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钻井技术论文集锦9篇

时间:2023-03-23 15:11:32

钻井技术论文

钻井技术论文范文1

关键词:随钻测量;地质导向钻井;旋转导向钻井;导向钻井技术

中图分类号:TE22 文献标识码:A文章编号:

钻井的目的是开发油气藏、进行地质评价,钻井是一个利用钻机设备破碎地层形成井筒的工艺过程。克拉玛依油田位于我国新疆地区,主要任务是进行准噶尔盆地的地油气资源的销售、集输、开发勘探等业务。准噶尔盆地储存油气资源丰富,具有极大潜力,拥有广阔的勘探前景。克拉玛依市位于准噶尔盆地的西北,市内公路网发达,交通十分便利。其中,位于准噶尔盆地的莫171井是克拉玛依油田的勘探评价井,该井环境存在底水的可能性较大,因此,在进行水平段钻进时,引入了旋转导向技术,该技术与传统的滑动导向钻井相比较,位移延伸能力强、井身轨迹精度控制性高、净化井眼效果好。通过钻井导向技术的运用,为克拉玛依油田复杂油气藏的勘探与开发提供了技术支持。在上个世纪九十年代,现代导向钻井技术诞生,伴随钻井技术的不断发展,形成了一项高新科技尖端技术,那就是旋转导向钻井技术,该技术所涉及学科广泛,导向钻井由MVVD、导向动力钻具、高效能钻头组成,导向钻井系统是在其基础上再辅之计算机软件而构成的。按照导向工具进行划分,导向钻井技术可分为旋转导向钻井和滑动导向钻井,文章主要围绕旋转导向钻井进行论述。在进行旋转导向作业时,随着钻头的转动,钻柱也发生旋转,具有井眼清洗效果好等特点。

导向钻井技术现状与进展

1.1旋转导向钻井技术

采用转盘旋转钻柱进行钻进时,井身轨迹平滑、建井周期短、钻井效率高、钻头进尺多、钻进成本低、钻速高。伴随多分支井、大位移井、水平井等结构复杂井的开采,上世纪九十年代就诞生了旋转导向钻井技术。

1.2滑动导向钻井技术

因为随钻测量系统可以将方位角、井斜角等描述井身几何轨迹的参数传送到地面,实现了钻头方向的可调。在上世纪八十年代,导向钻井的关键技术就是滑动导向钻井技术。但是,滑动导向钻井技术存在着一些不足,在降低进尺成本、提高钻速的同时,会造成马达断脱或严重磨损等事故发生。随着,人们对资源的需求量的增加,因油气藏地质、环境等问题,勘探、开采的难度不断增大,滑动钻井技术已经不能胜任现代导向钻井的任务,人们逐渐将目光转向了旋转导向钻井技术。在进行滑动钻井时,人们为了克服井身轨迹难以控制、成本较高、钻速低、粘滑卡阻严重、净化井眼效果不佳、扭阻及摩阻偏大等不利因素,同时使用了转盘法配合滑动钻井进行交替钻进。但是这中交替钻进的方法并未使问题得以改善。反而降低了钻井效率、增加下钻次数,从而引发涡动、粘滑、井身质量差、井身轨迹缺少平滑、井眼方位不稳定等故障。采用滑动钻井技术进行钻进时,井深大于临界井深度四千米时,就难以连续、均匀滑动或者不能滑动的状况,使滑动钻进成为困难。这时由于钻柱在钻进时向下滑动,降低了旋转钻头有效功率,降低了钻头有效钻压,摩阻大,从而降低了钻速。滑动导向钻井的缺点还体现在水平井大位移井或大角度斜井中,岩屑床存在与井眼底边,既导致了井眼净化不佳,又增加了井壁与钻柱的摩阻。往往还会发生钻柱不旋转的现象,钻柱因与井壁贴靠的缘故,因此产生较大摩阻。而且,摩阻随着导向钻具弯角的增大而增加。

1.3井底动力经验钻井技术

钻定向井技术应用涡轮钻具将定向斜井钻出,有限陀螺测斜仪与测性多点测斜仪的发展,也奠定了定向下钻技术的成功。定向钻井技术被称为井底动力钻井经验预测定向钻井法,因为井身轨迹信息来自于钻后。

1.4转盘经验钻井技术

该技术的应用年代在上世纪二十年代末期,钻井者依靠变化钻压转速参数、下部钻具组合结构以及自身的经验,来对钻头造斜效果进行预测。通过经验来预测造斜定向效果,例如:在钻进一段后,将转速、钻压、钻具组合结构进行改变,然后继续钻进,再起钻测斜。

导向钻井技术发展方向

2.1控制旋转导向钻井理论

控制现代导向钻井技术的发展可通过:a在进行旋转导向钻井时,研究钻柱力学的求解方法、模型以及理论;b设计自主式旋转导向钻井系统时,可采用自主制导理论;c控制指令的设计,可按照地面向井下传达下行指令的原理,其设计能够使旋转导向工具通过指令发生动作;d要想解决超调、大滞后、不确定性因素等复杂性的问题,可采用旋转导向智能控制理论来解决;e待钻井身与已钻井身之间所存在的偏差可采用旋转导向矢量控制理论进行调控。

2.2新型旋转导向钻井工具的开发

在推靠钻头旋转导向工具的基础上,又研发出定向钻头,与推靠钻头导向原理不同,定向钻头可以使钻头定向造斜,其难于在直井防斜,在井斜较大的情况下可降低斜度,而在井眼井斜度为5度以上,可稳斜、增斜。定向钻头旋转导向钻井工具如图所示。

图定向钻头旋转导向钻井工具

2.3旋转导向钻井系统的完善

通过以下措施可以使旋转导向钻井系统其功能更加完善。①软件系统,在实际钻井工作中,旋转导向钻井系统中包括了可视化和导向闭环钻井系统软件、控制旋转导向工具专用软件、调正井深轨迹的设计软件、预置井身轨迹设计软件等。②地面监控系统,旋转导向钻井系统中,地面监控系统分别由智能决策支持系统、地面计算存储分析模拟系统以及传输和接收信号的子系统组成。从地面将控制指令发送到井下,是该系统所具有的关键性技术,通过闭环信息流可监视并调控井身轨迹。③井下与地面双传输通讯系统,目前主体技术体现在无线泥浆脉冲双向传输系统,但该系统存在着一定的局限性与滞后性。④随钻实时测量参数系统,其中包括有随钻工程参数、随钻地震等评价参数、随钻测井、随钻地层评价、随钻井身几何参数等实时信息技术。随钻测井已有声波、密度、中子、电阻率的等多联随钻测量仪;随钻声波和随钻压力等测量技术也得到了很好的发展,随钻地震技术也逐渐迈向多元化。④为了能够实现在苛刻、恶劣工况的复杂井下环境顺利进行钻进作业,现代旋转导向钻井技术的技术指标也在不断提升。

结束语

通过文章的分析,我们可以了解到旋转导向钻井技术指出了现代导向钻井的发展方向,克拉玛依油田属于分支井、大位移井、丛式井,旋转导向钻井技术的应用给克拉玛依油田的勘探与开发提供了技术保障。随着随钻参数测量传输、随钻地震、随钻测井等技术的出现,也发展了旋转导向钻井的相关配套技术。现代导向钻井技术是设计了数学、力学、计算机、自动化、机电仪表、钻井等多元化、多学科的高科技系统工程,该技术的完善推动了社会经济更加稳步发展。

参考文献

[1]周小君,何世明,周明信,赖天华,沙东. 随钻导向钻井提速技术在埕海油田的应用[J].西部探矿工程,2013(2).

