现代导向钻井技术的新进展及发展方向

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  [摘 要]针对现代导向钻井技术的发展问题,首先对导向钻井技术进行介绍,对我国各大油田导向钻井技术的发展状况进行深入分析,提出导向钻井技术未来发展方向,为我国钻井技术的发展奠定基础。研究表明:从钻井工具的角度分析,导向钻井可以分为滑动钻井和旋转钻井;从钻井方式的角度分析,导向钻井可以分为几何钻井和地质钻井。目前我国主要采用的导向钻井技术有旋转导向钻井、滑动导向钻井和垂直导向钻井三种类型,未来需要从完善导向钻井理论、健全导向钻井体系、加快垂直钻井应用三方面出发,采取多项措施,促进现代导向钻井技术的发展。
  [关键词]现代导向钻井 简述 新进展 发展方向
  中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)11-0113-01
  0、引言
  对于油气生产而言,钻井专业将直接关系到后续油气开采的产量和效率,因此,钻井专业是整个油气田开发中最重要的組成部分。随着现代科技的发展,钻井技术不断涌现,其中,导向钻井技术成为了近几年应用最广、效率最高的钻井技术。当然,导向钻井技术也存在一定的缺陷,但是经过多年的研究,相关缺陷得到了弥补,因此,导向钻井技术很可能是未来钻井行业发展的重点[1]。但是,为了推动油气田开发行业的进一步发展,对导向钻井技术进行进一步的更新十分重要,基于上述原因,本次研究将从目前导向钻井的研究和应用状况出发,对导向钻井技术进行深入探索,最终指明导向钻井技术未来的发展方向。
  1、导向钻井技术简述
  导向钻井技术是近些年来应用最广的钻井技术,该种技术在应用的过程中可以不断在地下进行造斜、稳斜作业,与传统的钻井作业技术相比,该种技术可以有效克服变换钻具的问题,从而使得钻井专业的效率得到了大幅度的提升,同时,还可以有效提高油气井的轨迹质量。导向钻井技术有两种分类方式,分别是从钻井工具角度分类和从导向方式分类。
  从钻井工具的角度出发,导向钻井技术可以分为滑动钻井和旋转钻井。滑动钻井是指在钻头作业的过程中,钻柱随着钻头滑动前行,该种作业方式的作业效率相对较低,且容易使钻柱承受较大的扭矩,如果操作不善,还容易引发钻柱断裂问题;旋转钻井是指在钻头作业的过程中,钻柱随着钻头一起转动,该种作业方式的效率相对较高,且可以使井眼得到完善的清洗,但是,旋转钻井的作业成本相对较高[2]。
  从导向方式的角度出发,导向钻井技术可以分为几何钻井和地质钻井。几何钻井是指在钻井作业中,通过随行的仪器对井内几何状况进行实时测量,并将相关数据及时回传到地面和控制系统中,然后通过控制系统对钻具进行实时调整;地质钻井是指在钻井作业中,通过随行的仪器对地质状况进行实时测量,并通过地质参数对钻具进行调整。
  2、现代导向钻井技术新进展
  (1)旋转导向钻井
  目前,在我国地质状况较为复杂的区域基本都采用旋转钻井技术,使用该种技术可以使油气井的轨迹更为平滑,同时,该种技术的钻井效率相对较高,且不用花费太高的成本。经过多年的研究和发展,我国的旋转导向钻井深度可达15km,是钻井深度较深的技术之一,但是,在使用该技术的过程中,如何采取措施降低钻柱的扭矩是油气田单位面临的主要问题。
  (2)滑动导向钻井
  滑动钻井技术也在我国得到了大面积的推广,在该种技术应用的过程中,虽然能采取措施降低成本,但是马达磨损问题难以解决。目前,随着社会的不断发展,油气田单位对资源最大化要求不断加深,由于地质状况的复杂性,使得钻井作业不能像以前一样展开,所以滑动钻井技术越来越不适应油气田单位的发展[3]。近些年来,油气田单位为了提高钻井效率、降低成本以及防止设备磨损,将滑动钻井技术和其它技术进行了有效的结合,推出了交替钻井技术,但是该种技术面临着下钻次数增加的问题,当下钻次数较多时,很容易造成钻井轨迹变动,因此,技术更新和结合仍然无法推动滑动钻井技术进一步发展。
