论文部分内容阅读
摘要：本文首先对我国的川渝地区深层钻井技术做了简要的介绍；其次，就深层钻井面临的一些困难进行分析与讨论。接着对川渝地区的地质地貌进行了详细的分析。然后，对川渝地区深井钻井提速技术从关于深层钻井技术应注意的问题，钻头优选技术研究，防斜打快技术在川渝地区的研究这三个方面进行了研究与讨论。文章最后对全文进行了总结。
关键词：深层钻井技术 困难 川渝地区 地质地貌 防斜打快
【分类号】TE245
1.引言
川渝油田隶属于中国石油天然气集团公司，是我国主要的石油天然气出产地区之一，为我国的工业发展以及人民生活水平的提高做了很大的贡献。川渝地区油田地处四川盆地，有着较为丰富的油气资源，近几年又勘探出来了不少的深层气田和油田，具有很大的发展潜力。经过近30年左右的整体性开发，川渝油田探区的主体区块逐步形成了一套具有成熟技术的、完整工艺开采流程的钻井工艺技术。但是，随着新勘探出来的深层油井气田的数目增多，而深层钻井技术仍然停留在原来的基础之上，无法满足现带深层井开采的要求，严重的制约着油气的开采工作。工程技术人员面临的钻井技术难题也显得愈来愈突出。本文主要针对川渝油田四川盆地东部探区的一些新勘探出来的深层油气田，随之而来的表层石炭地层可钻性特别差以及高陡地层直井出现井斜问题突出，使得整个钻井过程中因钻头使用效果不佳而导致的诸多问题进行研究与分析，并通过钻头优选技术、施工前的准备工作、防斜打快技术对上述我国川渝地区深层油井开采的难题提出了解决措施。形成一套较完整的钻井提速技术。
2.深井钻井面临的困难
在对超深井进行开钻过程中基本上会遇到所有的地层种类，一般的气田相较于油田来说藏埋藏深，就目前的深层气田的勘探记录来说，最深气层可达7 175m（关基井）。这个深层井的地层层序与地质年代都比较老，大多数深层井的地层岩石压实程度十分致密，整个地层都比较硬，由此在钻挖的过程中可钻性差，研磨性强，基本上在所有的深层井钻挖过程中都会碰到巨厚的页岩、砾岩、石英砂岩以及燧石等，这些岩石都有着很高的硬度，对钻井设备的钻头消耗量大，严重的阻碍了整个钻井速度的提升。随着钻挖深度的增加，钻头的选择范围会逐渐缩小，单只钻头因各种地层条件的限制，挖进深度十分有限。机械钻速极低，从而导致整个钻井周期加长的现象。目前川渝地区超深井井底温度高（女基井实测井底温度达182F），地层压力高（九龙山二叠系地层压力达120 MPa以上）。因此，对钻井液性能要求非常高。长井段高密度钻井液钻井是超深井机械钻速低的另一个重要原因。岩石可钻性差，机械钻速低。
3.川渝地区的地质地貌分析
四川盆地（特别是川东地区）须家河组的石英砂岩层与二叠系硅质、燧石结核灰岩等研磨性都极强，，有的深层井地下断层多，岩层分布不均匀，地层常出现多次倒转的现象。就目前已知的油气层绝大多数都以碳酸盐岩裂缝为主，这种裂缝的孔隙型集层中多有有孔、洞、缝以及多种储集空间，整个挖钻区域的次生变化非常明显，这就经常导致直井打斜的现象发生。这个岩层的地层纵向上产层多，压力异常的现象十分普遍，整个地层的压力梯度变化大，常高低不同。由于各个油气层的岩相、岩性的纵向变化大，整个岩层裂缝的延伸以及展布具有各向异性特点，同一岩层在横向上又被不同的断层分割成互不连通的自闭式压力系统，各自形成一个独立的空间，这对于整个深层气井的钻挖又提出了严峻的挑战。
4.关于川渝地区深井钻井提速技术的研究
4.1关于深层钻井技术应注意的问题