[2]李峰飞,蒋世全,李汉兴,高德利. 旋转导向钻井工具信号下传系统研究[J].中国海上油气,2012(6).

[3]吴超,菅志军,郭云,尚捷. 旋转导向钻井系统关键技术研究与实钻试验[J].中国海上油气,2012(3).

[4]蒋世全,李汉兴,傅鑫生,陈红新,程载斌,吴光武. 偏心位移控制旋转导向钻井工具研制及关键技术[J].石油钻采工艺,2012(9).

钻井技术论文范文2

【关键词】水射流技术;石油工程;应用;前景展望

【分类号】:F284

目前,水射流技术已经取得了进一步的发展与进步,在石油工程开采过程中的作用越来越明显,逐渐受到了石油行业的高度重视,使得水射流技术得到了快速的发 展。但是,就目前我国水射流技术水平而言,还远远低于世界平均水平,再加之水射流设备的滞后,常常导致石油工程开采工作无法顺利开展,这也是影响我国水射 流技术进一步提升的主要原因之一。那么,本文就针对这一问题,对水射流技术进行详细的介绍,结合目前我国水射流技术的发展现状作出阐释,得出以下相关结 论。

1.提高钻井射流在井底工作效率

20世纪初,随着喷射钻井的出现,不仅大大提高了石油工程的钻井效率,还能够确保钻井的质量,减少了不必要的人力投入,节省了一定的石油工程建设成本。通过多年的实践工作,相关技术人员发现,喷神钻井在正常运行状态时,如果将高射流逐渐调高 的话,就会加快钻井的速度,而这一施工过程一般需要借助泥浆泵所实现的。但是,这势必会对泥浆泵体积造成一定的影响,使得柴油机功率过大,运输起来十分不 便,增加了石油工程设备费用而对支出,还从一定程度上加大了燃料的浪费。因此,这一问题已经成为钻井行业共同关注的看问题。由于钻井射流是一项比较复杂的 工作,受到很多条件因素的限制,我国对于钻井射流并不全面,尚未形成相对完善的水射流技术体系。

1.1喷射钻井水力参数设计新方法

由公式进一步可以推导出钻井射流到达井底岩面各水力参数的计算模型。传统的喷射钻井水力设计理论和方法,是由喷射钻井奠基人H.A Kendall和W C Goins在1960年按钻头喷嘴出口处获最大功率、最大冲击力或最大喷速而建立的。

1.2研制新型加长喷嘴牙轮钻头

通过上文描述,可以得知,如果把喷射距离缩小至射流所能承受的范围内,就可以使井下的动压力和谁功率得到很大的提高。下面,我们就以实际的牙轮钻头喷嘴 为例,当其与井底保持在一定的距离时,如果我们将这两者之间的距离缩短至允许的范围内,这时,我们就会发现井底的动压力和谁功率就会迅速提高。因此,相关 技术人员要对牙轮钻头喷嘴进行不断的研发和分析,研制出更多新型的牙轮钻头喷嘴,这样才能加快钻井速度,逐步提高石油工程开采效率,为我国石油企业带来更 多可观的经济效益。

2.自振新型射流理论及应用

20世纪后期,随着科学技术的不断发展与进步,越来越多先进的水射流技术被应 用于石油工程中,而自己振动射流作为当时常见的新型水射流技术,受到了石油行业的高度青睐,这种水射流技术主要的工作原理是通过流体自己振动的本事,将一 些连续射流转变为断续性射流,形成一个涡环流,由于这种涡环流的压力较低,常常会出现空化的现象,而其最大的特点就是能够对粉碎的岩石表面进行快速的清 理,是一种非常实用的水射流技术。

2.1谐振腔基本关系式和结构数学模型

根据瞬态流理论和水声学原理,当流体通过各种类型的谐振腔出口收缩断面时产生压力激动,这种压力激动反射回入口处与来流的压力脉动叠加形成驻波,当激振频率与射流本身的固有频率匹配时产生共振,从而产生空化。

2.2自激振动射流在石油钻井和采油中的应用

应用上述理论调制的自激振动射流用于钻井和采油生产,开发出若干有实用价值的新技术,获得了显著经济效益。如:a.将自振射流用于钻井,研制出自激振动 射流钻头,平均机械钻速提高35%。b.将自振射流用于处理油井近井地层及解堵,首创自振旋转射流处理近井地层及解堵新技术。由于射流作用于近井地层,同 时对其产生低频水力冲击、高频水力振荡和超声波3种物理效应,故能有效地解堵和处理地层。这项技术自1995年起先后在辽河、胜利、大庆等11个油田和地 区的500多口井上应用,平均油井单井增油20%~30%,注水井单井增注30%~130%。c.把自振射流用于油田注水,创制了自激波动注水新技术,它 从源头上预防在注水过程中形成的近井地带堵塞,实现了边注水边解堵,达到了降低注水压力、延长修井周期和降低作业费用的目的。

3.射流结合机械破岩技术

如果想要将射流射向井底岩石底部时,就要尽量与机械齿之间保持紧密相连的关系,这时,采用机械破岩技术时,岩石表面将会出现裂纹,而射流将会随着这些列分进入到岩石内部,逐渐扩大裂纹面积,使得岩石快速破裂,再加上岩石本身的拉应力不强,这就大大降低了射流的压力。

4.前景展望

(1)开展高压和超高压射流动力学及辅助机械破岩机理研究,为今后研究高压和超高压射流辅助机械破岩新钻井方法提供理论基础。这种新钻井方法是近10年国际钻井界努力追求的目标,是钻井工程研究的前沿重大课题,它可以从根本上解决深井和超深井的钻井速度。

(2)开展高温高压条件下空化射流“空泡”的起始、成长和破灭机理研究。根据理论计算,空化射流“空泡”爆破时的瞬时压力约为连续射流滞止压力的 8~124倍。将这样高的瞬时压力用于井底破碎岩石、处理油层、开拓新的油流通道和裂缝,将会开发出若干提高钻井速度、增加原油产量和注水量的新技术。

