深井钻井技术发展的难点及对策

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇深井钻井技术发展的难点及对策范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】文章首次对于深井钻井技术的特点进行了初步的介绍，然后系统分析了深井超深井钻井的主要难点，最后通阐述深井钻井技术措施进行了探讨。

【关键词】深井钻井；难点；对策

中图分类号：TE245文献标识码： A

一、前言

深井钻井技术的管理与控制是保证工程质量优劣的首要前提，工程质量的优劣不仅关系到施工的生存发展，而且关系到施工人员的的生命安全。

二、深井钻井技术的特点

在油气开发工程中，深井钻井技术系统是一项晦涩难懂、十分复杂的非线性系统。深井钻井技术的复杂性在其非单一、无序、不透明、不确定性等特点上表现得淋漓尽致。在实际工作中，不能从单一的角度去思考问题，而应该综合使用各种方法，全面衡量。在深井钻井技术的发展过程中，应用或验证了很多先进的工程技术。在某种程度上，深井钻井技术能够体现国家的工程技术水平。

三、深井超深井钻井的主要难点

1、地质条件复杂

我国陆上深井超深井主要分布于新疆塔里木、准噶尔、四川等地区，这些地区地质条件均很复杂，深井超深井钻井存在地层压力系统多、裸眼段长、井壁稳定性条件复杂、高温24。C、高压(压力系数2.3)，深部地层岩石可钻性差等难点，同时还要解决山前构造、高陡构造、复杂难钻地层、地应力集中、地层压力异常、地层破碎、地层塑性流变、高矿化度(高密度)、高硫化氢质量浓度等复杂地质条件带来的一系列钻井技术难题。

2、探井地质不确定性

探井尤其新区第一口探井具有地质环境因素不确定的特点，包括地层压力、岩石力学特性、应力非均质性、地层状态和岩性、地层分层深度和完井深度的不确定性等，严重影响了钻井设计的科学性、钻井技术措施的针对性和有效性，从而增加了井身结构优化、井眼稳定、井眼轨迹控制、机械钻速的提高、并下复杂情况及事故的预防和处理的难度。

3、深井超深井配套钻井技术有待深化研究

深井超深井配套钻井技术有待进一步深化研究，主要包括:钻井工程地质环境信息提取和科学化描述技术，复杂地质条件深井超深井优化设计技术，多压力系统、高陡构造、难钻地层的安全优质高效钻井技术，高密度、抗高温、抗污染钻井液技术，井下复杂情况及事故的预防和处理技术，提高复杂层段及小间隙固井质量技术，先进技术装备、特殊工艺钻井技术的应用与发展等。

4、我国深井超深井钻井起步晚

但近年来发展迅速，已形成一条以自主研发为主与有选择地吸收国外先进技术相结合的道路，在国内外的市场竞争力逐步提高。我国开展了大量深井钻井理论研究，如以优质、快速、安全钻井为目标的岩石破碎力学、岩石工程力学、钻井流体力学与物理化学、钻井管柱力学与井下控制工程学、优质钻井液等，推动我国深井超深井钻井技术向优质高速、经济有效和安全环保方向发展。目前我国深井超深井钻井技术与国外先进水平的差距约5一10a，但井下工具及测量仪器方面与国外先进水平的差距在10~15a。

四、深井钻井技术措施

1、提高深部井段钻井速度

深部井段的泥页岩和泥质砂岩等在上覆盖地层压力下变得非常致密，不仅密度和硬度增加，而且从常压下脆性岩石向塑脆性岩石或硬塑性致密岩石转化，牙轮钻头的牙齿在这种岩石中破碎起来非常困难。另外，随着钻井液密度和井深的增加，液柱压力对井底破碎出来的岩屑产生压持作用，牙轮钻头破碎出来的岩屑在压差作用下不易离开井底，结果是在井底形成垫层，降低了破碎效率等。多种原因都影响着深井深部井段的机械钻速，使得机械钻速极低。

提高深井在高抗压强度和高研磨性地层的机械钻速，缩短钻井周期，一直是困扰钻井工作者的技术难点。随着钻头和井下工具技术的发展和实践，针对高抗压强度和高研磨性的地层，国外目前逐步推出了一套提高机械钻速的技术途径，即采用特殊设计的人造金刚石孕镶钻头与高速涡轮动力钻具组合，依靠强化钻井参数的办法提高钻速。与牙轮钻头相比，该项技术可提高机械钻速3~10倍以上，大幅度提高了深井在高抗压强度和高研磨性地层的机械钻速。