川渝地区深井超深井的复杂情况主要体现在深井上部的高倾角严重，钻井过程中破碎性地层的井漏以及垮塌现象十分严重，就嘉陵江组的裂缝以及溶洞性井漏现象来说，整个井层的泥页岩物理化学和力学因素很不稳定，塌方现象十分严重。因此，针对这些现象，施工人员不可一味的去赶工程施工进度，一旦遇到破碎性地层，要一边钻挖一边对整个井身进行加固处理，对漏气严重的断层要实时对整个井中的氧气浓度进行检测，并采取严格的堵漏措施，以免爆炸事故的发生，在确保了整个施工过程中的施工安全后，再去考虑如何对深井钻挖进行提速的问题。
4.2钻头优选技术研究
通过比能公示对川渝地区近几年40口井所使用的钻头，按照不同的钻挖地质进行分层，依次可分为五系，即白垩系（K）、侏罗系（J）、三叠系（P）、二叠系（T）、石炭系（C）。用比能法对这五个地层进行评价后，接着依据经验公式选用不同材质、不同直径、不同强度的钻头。根据比能的观点，钻挖过程中如果钻头的比能越低的话，代表钻头的破岩效率越高。对钻头性能的指标的评价，依据比能经验公式理论，主要包括钻头的使用效果和钻头的钻挖使用条件两部分。因此在对钻头进行选择时主要选用这两者的参数作为变量。其中使用效果大体包括：钻头寿命、每米钻井成本、进尺、钻头新度、平均机械钻速等；钻头的使用条件主要包括：地层条件、钻头尺寸、钻压、转速、水力参数等。在本论文中，针对川渝地区的地质地貌情况，结合仅今年实际钻挖过程中遇到的问题，主要选取钻头入井深度、钻压、转速、比能、排量、进尺、平均机械钻速作为整个钻头选用的分析变量，通过SPSS软件对这些变量进行运算。来选择最为合适的钻头，达到深井钻挖提速最优化的目的。
4.3防斜打快技术在川渝地区的研究
直井井斜问题是钻井工程中普遍存在的一个问题，直接影响井身质量和机械钻速。目前，国内外主要防斜打快技术主要分为被动式防斜与主动式防斜两个方向。已经研制并得到成功应用的主动防斜式技术有Power-V、VDS、VertiTrak等垂钻系统以及其他我国自主研制的垂直钻井系统。通过对各种钻井技术的研究加上对我国川渝地区地质以及钻井现场的问题进行讨论之后，本文提出将主动式防斜打快技术应用在我国川渝地区深井钻井中，这种技术的防斜效果好、机械钻速高、适用地层广以及应用成本高的特点，对川渝地区深层井的钻井提速有着很大的贡献。
5.小结
深井超深井钻井，钻机的钻深能力是前提，目前世界最大钻机钻深能力为15000 m，前苏联SG-3井最深达12869 m。而我国陆上深井钻机有很大部分还是20世纪70～80年代进口的钻机，虽然经过了改造，但仍存在性能落后、总功率偏低、配件缺乏等问题。川中磨溪构造以嘉二段为目的层的井，通过强化钻井参数，配套应用相关的钻井工艺技术，取得了全国闻名的磨溪速度。但机泵能力差也体现明显，钻机不能在高负荷（高泵压、高转速等）条件下长期运行。另外，顶部驱动装置在四川还未得到广泛应用。因此，加强钻井装备的配套，提高装机功率，增强机泵能力，是强化钻井参数（高泵压、高排量、高转速等），提高深井超深井钻井速度的基本保证。
6.参考文献
[1]况雨春，朱培珂，屠俊文，刘艳君，夏宇文.钻头地层适应性评价及选型理论研究[J].石油矿场机械.2012（02）
[2]艾才云，许树谦，穆总结，邢鹏云.Φ311垂直钻井系统原理及应用[J].天然气技术与经济.2011（06）
[3]杨仲涵，何世明，周晓红，唐洪发，周怀光，章景城.国内外钻头优选方法述评[J].重庆科技学院学报（自然科学版）.2011（04）