(3)推广应用高压水射流钻径向水平井技术和高压水射流深穿透无污染射孔技术,将会有效地开采剩余油和提高原油单井产量,进而提高原油采收率。

(4)发展的高压水射流破岩理论,不仅可用于石油钻井和油气开采,而且可用于采煤、金属矿山、地铁及隧道工程,提高钻掘速度,具有广阔应用前景。

5.结束语

综上所述,可以得知,水射流技术对于我国石油工程建设发展有着重要的影响,并且,在技术人员坚持不懈的努力下,越来越多先进的水射流技术出现在现代市场 中,水射流设备也取得了很大的改善,在各个领域中发挥着重要的作用。现阶段,虽然水射流技术中仍旧存在一定的弊端,但随着科学技术水平的不断提高,这些问 题也能够得到更好的解决,逐渐形成完善的水射流技术体系,进一步提升我国水射流技术水平,加快我国石油井下钻井的速度与效率,促进我国石油工程持续稳定的 发展。

参考文献

[1]李根生,张德斌,等.自激波动注水机理与实验[J].石油学报,2002,23(6)

钻井技术论文范文3

关键词 油田;钻井技术;勘探;发展应用

中图分类号:TE24 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)15-0084-01

油田开采工作是一项既繁重,又复杂的大型工程项目,其包含的内容和环节较多,既包括前提的油气资源勘探工作,又包括项目立项后的钻井工作,以及后期的测井工作等。钻井工作是油田开采工程的重要组成部分,其技术应用的合理与否不仅会对整个开采生产进程产生较大的影响,同时决定着一系列不良影响能够得到合理的控制。空气钻井技术、欠平衡钻井技术以及垂直钻井技术是近年来我国陆上尤其勘探阶段新兴的钻井技术,这些技术在油田开采过程中的应用,极大的提高了钻井的深度和速度,为油气层的保护和问题的既是识别以及事故频率的降低带来了较大的促进作用。

1 钻井新技术介绍

国民经济的发展对油气资源的强烈需求,极大的推动了油气勘探工作的发展,同时也催生了大量的钻井新技术。现阶段常见的钻井新技术主要包括水平井钻井技术、大位移井钻井技术、多分支井钻井技术、空气钻井技术、欠平衡钻井技术以及垂直钻井技术等。本文选取空气钻井技术、欠平衡钻井技术两种新技术,从技术特点、施工要求、适用范围方面加以探讨。

1.1 空气钻井技术

空气钻井技术主要采用的是压缩空气作为循环介质以携带岩屑返回地面的技术。它具有液压钻井技术所不具备的许多

优点。

1.1.1 技术特点

空气钻井技术特别适用于那些井底具有较大富压差,且致密不含水,井质稳定的地层。该技术在较小的钻压下能够极大的提升钻井的速度,为钻井较为困难的地层实施钻井工作提供一条有效的途径。

1.1.2 施工要求

空气钻井技术的实施需要重点关注钻井处地质的出水量,当在钻井过程中遇到地层出水时可以采用加大空气注入量的方式继续作业,但继续作业需要考虑到出水量的多少,当出水量超过一定的值时,空气钻井需向雾化钻井或者液压钻井方向钻换,可以说出水量的多少是空气钻井施工成败的关键。

1.1.3 适用范围

该技术在钻井处地质较为致密且含水量较少,井壁较为稳定的地层能够发挥较大的作用。

1.2 欠平衡钻井技术

欠平衡钻井技术主要是依靠钻井液压柱的压力差实现地层流体分离而完成钻井作业的,因此它又被称作为负压钻井技术。具体来讲钻井液体柱对井底产生的压力低于地层空隙的压力,地层流体便会受控制的流入到井筒中去,并且将其循环到地表进行分离。该技术的关键部分在于欠平衡条件的产生和保持。

1.2.1 技术特点

该钻井技术相比较于传统技术和其他新型技术而言具有钻速快、储油层伤害较低、污染较小以及有效防漏等优点。

1.2.2 施工要求

由于欠平衡钻井技术常被应用于易发生井漏、频繁发生卡钻等事故的井段,而对于那些具有高渗透行和高压性的地层则不适用于该种钻井技术。因此,选用欠平衡钻井技术之前应当对地层特点有一个充分的了解,这样才能有效的防止事故的

发生。

1.2.3 适用范围

该技术适用于低压低渗透且井控设施较为完善的油气地质工程钻井。

2 钻井新技术的应用及效果

2.1 空气钻井技术

随着空气钻井技术研究的不断成熟以及配套设施的不断完善,其应用范围也得到了较大幅度的提高,其在火山岩地质、砾石地质以及碳酸盐等常规机械钻井作业较为困难的地段的应用,取得了较好的效果,不仅是的钻井速度提升了4-15倍,同时也为有资源的保护做出了重要的贡献。

中石化在川东北地区进行钻井作业时,选择采用了空气钻井技术,并取得了十分良好的效果。老君1井是中石化在川东北地区开钻出的第一口实验性用井,该井的直径为314.3毫米,井眼尺寸在762米到3252.7米之间,中石化在钻井前对钻井地段的地质进行了深入细致的考察,鉴于该地段含水量较低,且地质较为稳定,并且应用常规机械钻井方式很难在较短的时间内取得成效,因此,施工方最终决定选择空气钻井技术。应用空气钻井技术使得老君1井的累计进尺达到了2491.7米,均速提升到了11.37米/小时,这个速度是常规液钻的8.4倍左右。在进行普光12井钻井作业的过程中,中石化同样选择了空气钻井技术,并实现了累计进尺3629.66米,均速4.19米/小时的成绩,这个成绩同时也创造了川东北地区空气钻井技术单井的最长进尺记录。

2.2 欠平衡钻井技术的应用

欠平衡钻井技术是目前为止能够同时兼顾钻井速度、油气层保护和减少井漏的最佳选择。新疆克拉美丽油田多属于石炭系地层,该地区地质主要以酸性花岗斑岩以及凝灰岩为主,这种地质的物性差、硬度大特征较为明显,新疆油田在对DX1416井进行开钻技术选择的过程中,结合钻井地段的地质特点和欠平衡钻井技术的应用范围和技术特点,最终决定采用该钻井技术进行钻井作业。钻井前,施工方对采用常规液钻技术进行钻井进行了评估,评估结果为应用215.9毫米的钻井在该地段进行钻井作业,完成钻井设计要求,平均需要使用2.33个钻头,且钻头的钻速为每小时1.78米,而运用欠平衡钻井方式进行开钻后,结果显示平均每个钻头可以完成190.5米的施工,且钻井速度为每小时4.59米。

3 结论

空气钻井和欠平衡钻井在我国经过多年的实践应用,取得了较好的成绩,这些成绩的取得同时也有力的证明了这两种钻井技术的先进性。但好的钻井技术需要用在正确的施工对象上才能发挥其最大的效果,因此,无论哪种钻井新技术,只有在合理的钻井地质考察以后,结合钻井技术的技术特点和施工要求以及适用范围,有针对性的加以选择才能真正的享受到新技术带给工程施工的便利。

