论文部分内容阅读
【摘 要】钻井技术在地下资源的开采过程中起着非常重要的作用,但是现在科技技术仍不成熟,在很大程度上限制了我国钻井技术的发展。目前我国在油气开采方面仍然采用的是浅井钻井的科学技术,但是现在由于资源的快速消耗,浅井钻井技术已经无法满足我国对资源的需求,急需深井钻井技术来弥补这一缺陷。本文将对深度钻井技术进行探究。
【关键词】深井钻井,提速技术,难点分析,对策
随着经济的快速发展,世界对资源的消耗越来越大,传统的开采技术已经无法满足人类现如今对资源的需求,因此世界需要加快对资源开采技术的研究。我国正处于快速发展阶段,对资源的需求越来越多,而国内生产的资源无法满足国内的需求,对外部资源的依赖越来越大,这样的资源环境严重影响国家的资源安全,因此,我国应该提高国家的开采技术来应对可能出现的紧急情况。但是我国地形较为复杂,大多数资源都分布在隔壁,盆地和山地,这种地势情况增大了开采的难度,对开采的技术要求非常高,严重影响了我国资源的开采能力,若想提高我国资源开采能力,就需要提高我国深井钻井技术。
1.深井钻井技术遇到的难题
1.1钻头硬度不足
随着地层深度的加深,地下的压力越来越大,所对应的地层的密度也逐渐增大,其硬度也会随着深度的增加而增大,而地下的能源都埋在较深的地下,其对应的土层硬度也是非常的大,当钻头钻到较深的地下时,如果一个钻头的硬度不足,就会在钻井的过程中而出现损坏,那就无法将开采仪器伸进油层,就无法达到开采的目的。传统的浅层开采技术所用的钻头,已经无法满足在未來的开采需求。
1.2温度问题
随着钻井的深入,地下的温度越来越高,一般情况下温度将达到150℃以上,这种温度条件下,很多材料可能会因为温度过高而产生变形,井下作业的橡胶材料会因为高温而快速老化脱落,脱落的材料将会在井内积压,就可能会导致井眼堵塞,进而影响开采的速度,另一方面温度的升高也会降低了钻头在钻井过程中的速度,增加了钻头顶部的压力,并且在高温和土层压力的双重作用下,钻头可能会出现严重的损伤。
1.3钻柱强度不足,易扭曲。
随着钻井深度的加深,钻柱也随之加长,当钻柱长度达到一定程度时,地层轻微的变化就可能会引起钻柱的扭曲甚至产生断裂现象,这严重影响了开采的进度。另一方面扭曲的钻柱其抗性也会大幅度降低。随着地层的加深,地下压力越来越大,扭曲的钻柱就可能会因为抵抗不住地下的巨大压力而出现损坏,不但影响钻井的速度,而且不利于资源的开采。
1.4我国地势复杂
我国的资源分布较为散乱,大多数分布在沙漠戈壁,盆地和山地,而多样化的地形,对钻头的需求也有较大的差别。这种复杂的地形,导致申请在作业时机械钻井平台的钻井速度较慢,地下的结构也千差万别,在一定程度上影响了钻井的速度。在钻井工作时,经常会因为撒盐页岩,泥岩火山岩等岩石而形成钻头的泥包现象,很容易造成钻头的速度下降,堵塞和卡顿等故障严重影响深井作业。
1.5深井段长裸眼井壁易失衡
井壁的稳定性是钻井技术顺利实施的根本保障,也是世界上公认的一大难题之一。在深层作业时,井眼可能会出现不稳定的现象,对施工的正常进行影响较大。研究者发现,井眼失衡现象往往会多次出现在一个钻井当中,经常会出现卡钻,堵塞等现象,井眼的失衡原因,大多数是井壁岩的测压力大于钻井液的液压,从而造成井壁岩的塌陷,甚至导致卡钻等复杂的事故,对钻井的进度影响较大,另一方面地下温度较高,也可能会因为热胀冷缩的原因而造成地下岩石的膨胀,膨胀的岩石会挤压钻井,如果钻井的抗压能力不强,就可能会引起钻井管的破裂。