  (3)垂直导向钻井
  垂直导向钻井是近几年新出现的钻井技术,该种技术主要有两大优点。首先,该种钻井技术使得钻柱的弯曲性能增加,给钻具赋予了一定的陀螺效应,使得钻柱的磨损状况得到了有效降低,同时钻井轨迹更加平滑,有效防止了井斜问题的出现;其次,在钻具中增加了偏心控制器装置,该装置可以有效控制钻具的重心,进一步保证钻井轨迹完全符合设计要求。
  3 、现代导向钻井技术发展方向
  通过上述分析可以发现,目前我国的导向钻井技术已经取得了巨大的进步,使得我国的钻井效率得到了提升,但是这些钻井技术都存在一定的缺陷,这给钻井作业也带来了一定的困扰,因此,对导向钻井技术进行进一步的研究十分必要。根据笔者的工作经验,并通过对导向钻井技术的现状分析发现,未来导向钻井技术将朝着以下四方面发展:
  (1)完善导向钻井理论
  完善导向钻井理论是导向钻井技术进一步发展的基础,在这一方面,我国应采取以下三方面的措施,首先,应加快控制理论在导向钻井技术中的应用,使得导向钻井作业的偏差得到有效的控制;其次,应加快智能控制在导向钻井技术中的应用,使得钻井作业可以得到完善的控制,同时,智能控制可以使得钻井工具通过算法得到调整,从而避免钻井作业受到人为因素的影响;最后,应加快钻柱受力研究,避免因钻柱问题影响导向钻井作业效率。
  (2)健全导向钻井体系
  导向钻井体系主要包括软件系统、监控系统、通讯系统、参数测量系统四个方面。在软件系统方面,应加快研发导向控制软件和井下轨迹模拟软件,为导向钻井作业的进行奠定基础;在监控系统方面,应加快智能决策系统的应用,在得到井下有效信息的同时,可以通过智能决策系统快速做出反应,防止出现钻井问题,提高钻井效率;在通讯系统方面,应加快无线传输系统的应用,克服传统通讯系统通讯信息滞后问题;在参数测量系统方面,在钻井作业的过程中,应对井下的各种参数进行测量,包括井下的几何信息和地质信息,这就需要将各种测量仪器相融合,开发多元化的测量设备。
  (3)加快垂直钻井应用
  在上文分析中指出,垂直钻井技术拥有众多的优点,加快该技术的推广和应用更有利于推动导向钻井行业的发展。在推动垂直导向钻井技术的过程中,仍然需要注意以下三点问题。首先,应加快解决钻压技术的研发,从而避免在实施垂直导向钻井作业的过程中出现井斜问题;其次,应在水平井中测试垂直导向钻井技术,这主要是因为目前该种技术仅在定向井中得到了应用,在水平井中是否可行还有待测试;最后,尽管垂直导向钻井技术的理论已经相对成熟,但是相关设备仍然研究较少,因此,应加快对垂直导向钻井设备的研究,为该技术的推广奠定基础。
  4、 结论
  通过上述分析可以看出,对导向钻井技术进行进一步研究十分有利于油气田开发行业的发展。目前我国在旋转导向钻井、滑动导向钻井和垂直导向钻井三个方面已经取得了较大的进步,但是仍然存在一定的不足,因此,我国导向钻井应从完善导向钻井理论、健全导向钻井体系、加快垂直钻井应用三个角度出发,多种措施并行,推动导向钻井技术进一步发展。
  参考文献
  [1]孙维.旋转导向钻井技术应用研究及其进展[J].中国石油和化工标准与质量,2017, 37(16):160-161.
  [2]韩来聚.胜利油田钻井完井技术新进展及发展建议[J].石油钻探技术,2017, 45(1):1-9.
  [3]杨霞.水平井钻井工具在页岩气勘探开发中的应用技术与新进展[J].江汉石油科技, 2017(3):65-68.
  作者简介:黄福忠(1973-),男,重庆垫江人,毕业于重庆石油高等专科学校(现重庆科技学院)钻井工程专业,工程师,主要从事钻井施工管理工作。
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