参考文献

钻井技术论文范文4

关键词:空气钻井 工作特性 工艺参数 钻速

一、概述

空气钻井是将压缩空气既作为循环介质,携带岩屑,又作为破碎岩石的能量的一种特殊的欠平衡钻井技术。空气钻井的主要特点是:成本低、钻速高、排量高、环保性好等。趋于这些优势,空气钻井在国内外应用日渐广泛。就目前,国内的钻井技术还不够成熟,还存在很多问题,如:a空气钻井理论模型与实际工作状况存在相当大的区别。目前我国的大部分关于钻井的资料的介绍还停留在angle混合流体均匀流的模型。b空气钻井的最小气量和钻头钻速等参数的选择和分析上有待改进。c实际上并不是呈线性分布的流体温度被看作是呈线性分布,这样就导致计算结果与实际情况存在较大的不同。D对空气螺杆马达的工作特性进行系统的研究相对较少。本文主要目的就是研究讨论以上四个问题。

二、空气钻井工作特性分析、研究

1.空气钻井压力系统计算及流速分析

“倒算法”是空气钻井压力计算的原则,就是将钻井系统环空出口作为压力计算的起始点,井口压力为终点,依次计算钻井系统的各个压降。系统的压降主要是环空压降、钻内柱压降和钻头压降。本文对环空压力计算采用angle模型。计算钻内柱压力是采用压缩性流体模型。计算钻头压降时要考虑亚声速流和声速流。

1.1钻柱内压力分布的计算

1.1.1讨论angel模型的适用范围

1.1.2钻柱内压力分布计算采用压缩性流体模型

流体的压缩性是流体质点在一定压力差或温度差的条件下,其体积或密度可以改变的性质。压缩性流体遵守气体的状态方程和质量守恒定律,结合影响流体的因素的关系,如流体压力、温度、流速等,结合牛顿第二定律推导出空气钻井的压力控制方程,进而求解钻柱内压力分布。根据经验指导,求解钻柱内压力分布时,压缩性流体模型更加可靠、准确。

关于钻井系统的基本假设:a流体是一种容易流动、容易压缩、均质、等向,无粘性的连续介质;b钻井系统的环空及钻柱内均在阻力平方区(紊流粗糙区),钻柱和钻井眼的位置是同心的,钻柱旋转不予考虑。

1.2空气钻井循环系统的压力分布以及气体流速的研究分析

1.2.1环空以及钻柱内压力分布特性分析

2.2分析空气压缩机排气量与马达转速曲线

按本算例条件,马达的转速和排气量成正相关,即转速的增加是随着排气量的增加而增加的。

通过马达转速公式可以知道,当排气量增加后,气体质量的流量也会相应增加,但是马达内的转速压力也相应增大,明显,这两者对马达转速产生了相反的影响。

3.讨论流体的温度模型

运用于空气钻井的线性流体模型是这样假设的:空气热容性极差并且热传递非常充分,明显这样的假设与实际情况不相符。钻井中空气流速较快,空气热容性差,但是热交换不一定充分。

三、空气钻井工艺参数的选择研究

1.最小气量的选择

空气钻井成败的关键在于气量是否充足。合理的确定并保持井底清洁的空气流量是空气钻井的关键技术。利用井底清洁程度的标准选择井底状况的最小气量和钻杆与钻铤交接处的最小气量;选择两者中的大值作为最终的最小气量。值得注意的是:随着井深的增加,所需最小气量也增加。

2.钻速的选择

空气钻井过程中钻速是由很多原因共同决定的,比如:钻压、转速、钻井井底压差、钻头的类型、井底的清洁程度等。而选取合理钻速只能从不同原因逐一分析。研究表明:要提高排量可以合理提高钻速。

通过对循环系统流速分析,可以发现最可能出现最小单位体积动能点的地方仍是在交接处,所以要分别计算交接处的钻速,选取最小值为最终合理钻速。

四、结论

空气钻井是利用压缩空气作为循环介质的特殊欠平衡技术,研究空气钻井时采用的angle模型只适用于低速运动的流体。空气钻井的气体一般具有压缩性,所以压缩性流体模型更加可靠。最小排气量与钻速的选择要着重研究交接面处的情况。空气螺杆马达的转速特性计算有亚声速流和声速流两种情况,计算时需要考虑到。钻井压力、温度对马达的作用相反,所以其转速的确定必须要结合具体的情况,分析具体参数方可确定。

参看文献

钻井技术论文范文5

【关键词】 激光;钻井;特性

中图分类号:P62文献标识码:A文章编号:1006-0278(2012)04-124-01

早在2 0世纪6 0年代和7 0年代,国外就开展过激光钻井研究。但是由于当时的激光技术水平有限,妨碍了激光技术在石油钻井领域的研究与应用。从1997年起,美国重新开展了激光钻井研究,已经取得了令人鼓舞的成果。国内对激光钻井的研究刚刚起步,但我国高功率激光技术已取得突破。故激光钻井的研究前景广阔。本文结合国内外文献,介绍激光钻井技术的技术优势、原理、现状和未来展望。

一、激光钻井的技术优势

就钻井方式而言,传统钻井工艺可分为人工掘井、人力冲击钻、机械顿钻与旋转钻。目前来看,旋转钻井方式是石油钻井的主要方法。旋转钻井这种机械破岩方式于2 0世纪初取代顿钻以来,虽然不断取得进展,但并没有根本性的变化,而且随着钻井难度越来越大,钻井成本总体呈上升趋势。要想大幅度降低钻井成本,需要开发一种更加有效的替代方法。在这种情况下激光钻井技术应运而生,那么激光钻井技术有哪些优势呢?

与传统钻井工艺相比,激光钻井主要具有以下优势:

1.由于极高的能量,使得激光钻进能够更易穿透岩石,美国Phillipse公司的现场实验表明:激光钻井10小时的钻井进尺,传统钻井工艺需要10天的时间去完成;

2.激光钻井过程中无需钻井液、钻头,套管等传统钻井必须的设备,从而免去了下套管和起下钻柱的时间,大大节约了成本和时间。据研究表明,传统钻井工艺平均仅有50%的时间用于钻进。20%的时间用于起下钻柱,剩下的30%时间耗费在下套管和注水泥等其他操作上;

3.在钻进过程中,激光冲击岩石后会形成一层陶质层井壁,这层井壁可以有效地防止地层流体流入井中,即对井喷事故具有一定程度的预防作用.从而大大增加钻进的安全系数;

4.激光器系统包括各种图像可视系统及井下传感器,可通过光纤电缆与地面进行通讯,可以对整个钻进过程有更全面的把握与布局。

二、激光钻井技术的原理

激光依靠其吸收、散射和反射功能实现钻进工作。激光照射在岩石的表面上,冲击范围为面积为Sl的区域,该区域会迅速吸收激光的能量,导致岩石的熔融。与此同时,伴随着对激光能量的进一步吸收以及激光的散射和反射,会进一步影响Sl区域周围的岩石,促使其熔融或蒸发,最终会产生面积为S2的井眼(Sl