1.6漏失层段多且分布广
地层断层等多种因素的影响,进一步增大了深层钻井在作业时事故的发生率。根据专家所研究的数据显示,深井的每一段,都可能存在漏失现象,且漏失在每一层中都有可能存在,并且分布广泛,漏失现象一旦发生,就会造成很大的经济损失和人员的伤亡,对整个施工过程会产生很大的影响,甚至有可能出现井喷现象,再加上因为漏失的影响造成管道变得狭窄,从而影响了管道运输的速率,从而增大了整个开采过程中的成本。
2.深井钻井技术分析
2.1根据地层的结构来改善钻头的类型
我国地势较为复杂,而且大多数资源都存放在较深的底下,我国每一段的地势情况都有较大的差别,地下结构也不尽相同,在进行深层钻井之前,可以初步的对地层结构进行分析,根据分析的结果来制定出一套合理的施工方案,根据地层结构来选出合理的钻头,如果地层结构较为复杂或者地层较为坚硬,可以选择较为坚硬的钻头进行深层钻井,另一方面,合适的钻头可以减少事故的发生率,降低施工的风险,在一定程度上,可以避免很多不必要的损失,有利于降低整个施工过程中的成本,施工人员也得到了较好的防护。
2.2对深层钻井平台的钻头进行隔温处理。
所以这钻头的深入,地下的温度越来越高,浅层的钻头显然不适应深层的高温。温度过高可能会导致钻头周围的一些橡胶材料出现老化和脱落,这些老化脱落的材料可能会导致钻井出现堵塞等现象,很不利于整个施工的正常进行。在施工之前需要对深层钻井的钻头进行隔温,可以使用一些耐高温材料对钻头进行包裹,形成一个隔温结构,这样就可以避免因为高温影响而对钻头的损伤,降低事故的发生率。
2.3提高钻柱的抗压能力。
随着钻头的深入,地下的温度和密度逐渐增大,因为温度和密度以及地下压强的影响,地下稍微一点的变动都可能会引起钻柱周围一些土层的松动,由于土层之间不断挤压,再加上土层较为坚硬,就有可能引起钻柱的扭曲或断裂。如果钻柱的抗压能力不能到提升,在资源的开采过程中就可能会出现钻柱的扭曲现象,甚至会出现石油气井喷的现象,严重影响整个开采过程,因此这个问题非常需要解决,在开采前应该对靠近钻头附近的钻柱进行抗压处理,以防这种问题的出现,来提高整个开采过程的安全性。
2.4预防和处理井漏和卡钻现象。
对于浅层出现的井漏井喷现象,我们可以将,经常出现井漏现象的位置进行处理,可以用一些高密度的材料来填充经常出现问题的位置,来预防这个问题,另外可以用一些方法来增加土层的流动性,防止因土层过硬而引起钻管的断裂现象。
2.5可以采用一些高分子材料来加固零件
比如可以采用一些高效的PDC钻头复合材料,这种材料如果应用到钻头上,不但可以提高钻头的抗压,抗温能力,还可以提高钻头的硬度,对于较深层的地层来说,PDC钻头能够很好的适应深层地层的环境,在一定程度上可以提高开采的成功率。
结束语:
深层钻井技术对我国的资源战略非常重要。传统的转头存在着硬度过低材料易脱落等特点,严重影响整个钻井过程,对资源的开采非常不利,因此在资源开采前,需要对钻头进行加固处理,以防止因为土层硬度较大而出现的损坏现象。另一方面钻柱也会因为地层的变化而出发现损坏,可以采用一些高密度材料进行加固,或者来提高钻柱的韧性。
参考文献:
[1]王斐. 深井钻井提速技术难点分析及对策[J]. 石化技术,2016.
[2]姚伦. 深井、超深井钻井提速技术难点及对策[J]. 化学工程与装备,2018,000(011):112-113.
