石油鉆井井控工藝技術措施探討[J].云南化工，2018,45(03):129.

作者：譚橙 單位：長江大學