(一)激光的特性

激光是一种电磁相干辐射光源,能够将电能、化学能、以及热能转化为光能。光能,光能然后被聚集成强烈光束,破碎并伴随着熔化和蒸发岩石。

激光主要有四大特点:⑴定向发光;⑵亮度极高;⑶颜色极纯;⑷能量密度极大。还有其他特性,如激光是相干光,激光是高度集中的等等。

(二)现有激光设备

激光设备就是将一种形式的能量转换成具有电磁辐射光子的设备。在激光、岩石和钻井液之间相互作用的实验和理论研究的进步使激光钻井技术成为石油工业的一个明智的选择。从石油工业角度来看,有实用价值的激光技术主要有七种:

1.氟化氢和氟化氘激光器:波长范围2.6~4.2m。油藏岩石测试使用中红外高级化学激光器。

2.化学氧碘激光器:波长范围1.315m,是大范围高精度的破坏投射器,能成功处理井下大量的问题。

3.二氧化碳激光器:波长范围10.6m,平均功率1 MW。能够产生连续波和斩波脉冲,但由于波长大,在穿过纤维装置时易衰减。

4.一氧化碳激光器:波长范围5~6m,能够产生连续波和斩波脉冲,平均功率2 MW。

5.自由电子激光器:连续波可以转变成任何波长的波,是将来能量最高的激光。它的波长可以根据反射和黑体辐射进行调整。

6.钕钇铝石榴石激光器:波长1.06m,平均功率4 MW。

7.氟化克激光器:波长0.248m,平均功率10 kw,产生斩波脉冲。在这种激光器中,氟化克中的氟原子和克原子处于激发状态。

(三)激光破岩技术的基础科学研究

美国、俄罗斯、日本和加拿大等国在激光钻井破岩基础理论的研究方面各有侧重点,但对基本科学问题的认识却趋于一致。概括起来,它主要包括以下五大基础科学研究:

1.激光/岩石/流体相互作用原理(即微观物理过程和岩石热破坏理论);

2.岩石快速相变的热力学与传热学;

3.强激光的传输变换与微型化原理;

4.激光破岩岩屑运移的多相流动理论;

5.激光钻井的安全与环境保护科学。

三、总结

激光钻井是一项新技术,与传统钻井工艺相比,激光钻井具有许多优势,它的发展应用必将给以后的钻井行业带来又一次惊人的革命。同时,激光钻井技术由概念设计到实际应用还要面临以下几个方面的挑战:

1.在激光钻井过程中,井筒中的气体影响机械钻速,可能导致事故;

2.考虑到温度和压力的双重影响,岩石应力增加了比能,高的热导率导致了温度的扩散,温度的扩散引起孔隙度和渗透率的变化,从而导致了岩石强度的下降;

3.在激光的作用下,所有岩石的杨氏模量、剪切模量、体积模量和联合模量减小;

4.对斩波脉冲和连续波脉冲的选择,结合岩石的破碎机理设计气体泄压系统和激光束传递系统,研究激光、钻井液之间的相互关系。

综合起来,作为一种新型的钻井技术要得到实际的应用,仍有下列问题尚需要进一步研究:

1.复杂的地层条件;

2.井眼的清洗和异常压力的控制。

参考文献:

钻井技术论文范文6

关键词:水平井;钻井;评价

中图分类号:TE37 文献标识码:A

目前,水平井技术主要包括井下作业、采油、试井、测试、射孔、测井、钻井、完井、油田开发、油藏工程以及石油地质等技术,其中最关键的是钻井技术。钻井技术开始朝着经济化、轻便化、智能化与自动化的趋势发展。本文研究讨论多样化的水平井技术尤其是钻井技术。

水平井的钻井开发技术

钻井技术的分类

水平井的钻井技术根据曲率半径,主要可以分为四类:

(1)长曲率半径。

采用该技术钻井的时候主要是结合井下的泥浆马达与旋转钻。在类似的定向井中造斜与侧钻时,一般使用弯接头;长井段钻水平段的时候使用井下的泥浆马达,使用该技术能够取心。

(2)中曲率半径。

该方法是钻井技术目前最主要的方法,由于曲率半径比较缓和,所以几乎能应用到各个油田工具中。水平井专门设计了井下泥浆马达,造斜是采用造斜马达,钻水平井段是采用稳斜马达。水平段可能达到2~4kft,完井能够采用割缝衬管、裸眼或者水泥固井的射孔方法。这些井采用增产压裂措施,能够提高效果,能够取心。

(3)短曲率半径。

水平段采用该技术,在裸眼处可以直接钻出,也能从套管侧钻而出。套管井横向造斜,使用套管铣鞋进行开窗。钻井系统在早期是旋转钻进的,使用转盘钻具,在地层中一般可以造斜到85°,剩余井段可以使用稳斜钻具。这种技术的一个缺点就是难以有有效地控制造斜,使用泥浆马达可以有效改善这一情况。曲率半径是40ft时,使用造斜马达钻井,而水平井段则使用稳斜马达,最多可以钻的井段达到1000ft。

(4)超短曲率半径

水平井段采用该技术,水力喷射达到100~200ft长度,原本直径2ft,长7~10ft的出油井眼,经过扩大之后喷射而出。钻井时采用油管作为套管,填充砾石或射孔后完井投产,同样的高度还能再钻几口井。

(二)水平钻井技术的推广

(1)工艺、设备、技术的多样化发展

由于多种科学的交互影响,对油管延续技能、钻井欠均衡技能、径向程度技能、分支井技能、侧钻程度井技能、钻井大位移技能进行研究探讨,研制出了高技术含量的随钻测量设备如LWD、MWD。

钻井井眼在程度偏向上的位移曾经打破1万米,开发了老油田无法开采的残剩储量以及原本无法开拓应用的复杂油气藏,显著提高了油气的采收率,同时也降低了开拓成本。

钻井技术不只有多样工艺技术的特点,测试工具、下部钻具、井身结构等都开始非常明显地呈现多样化。正是由于钻井技术的多样化,也就加强了它在不同环境、不同条件中的适应能力。

(2)作业与工具智能化、自动化、集成化

目前的作业控制、测试工具盒导向钻具都开始趋向智能化,系统智能化从单一工具转变成全系统。导向钻井也从原本的人工地面控制、导向初级钻井逐步转变成井下闭环全自动地旋转导向技术。近几年来,钻井导向工具的地面自动控制,随着测试评价系统成功开发,使得作业与工具完全趋向了智能化。

钻井自动化的核心是钻井智能化系统,进一步开发与研究多种高科技产品和技术,发展趋向微型化。

(3)钻井数字信息化

在钻井时,实时测试地层特征、流体水力、工具位置以及状态参数等,并且对其分析、传输、控制指令、执行修正反馈、数字化钻井信息。钻井过程慢慢脱离了人的控制与经验影响,转变成可以用数字描述的确定过程。目前的三维成像技术就是一个典型的钻井数字信息化的例证。

地区局域网与国际互联网相连,后方油藏、地质、钻井等管理部门可以接收到实时的现场数据,并且能够双向通讯,以及与技术专家进行实时交流,更加安全、高效、优质、准确地钻井。