[3]深井、超深井钻井提速技术难点及对策[J]. 中国石油和化工标准与质量,2019,039(010):101-102.
(作者单位:中石化胜利石油工程有限公司西南分公司)
【关键词】深井钻井,提速技术,难点分析,对策
随着经济的快速发展,世界对资源的消耗越来越大,传统的开采技术已经无法满足人类现如今对资源的需求,因此世界需要加快对资源开采技术的研究。我国正处于快速发展阶段,对资源的需求越来越多,而国内生产的资源无法满足国内的需求,对外部资源的依赖越来越大,这样的资源环境严重影响国家的资源安全,因此,我国应该提高国家的开采技术来应对可能出现的紧急情况。但是我国地形较为复杂,大多数资源都分布在隔壁,盆地和山地,这种地势情况增大了开采的难度,对开采的技术要求非常高,严重影响了我国资源的开采能力,若想提高我国资源开采能力,就需要提高我国深井钻井技术。
1.深井钻井技术遇到的难题
1.1钻头硬度不足
随着地层深度的加深,地下的压力越来越大,所对应的地层的密度也逐渐增大,其硬度也会随着深度的增加而增大,而地下的能源都埋在较深的地下,其对应的土层硬度也是非常的大,当钻头钻到较深的地下时,如果一个钻头的硬度不足,就会在钻井的过程中而出现损坏,那就无法将开采仪器伸进油层,就无法达到开采的目的。传统的浅层开采技术所用的钻头,已经无法满足在未來的开采需求。
1.2温度问题
随着钻井的深入,地下的温度越来越高,一般情况下温度将达到150℃以上,这种温度条件下,很多材料可能会因为温度过高而产生变形,井下作业的橡胶材料会因为高温而快速老化脱落,脱落的材料将会在井内积压,就可能会导致井眼堵塞,进而影响开采的速度,另一方面温度的升高也会降低了钻头在钻井过程中的速度,增加了钻头顶部的压力,并且在高温和土层压力的双重作用下,钻头可能会出现严重的损伤。
1.3钻柱强度不足,易扭曲。
随着钻井深度的加深,钻柱也随之加长,当钻柱长度达到一定程度时,地层轻微的变化就可能会引起钻柱的扭曲甚至产生断裂现象,这严重影响了开采的进度。另一方面扭曲的钻柱其抗性也会大幅度降低。随着地层的加深,地下压力越来越大,扭曲的钻柱就可能会因为抵抗不住地下的巨大压力而出现损坏,不但影响钻井的速度,而且不利于资源的开采。
1.4我国地势复杂
我国的资源分布较为散乱,大多数分布在沙漠戈壁,盆地和山地,而多样化的地形,对钻头的需求也有较大的差别。这种复杂的地形,导致申请在作业时机械钻井平台的钻井速度较慢,地下的结构也千差万别,在一定程度上影响了钻井的速度。在钻井工作时,经常会因为撒盐页岩,泥岩火山岩等岩石而形成钻头的泥包现象,很容易造成钻头的速度下降,堵塞和卡顿等故障严重影响深井作业。
1.5深井段长裸眼井壁易失衡
井壁的稳定性是钻井技术顺利实施的根本保障,也是世界上公认的一大难题之一。在深层作业时,井眼可能会出现不稳定的现象,对施工的正常进行影响较大。研究者发现,井眼失衡现象往往会多次出现在一个钻井当中,经常会出现卡钻,堵塞等现象,井眼的失衡原因,大多数是井壁岩的测压力大于钻井液的液压,从而造成井壁岩的塌陷,甚至导致卡钻等复杂的事故,对钻井的进度影响较大,另一方面地下温度较高,也可能会因为热胀冷缩的原因而造成地下岩石的膨胀,膨胀的岩石会挤压钻井,如果钻井的抗压能力不强,就可能会引起钻井管的破裂。
1.6漏失层段多且分布广