[4]马志亮，楼一珊，文忠选，王子强，刘宵，王广财.吐哈油田马朗凹陷火成岩地层钻头优选技术研究[J].石油天然气学报.2011（03）
关键词：深层钻井技术 困难 川渝地区 地质地貌 防斜打快
【分类号】TE245
1.引言
川渝油田隶属于中国石油天然气集团公司，是我国主要的石油天然气出产地区之一，为我国的工业发展以及人民生活水平的提高做了很大的贡献。川渝地区油田地处四川盆地，有着较为丰富的油气资源，近几年又勘探出来了不少的深层气田和油田，具有很大的发展潜力。经过近30年左右的整体性开发，川渝油田探区的主体区块逐步形成了一套具有成熟技术的、完整工艺开采流程的钻井工艺技术。但是，随着新勘探出来的深层油井气田的数目增多，而深层钻井技术仍然停留在原来的基础之上，无法满足现带深层井开采的要求，严重的制约着油气的开采工作。工程技术人员面临的钻井技术难题也显得愈来愈突出。本文主要针对川渝油田四川盆地东部探区的一些新勘探出来的深层油气田，随之而来的表层石炭地层可钻性特别差以及高陡地层直井出现井斜问题突出，使得整个钻井过程中因钻头使用效果不佳而导致的诸多问题进行研究与分析，并通过钻头优选技术、施工前的准备工作、防斜打快技术对上述我国川渝地区深层油井开采的难题提出了解决措施。形成一套较完整的钻井提速技术。
2.深井钻井面临的困难
在对超深井进行开钻过程中基本上会遇到所有的地层种类，一般的气田相较于油田来说藏埋藏深，就目前的深层气田的勘探记录来说，最深气层可达7 175m（关基井）。这个深层井的地层层序与地质年代都比较老，大多数深层井的地层岩石压实程度十分致密，整个地层都比较硬，由此在钻挖的过程中可钻性差，研磨性强，基本上在所有的深层井钻挖过程中都会碰到巨厚的页岩、砾岩、石英砂岩以及燧石等，这些岩石都有着很高的硬度，对钻井设备的钻头消耗量大，严重的阻碍了整个钻井速度的提升。随着钻挖深度的增加，钻头的选择范围会逐渐缩小，单只钻头因各种地层条件的限制，挖进深度十分有限。机械钻速极低，从而导致整个钻井周期加长的现象。目前川渝地区超深井井底温度高（女基井实测井底温度达182F），地层压力高（九龙山二叠系地层压力达120 MPa以上）。因此，对钻井液性能要求非常高。长井段高密度钻井液钻井是超深井机械钻速低的另一个重要原因。岩石可钻性差，机械钻速低。
3.川渝地区的地质地貌分析
四川盆地（特别是川东地区）须家河组的石英砂岩层与二叠系硅质、燧石结核灰岩等研磨性都极强，，有的深层井地下断层多，岩层分布不均匀，地层常出现多次倒转的现象。就目前已知的油气层绝大多数都以碳酸盐岩裂缝为主，这种裂缝的孔隙型集层中多有有孔、洞、缝以及多种储集空间，整个挖钻区域的次生变化非常明显，这就经常导致直井打斜的现象发生。这个岩层的地层纵向上产层多，压力异常的现象十分普遍，整个地层的压力梯度变化大，常高低不同。由于各个油气层的岩相、岩性的纵向变化大，整个岩层裂缝的延伸以及展布具有各向异性特点，同一岩层在横向上又被不同的断层分割成互不连通的自闭式压力系统，各自形成一个独立的空间，这对于整个深层气井的钻挖又提出了严峻的挑战。
4.关于川渝地区深井钻井提速技术的研究
4.1关于深层钻井技术应注意的问题