开发技术的相关评价

研讨布景在现代油气田开拓范畴,水平井越来越普遍的使用于各类油气田的开拓,水平井开拓技能曾经成为低浸透薄层油田开拓十分有用的开采技能。但是,当前矿场中关于水平井的开拓结果的评价普通是应用依据经历判别,或许只依据个中某一项目如产液量或产油量来大致进行判别,而如此的评价办法并不非常精确。因此在矿场理论中缺乏一种准确、定量、便捷的方式来对水平井的开拓结果进行评价。

软件编制道理根据此软件的编制进程充分思索了影响水平井开拓结果的要素。并依据油田实践将各个参数对最终后果的影响力进行科学量化,使得关于水平井开拓结果的评价简略科学。拔取评价目标在油气田开采进程中,其目标有大巨细小四十多个,我们在评价时既要做到具体思索,又要相对简略。

因而,我们在不影响最终评价后果的前提下,对评价目标进行挑选。目标的挑选和评价系统的构建普通要遵照如下三项准则:

一是有用性,即拔取的目标可以很好的反映开拓结果的黑白;

二是离散性,即评价系统内各目标间应相对自力,不反复,无相关性;

三是具体性,即以所选的评价目标可以具体反映油田开拓结果。

结语

目前,水平井的钻井技术已经逐步完善,水平井总单一转向整体井开发,并且在各项水平井配套技术的基础上,结合多分支的完井技术与欠平衡的钻井技术,实现水平井技术的多样化。石油行业相关技术需求是产量高、轨迹精确、污染低并且成本低,所以水平井的数量一直在增长。近几年来, 水平井技术有了新的发展趋势,不断降低钻井成本但是钻井技术却在不断进步,并且还不断扩大应用范围。目前,水平井技术其中的钻井技术应用于砂岩地层裂、页岩、缝性碳酸盐岩等,能够有效地开发致密气藏、枯竭油藏等类型的油藏。

参考文献

[1]张 云.浅谈现代水平井钻井技术[J].科技资讯,2010,(30).

[2]侯 璐.我国水平井钻井技术的现状和发展趋势探讨[J].知识经济,2010,(07).

[3]李德言.国内水平井钻井技术发展方向及提高采收率的优点[J].中国新技术新产品, 2009,(10).

钻井技术论文范文7

[关键词]我国石油固井技术 发展 面临的问题

[中图分类号] F407.22 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-1-278-1

1我国固井技术研究

固井技术科研工作者经过多年的实践研究,已经研发出了多种固井技术,适用于多种油藏环境的开采,如深井、天然气井、位移井、水平井等,近几年,随着石油开采技术的发展,我国对返固井的研究也初见成效,本文主要研究深井、天然气、位移井等固井技术。

1.1深井固井技术

深井固井技术的发展,推动了我国钻井技术的发展,近几年,我国钻井工作量增长迅速,深井、超深井的数量也越来越多。据相关数据统计,我国2009年完成的超深井固井工程高达200多个,其深度都在5000米以上,同去年相比增长了35%,2011年,我国完成的超深井固井工程4000米以上的高达571口,6000米以上有88口。

深井固井技术主要包括针井眼位置确定、通井措施保护、套管安全、下入技术等固井技术。在固井中应用下入技术时,要保证钻井设备在高温、高密度、常规密度、低密度水泥浆等各种自然环境正常运行,以确保钻井工程正常运行,在提高钻井效率的同时,维护钻井施工的安全性[1]。

1.2天然气井固井技术

复杂天然气井固井技术是上个世纪90年代研发的钻井技术,1989年我国天然气年产量为185×128m3,应用天然气固井技术后,我国天然气产量有了显著提高,据相关数据统计我国2012年天然气产量高达897.6×128m3,是1989年天然气总产量的8倍。预计到2020年,我国天然气产量将达到1250×128m3。

随着天然气井钻数量的不断增加,地理条件的复杂程度逐渐加深,固井难度和固井要求也越来越高,通过对天然气井钻气窜失重机理的研究,钻井效果影响因素的总结,研发出的天然气固井技术,很好的规避了上述问题。技术形成了综合防漏失、防气窜的配套技术,在固井工艺、水泥外加剂、固井工具、防漏材料、高密度隔离液等方面都取得了较大进步。

1.3位移井固井技术

水平位移井是钻井规模性开发的主要标志,这种钻井模式可以有效提高井采收率和井产量,克服了传统钻井产量低、作业效率低等问题。我国石油公司近几年相继在大庆油田、内蒙古等地开发水平位移井,钻井数由2010年的1387口攀升至2012年的1823口。

应用在位移井的固井技术实现了固井优化设计、套管安全下入技术使固井过程中的套管居中,这样可以有效的提高钻井的顶替效率,使高性能的水泥浆体系更完善。另外,储层保护相关配套固井技术,在一定程度上也提高了水平井及大位移井的固井质量。

2固井技术应用的水泥外加剂及水泥浆体系

现阶段,我国水泥外加剂应用技术已逐渐成熟,在固井技术中的用量正在稳步上升。因为其性能良好,所以也大大拓宽了固井技术的应用范围和功能性。在一定程度上提高了长封固段、活跃油气水层、低压易漏、高温高压等复杂情况下的固井质量[2]。

2.1水泥浆外加剂

固井技术中应用的水泥外加剂主要有以下几种:

①降失水剂,目前被广泛应用的是聚乙烯醇型降失水剂,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸型降失水剂,这些降失水剂的应用有效的克服了固井技术中出现的井壁鼓包、高热设备软化等问题,是综合性能很强的降失水剂。

②缓凝剂,通过对其大分子进行结构分析可知,缓凝剂的缓凝原理是分子结构和水基团的融合,有效的体现了外加剂的降失水作用,同时还可以在大温差下实现固液转换。

2.2水泥浆体系

通常情况下,固井技术常应用的是超低或超高密度水泥浆,近年来其体系研发成果也十分显著。水泥浆体系满足了复杂的固井要求,同时针对易漏固井、松散地层等固井难题,依托紧密堆积理论形成的高强低密度水泥浆体系,具有水泥石抗压强度高且发展快、水泥浆稠化时间易调、防窜防漏等优点。其密度范围在2.6~3.1g/cm3之间,通过对其进行合理调配,使水泥浆的稳定性和可泵性得到了更好的应用。

3我国石油固井技术面临的问题

我国作为石油生产大国,石油固井技术的发展是推动我国石油发展的主要助力,面对石油资源环境的压力、能源的需求量的不断增加等问题,我国固井技术面临着严峻挑战,其所需的固井技术要求也在不断提高。现阶段,大部分石油公司正在广泛实施“油气并举”、绿色发展等战略。在满足石油需求量的同时,提高钻井工作效率。

随着我国石油天然气勘探开发工作的不断深入,固井技术面临着很多问题:

①开发对象日益复杂。

②为满足石油需求量,钻井数量要求逐年升高。

③钻井资源的匮乏使固井深度不断加深。

④新开发的石油勘探地,由于地形结构、地质结构相对多样,所以井深结构越来越复杂,如高压油气井、高含H2S井、高含CO2井、深井、超深井等。

⑤油气资源井开发难度大。

⑥钻井质量对固井技术的要求越来越高。

上述诸多问题和难点,使我国固井作业面临巨大的挑战[3]。

4结论

我国地大物博,矿产资源丰富,自改革开放以来,我国逐渐成为石油产量大国,其石油产量位居世界前列。随着我国固井技术的不断发展,我国深井、超深井套管技术的革新、固井工艺技术的创新、水泥浆体系的完善、固井工具的改革,使得我国固井技术的发展取得了显著成绩,有效的推动了我国石油产量,规避了固井施工中的危险,对我国石油开发事业的发展具有重要意义。

参考文献

[1]齐奉忠,刘硕琼,沈吉云.中国石油固井技术进展及面临的问题[J].石油科技论坛,2013,2(3):110-120.