地层断层等多种因素的影响,进一步增大了深层钻井在作业时事故的发生率。根据专家所研究的数据显示,深井的每一段,都可能存在漏失现象,且漏失在每一层中都有可能存在,并且分布广泛,漏失现象一旦发生,就会造成很大的经济损失和人员的伤亡,对整个施工过程会产生很大的影响,甚至有可能出现井喷现象,再加上因为漏失的影响造成管道变得狭窄,从而影响了管道运输的速率,从而增大了整个开采过程中的成本。
2.深井钻井技术分析
2.1根据地层的结构来改善钻头的类型
我国地势较为复杂,而且大多数资源都存放在较深的底下,我国每一段的地势情况都有较大的差别,地下结构也不尽相同,在进行深层钻井之前,可以初步的对地层结构进行分析,根据分析的结果来制定出一套合理的施工方案,根据地层结构来选出合理的钻头,如果地层结构较为复杂或者地层较为坚硬,可以选择较为坚硬的钻头进行深层钻井,另一方面,合适的钻头可以减少事故的发生率,降低施工的风险,在一定程度上,可以避免很多不必要的损失,有利于降低整个施工过程中的成本,施工人员也得到了较好的防护。
2.2对深层钻井平台的钻头进行隔温处理。
所以这钻头的深入,地下的温度越来越高,浅层的钻头显然不适应深层的高温。温度过高可能会导致钻头周围的一些橡胶材料出现老化和脱落,这些老化脱落的材料可能会导致钻井出现堵塞等现象,很不利于整个施工的正常进行。在施工之前需要对深层钻井的钻头进行隔温,可以使用一些耐高温材料对钻头进行包裹,形成一个隔温结构,这样就可以避免因为高温影响而对钻头的损伤,降低事故的发生率。
2.3提高钻柱的抗压能力。
随着钻头的深入,地下的温度和密度逐渐增大,因为温度和密度以及地下压强的影响,地下稍微一点的变动都可能会引起钻柱周围一些土层的松动,由于土层之间不断挤压,再加上土层较为坚硬,就有可能引起钻柱的扭曲或断裂。如果钻柱的抗压能力不能到提升,在资源的开采过程中就可能会出现钻柱的扭曲现象,甚至会出现石油气井喷的现象,严重影响整个开采过程,因此这个问题非常需要解决,在开采前应该对靠近钻头附近的钻柱进行抗压处理,以防这种问题的出现,来提高整个开采过程的安全性。
2.4预防和处理井漏和卡钻现象。
对于浅层出现的井漏井喷现象,我们可以将,经常出现井漏现象的位置进行处理,可以用一些高密度的材料来填充经常出现问题的位置,来预防这个问题,另外可以用一些方法来增加土层的流动性,防止因土层过硬而引起钻管的断裂现象。
2.5可以采用一些高分子材料来加固零件
比如可以采用一些高效的PDC钻头复合材料,这种材料如果应用到钻头上,不但可以提高钻头的抗压,抗温能力,还可以提高钻头的硬度,对于较深层的地层来说,PDC钻头能够很好的适应深层地层的环境,在一定程度上可以提高开采的成功率。
结束语:
深层钻井技术对我国的资源战略非常重要。传统的转头存在着硬度过低材料易脱落等特点,严重影响整个钻井过程,对资源的开采非常不利,因此在资源开采前,需要对钻头进行加固处理,以防止因为土层硬度较大而出现的损坏现象。另一方面钻柱也会因为地层的变化而出发现损坏,可以采用一些高密度材料进行加固,或者来提高钻柱的韧性。
参考文献:
[1]王斐. 深井钻井提速技术难点分析及对策[J]. 石化技术,2016.
[2]姚伦. 深井、超深井钻井提速技术难点及对策[J]. 化学工程与装备,2018,000(011):112-113.
[3]深井、超深井钻井提速技术难点及对策[J]. 中国石油和化工标准与质量,2019,039(010):101-102.
(作者单位:中石化胜利石油工程有限公司西南分公司)