2、提高深井下部小直径井眼机械钻速

在215.9mm井眼中，下完139.7mm套管或177.8mm套管(有时215.9mm井段不太长或在地层较稳定情况下，也有下177.8mm套管的)后使用117.48mm或149.23mm钻头钻进。在这种井段中钻进，小直径牙轮钻头的轴承寿命较短，若用小直径金刚石钻头，在有些地层的机械钻速也很慢，这都是深井小井眼钻井的难题。如果能提高小井眼井段的机械钻速，对深井钻井具有重要意义。由于许多小井眼钻井的配套技术(如钻头、动力钻具等)未完全过关，因此不仅钻速慢，而且成本也很高。再加上深部小井眼钻进，转速、扭矩、排量、钻压等都受到很大的限制。所以，解决适应深部小直径井眼使用的小尺寸钻头和动力工具等，是提高小直径井眼机械钻速的关键，如单牙轮钻头目前使用的还不错；小直径螺杆使用的也不错，但就是质量不稳定。

3、防斜打直技术

防斜打直技术，特别是山前高陡构造的防斜技术。深井因为井段长，如果方位不变，即使井斜不大，到底位移也会超标。井打斜了，给钻井工作本身也增加了不少困难，甚至造成严重事故。在斜井内，钻柱易靠在井壁的一侧，旋转时发生严重摩擦，在井斜突变井段钻柱发生弯曲易使钻柱磨损和折断，也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻事故。对于采油工作来说，井斜过大会直接影响井下的分层开采，注水工作的正常进行（如下封隔器难、封隔器密封不好等）对抽油井也常引起油管和抽油杆的磨损和折断甚至造成严重的井下事故。钻井实践表明，影响井斜的原因是多方面，如地质，钻具结构，钻进技术措施，操作技术措施，操作技术，以及设备安装质量等。归纳起来，造成井斜的主要原因不在乎：第一，从客观上来说，由于所钻地层的倾斜和非均质性使钻头受力不平衡而造成井斜；第二，从技术上来说，下部钻具的工作状态对井斜的影响很大，当下部钻具受压发生弯曲就会使钻头偏斜导致井斜；第三，从主观上来说，使操作是否合理，即使有良好的防斜钻具也会因操作不当而造成井斜。目前我们使用的防斜技术有：满眼钻具、钟摆钻具、复合钻进、吊打等，但这些技术都有它的局限性，如在地层倾角大的地区使用效果很差。国外，如德国、意大利和美国分别研制出了VDS、SDD自动垂直钻井系统，效果非常好，井斜基本上都控制在1°以下，最大井斜也不超过2.5°。总的说来，控制井斜的方法通常采用有力的防斜钻具，以减小钻头上的增斜力，或增大减斜力，使井斜不超过一定允许范围又同时允许加大钻压以提高钻速。此外还需要掌握井下地层变化规律，在特定钻井条件下采用有效钻进技术措施与操作技术，才能取得预期的效果。我国应加大对于这方面的技术研究，向先进技术靠近。

4、减小技术套管的磨损技术

技术套管是为封隔复杂地层而下入的，在后续的钻进中要承受井喷时的内压力和钻具的碰撞和磨损。技术套管的设计特点是既要有较高的抗压强度，又要有抗钻具冲击磨损的能力。

套管磨损的主要形式为偏磨，偏磨后的套管横截面呈月牙型。一方面套管圆周上呈月牙型部位壁厚最薄，导致抗挤强度大大降低。在高地层压力作用下，如果设计的套管安全系数没有足够大，容易导致套管挤毁，造成钻井报废或局部井段报废。另一方面，偏磨套管在抗挤强度降低的同时其抗内压强度也随着降低。在井控及中途测试时，如果没有充分考虑到套管磨损的影响，可能造成严重后果。特别是气井完井井控和测试时，要么冒套管破裂地面窜气的风险，要么提前入套管或下套管后再测试。这不仅造成重大经济损失，而且给加深钻井造成困难或钻不到设计深度。

五、结束语

从实践出发对当前深井钻井技术管理中所遇到的问题以及措施等相关知识，进行了粗略的分析和研究。综上分析，技术管理工作的主要任务是运用科学的方法，促进技术工作的开展。

参考文献

[1]高德利.复杂地质条件下深井超深井钻井技术[M〕.北京:石油工业出版社，2004

[2]王中华.钻井液技术现状及发展方向「J〕.断块油气田，2004

[3]张东海，席继强，贾建明.国外钻井技术发展现状「J〕.断块油气田，2000

[4]张金成，叶海超，王甲昌.塔里木地区钻井

技术难点与对策.[M].北京:中国石化出版社，2009:75

[5]陈天成.西部探区钻井技术难点分析与对策探讨.[M].北京:中国石化出版社:2009:85