钻井技术论文范文8

关键词:水平井 录井 岩屑

随着油田勘探程度的不断加深,勘探对象由简单构造变为复杂断块构造,油田开发中后期,主要油区含水量上升,开发难度大、成本高,加之很多地区岩性致密,储层薄等特点,为进一步提高单井利用率,提高油采收率,水平井越来越多的被利用。然而,水平井的钻井施工与直井相比有较大的风险性,同时水平井钻井也给现场地质录井工作带来了极大的困难,这些因素都会在降低录井资料的采集品质、岩性和油气层符合率的同时,削弱现场录井对钻井施工的地质导向作用。本文将结合我们在水平井录井过程中遇到的实际问题和技术难点,加以认真分析研究,有望在水平井钻井过程中尽可能的发挥其应有的作用。

一、水平井录井技术难点

水平井录井的技术难点主要有岩屑描述难度高、岩屑荧光显示微弱、钻时资料的真实性下降及井下情况复杂化。

受水平井固有的特点和钻井新工艺的影响,钻井岩屑变得十分细小,由于PDC钻头的使用,被钻头破碎的岩屑在井底返出井口的过程中,不断受到钻头与井壁、套管壁的碰撞、研磨而多次破碎,特别是螺杆驱动的反复研磨使细小的岩屑呈粉末状悬浮在环空,这些因素的综合作用使录井中的岩屑细小,甚至捞不到真岩屑。进而增加了岩屑描述的难度,直接影响了岩屑描述的准确性,使岩屑录井工作根本无法按常规方法进行。

岩屑荧光显示微弱。水平井钻井施工中在进入造斜段后加入的原油剂、消泡剂等多种泥浆材料,使现场气测异常真假难辨,造成荧光假显示、气测假异常等,极大地影响荧光录井、气测录井的作用,不能反映地层的含油气情况。

在钻井参数相对稳定的情况下,钻时的变化主要与岩性有关,因而钻时资料是岩屑描述工作中定性判断岩性和进行岩性分层的重要参考资料。在普通直井钻进中,一定井段的钻井参数是相对稳定的,因此钻时能够比较真实地反映地层的可钻性,但在水平井的钻进过程中,钻具易紧帖井壁,稳定器基本与井壁四周接触,使得部分钻压施加在井壁上,传至钻头上的钻压减少,钻时相对明显升高,同时为满足造斜、增斜、降斜等定向施工的需要,时常要进行钻压、转盘转数和排量等工程参数的调整,钻时已难以真实的反映地层的可钻性。

井深大、井眼结构复杂,使得迟到时间长,岩屑失真,难以准确恢复地层真实剖面。井下情况的复杂化使得综合录井仪的工程参数检测和异常预报难度加大。这就要求综合录井人员应以高度的责任心和准确的判断能力及时进行工程异常预报,保证钻探施工的安全性。

二、录井施工对策

现场录井人员在熟悉区块的构造、地层及岩性特征,吃透钻井与地质设计的同时,还要结合所钻探区块的邻井资料,通过认真分析各项参数的变化,及时卡准目的层后,再根据其实钻情况重新调整靶窗位置。确保细小岩屑的捞取质量。细小岩屑的接样、捞取、洗样应严格按照岩屑录井操作规程进行,首先接样盆放置位置要适当,以能连续接到从震动筛上滤出的新鲜细小真岩屑为宜,并根据震动筛实际返砂情况,灵活调整接样盆的位置。其次接样盆接满后应尽快取样,岩屑采集、取样应严格按照二分法或四分法均匀采集,确保岩屑样品的代表性,并取样后多余的岩屑清理干净。在洗样的过程中应采用小水流、轻搅拌,稍微沉淀后倒混水换清水的办法,从而保证岩屑样品的数量和代表性。

由于水平井存在岩屑沉积床,在描述岩屑时,应参考钻井参数的变化,分析岩屑成分改变是由岩层变化引起的,还是由岩屑沉积床的形成或破坏造成的。一般地,在水平井的钻进中,如果某一井段内钻具活动不频繁,应用于直井的分层原则此时基本适用;反之,则应综合钻时或其他录井资料,以使岩屑描述尽可能符合地层实际。尽管钻时资料由于钻井参数的变化会出现“失真”,但在钻井参数相对稳定的井段,钻时资料还有其使用价值。如果某段地层钻进时钻井参数相对稳定,并且在该段地层的岩屑未返出井口时频繁活动过钻具,则描述该段地层的岩屑时,就应重点参考钻时资料分层,再从相邻岩屑中找出相应的岩性定名,即“钻时分层,岩屑定名”。实践证明,在同一个钻头钻进的井段内,可以不考虑钻井参数的变化,直接用DC指数划分砂泥岩层,数值标准统容易掌握,上下可对比性较强。另外,扭矩曲线也可应用于辅助判断岩性,具体描述时可灵活应用。

加密测定迟到时间。通过实物校正对迟到时间进行加密测定,并对综合录井仪迟到时间及时修正,保证岩屑准确取样。综合录井仪的迟到时间是计算的理论值,实际上由于井眼复杂不规则、泥浆泵工作效率及钻井液排量等因素的影响,实测迟到时间与理论计算时间往往存在较大差异,有时相差十分钟左右,所以在岩屑捞取的过程当中,应通过加密实测迟到时间,不断修正岩屑的上返时间,以保证岩屑捞取的时间尽可能准确。

气测录井与岩屑录井互补,进行油气显示综合解释。气测录井是发现和评价油气的直接有效手段,水平井钻井中使用的油基钻井液使得气测全烃基值升高,但基值相对稳定,在未进II的层之前可以以此作为整体气测基值。但钻井液中无论加入何种有机物,在充分循环均匀后,组分中的甲烷等轻组分都将降低直至消失。在水平钻进中,一旦甲烷、乙烷等轻组分出现或升高时,则可判断进入油气层。在综合分析过程中,气测异常需要岩屑荧光实验来证实,同时岩屑荧光实验因气测异常而更有针对性,两者综合分析可落实油气显示情况。

随着钻井新工艺、新技术的逐步应用,录井技术的发展已显得相对滞后,不论是在国内或国外,有关水平井的地质录井技术和方法,并不象水平井钻井技术那样有成熟的理论和经验可以借鉴,而且水平井钻井的技术和工艺与直井的巨大差异,导致相应的录井技术和方法也必须进行重大改进。因此,开展系统深入的水平井地质录井技术和方法研究,既有其理论意义,也有重大的实际应用价值。

参考资料

[1]李永平 浅析欠平衡钻井条件下录井技术方法 《中国化工贸易》 2013年 第5期.