川渝地区深井超深井的复杂情况主要体现在深井上部的高倾角严重，钻井过程中破碎性地层的井漏以及垮塌现象十分严重，就嘉陵江组的裂缝以及溶洞性井漏现象来说，整个井层的泥页岩物理化学和力学因素很不稳定，塌方现象十分严重。因此，针对这些现象，施工人员不可一味的去赶工程施工进度，一旦遇到破碎性地层，要一边钻挖一边对整个井身进行加固处理，对漏气严重的断层要实时对整个井中的氧气浓度进行检测，并采取严格的堵漏措施，以免爆炸事故的发生，在确保了整个施工过程中的施工安全后，再去考虑如何对深井钻挖进行提速的问题。
4.2钻头优选技术研究
通过比能公示对川渝地区近几年40口井所使用的钻头，按照不同的钻挖地质进行分层，依次可分为五系，即白垩系（K）、侏罗系（J）、三叠系（P）、二叠系（T）、石炭系（C）。用比能法对这五个地层进行评价后，接着依据经验公式选用不同材质、不同直径、不同强度的钻头。根据比能的观点，钻挖过程中如果钻头的比能越低的话，代表钻头的破岩效率越高。对钻头性能的指标的评价，依据比能经验公式理论，主要包括钻头的使用效果和钻头的钻挖使用条件两部分。因此在对钻头进行选择时主要选用这两者的参数作为变量。其中使用效果大体包括：钻头寿命、每米钻井成本、进尺、钻头新度、平均机械钻速等；钻头的使用条件主要包括：地层条件、钻头尺寸、钻压、转速、水力参数等。在本论文中，针对川渝地区的地质地貌情况，结合仅今年实际钻挖过程中遇到的问题，主要选取钻头入井深度、钻压、转速、比能、排量、进尺、平均机械钻速作为整个钻头选用的分析变量，通过SPSS软件对这些变量进行运算。来选择最为合适的钻头，达到深井钻挖提速最优化的目的。
4.3防斜打快技术在川渝地区的研究
直井井斜问题是钻井工程中普遍存在的一个问题，直接影响井身质量和机械钻速。目前，国内外主要防斜打快技术主要分为被动式防斜与主动式防斜两个方向。已经研制并得到成功应用的主动防斜式技术有Power-V、VDS、VertiTrak等垂钻系统以及其他我国自主研制的垂直钻井系统。通过对各种钻井技术的研究加上对我国川渝地区地质以及钻井现场的问题进行讨论之后，本文提出将主动式防斜打快技术应用在我国川渝地区深井钻井中，这种技术的防斜效果好、机械钻速高、适用地层广以及应用成本高的特点，对川渝地区深层井的钻井提速有着很大的贡献。
5.小结
深井超深井钻井，钻机的钻深能力是前提，目前世界最大钻机钻深能力为15000 m，前苏联SG-3井最深达12869 m。而我国陆上深井钻机有很大部分还是20世纪70～80年代进口的钻机，虽然经过了改造，但仍存在性能落后、总功率偏低、配件缺乏等问题。川中磨溪构造以嘉二段为目的层的井，通过强化钻井参数，配套应用相关的钻井工艺技术，取得了全国闻名的磨溪速度。但机泵能力差也体现明显，钻机不能在高负荷（高泵压、高转速等）条件下长期运行。另外，顶部驱动装置在四川还未得到广泛应用。因此，加强钻井装备的配套，提高装机功率，增强机泵能力，是强化钻井参数（高泵压、高排量、高转速等），提高深井超深井钻井速度的基本保证。
6.参考文献
[1]况雨春，朱培珂，屠俊文，刘艳君，夏宇文.钻头地层适应性评价及选型理论研究[J].石油矿场机械.2012（02）
[2]艾才云，许树谦，穆总结，邢鹏云.Φ311垂直钻井系统原理及应用[J].天然气技术与经济.2011（06）
[3]杨仲涵，何世明，周晓红，唐洪发，周怀光，章景城.国内外钻头优选方法述评[J].重庆科技学院学报（自然科学版）.2011（04）
[4]马志亮，楼一珊，文忠选，王子强，刘宵，王广财.吐哈油田马朗凹陷火成岩地层钻头优选技术研究[J].石油天然气学报.2011（03）