钻井技术论文范文9

【关键词】液动冲击旋转 石油钻井 技术 展望

旋转钻井技术的设想开始于欧洲,这项技术最核心的技术就是液动冲击旋转工具。19世纪中期,英国最新发明了最新旋转钻井技术,并申请了专利。20世纪50年代,美国改进了反作用冲击器,并大量使用与钻井过程中,主要用作钻井及卡钻事故处理。70年代,日本也开始这方面的研究,并研制出液动双作用冲击钻具。90年代后期,在深井的石油钻井中,液动冲击旋转钻井技术的使用已经非常普遍。

我国最早开始研究旋转钻井技术是在20世纪的80年代,这一技术的成熟在21世纪初期。目前我国已研制出多种液动冲击器,并大量应用与实际,取得了良好的经济效益。

1 液动冲击器的原理和特点

1.1 液动冲击器的原理

液动冲击器的主要构成有四个部分,分别为冲击部分、配水部分、传递部分以及防回水部分。其结构简单,却具有很强的可调性。为了保证冲击器的寿命,其冲击部分的构件一般要承受很大的冲击旋转作用了,所以在一些冲击构件上都会采用WC喷涂,同时,对于损坏构件,还可以容易更换。

液动冲击器工作原理:泥浆冲上接头处流进冲击器的配水部分,在配水部分的上阀处设置有内孔,泥浆经由内孔流入配水阀内,配水阀内的调液螺母将泥浆进行分流作用,经过中间的通孔和孔隙流入水槽之中,同时另一部分粘稠体流入铁砧上,封死流道。冲锤受到水力的压力作用向上运动,到达初始点处,封死的流道打开,冲锤受到向下的压力作用迅速加速向下,打击砧子,之后上部流道又被封堵,冲锤向上运动,重复上述过程,一次次的打击砧子,促使底部工作。

液动冲击器的分类:按照液动冲击器的结构上来分,可以分为阀式正作用冲击器、阀式反作用冲击器、阀式双作用冲击器以及射流式冲击器三种。

阀式正作用冲击器的作用原理是通过高压流体通过液压作用冲击冲锤,并借助弹簧作用来复位,这类冲击器的结构简单,流体在冲击器内部流道通畅,但需要借助于弹簧来复位,因此弹簧的可靠性决定着冲击器的可靠性。

阀式反作用冲击器与阀式正作用冲击器的原理刚好相反,它是利用弹簧来促使其向下冲击,而借助于高压流体来复位,这类的冲击器对于弹簧的要求将会更高,已经很少被应用于实际。

阀式双作用冲击器则使用控制阀来进行转换,首先通过高压流体进行冲击冲锤,通过控制阀控制流体流向底部,再通过高压流体作用于冲锤使得冲锤向上运动,如此反复,这样一来就省去了弹簧这一构件,使其结构进一步简化。

射流式的冲击器采用的是射流元件来改变高压流体的流向,从而改变对冲锤的作用力的方向,进而带动冲击器工作,这类冲击器的结构简单,操作简便,工作效率也能得到保证。

1.2 液动冲击器的优势

钻井速度得到大幅度提高,钻井成本降低。经过实践表明,液动冲击旋转钻井技术的应用比其他钻井技术的速度要快将近30%,斜井情况下这一比例稍微有所下降。且钻井的成本降低了20%以上。

钻头磨损情况要好很多,起钻次数减少,节约了钻井成本,延长了冲击器寿命。常规的钻井应用中,钻井压力是钻井效率的重要参数之一,钻压很大程度影响着钻头的使用寿命已经轴承的应用寿命,我们知道,轴承与钻头相连,基本上算是一整体,所以钻头所受的力与轴承是相同的。可见,轴承的损伤情况与钻头损伤相似,而钻头的使用寿面反比与作用于岩石上的钻压。实践证实,较大的瞬间锤击加上较小的钻压可以有效的延长钻头使用寿命,使得钻头的破损率降低,节约钻井成本。

水平井以及大位移井的井底加压。旋转冲击钻井技术可以在一些大位移井和水平井的钻井过程中提供一种新的加压方式。对于水平井的加压过程,一般是来自岩石与钻头的破坏阻力,但是同时需要一个横向的推动力作用来保持冲击器的平衡。水平推力作用一般很小,水平钻具在冲击过程汇总的静摩擦阻力作用便小,使得钻具易于产生滑动,钻具较小的摩擦阻力,使得其可以连续产生滑动。

1.3 液动冲击器技术参数设定

1.3.1冲击功参数选择

冲击器的冲击功这个参数一般取决于岩石的特性,根据对岩石冲击过程的经验研究,目前冲击功参数的选择一般在200~300J之间,实践表明,冲击功在600J以上时,破岩效果最好,但对于钻具头部与轴承造成了很大的负荷,容易减小其使用寿命。

1.3.2冲击频率参数选择

根据相关岩层系数和实验结果表明,冲击频率设定在20Hz左右最利于冲击器的工作。

1.3.3钻压参数选择

上面论述说明,钻压影响着钻井速度、钻具损坏速度与钻井成本,综合考虑下,一般设定钻压大于常规钻井设计钻压的2/3,这样就能够保证不重新起钻,使得钻井效率最高。

2 影响旋冲钻井技术推广的因素

关键因素是冲击器的质量。我们知道,冲击器的钻具与岩层的作用力很大,对于冲击器的钻头和轴承的要求都很高。因此,如果冲击器的质量不能过关,其旋冲钻井的效率很难得到保证。目前冲击器的寿命只有50~80小时左右,这还远远满足不了其工程需要,所以提高冲击器的质量才能更好的推广其技术。

钻头的配套问题。使用合金制造的牙轮钻头是否和冲击器想配套,也是人们所关心的问题,实践证明,所有的岩层处理都使用牙轮钻头,课大大提高其经济效益,易于其推广。

适用岩层问题。冲击器的破岩效果很好,因此适用于硬地层,但是对于软地层中冲击器的使用,其工作效率会大大降低。

3 旋转钻井技术展望

(1)掌握对于冲击器破岩的理论分析,了解破岩机理,为冲击器的设计提供理论依据,为以后设计出更加实用的冲击器奠定理论基础。

(2)从冲击器设计出售,建立物理实验模型,通过实验的方法,引入理论分析,有效的改善冲击器的冲击功率,加大工作效率。

(3)通过对冲击器的实践深入了解,制定出完整的施工工艺。

(4)努力提升冲击器的使用寿命问题。

参考文献

[1] 陶兴华. 提高深井钻井技术的有效方法[J].石油钻采工作,2001(5)

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