新型鉆井技術(shù)發(fā)展研究

趙保文

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新技術(shù)新工藝的發(fā)展應(yīng)用，石油鉆井技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。隨著石油勘探開發(fā)難度的增加，給鉆井技術(shù)提出了更高的要求，鉆井提速提效技術(shù)需要進(jìn)一步的研究發(fā)展，進(jìn)而滿足復(fù)雜的勘探地質(zhì)條件，提高石油鉆井的效率，增加原油的可采儲(chǔ)量。近年來(lái)新型鉆井技術(shù)不斷的發(fā)展應(yīng)用，提高了石油鉆井的質(zhì)量和效率，文章通過(guò)調(diào)研與理論研究，分析了自動(dòng)化智能鉆井技術(shù)、激光破巖鉆井技術(shù)的原理及發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)于進(jìn)一步的提高石油鉆井的質(zhì)量和效率具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】新型 鉆井技術(shù) 發(fā)展 原理 現(xiàn)狀

鉆井技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，由最初簡(jiǎn)單的頓鉆鉆井技術(shù)，經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)發(fā)展，發(fā)展到先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)，旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)大大的提高了鉆井的效率，現(xiàn)代石油鉆井基本上采用的都是旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)，通過(guò)井底鉆頭沖擊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，破碎井底巖石，完成石油鉆井過(guò)程。我國(guó)的石油鉆井技術(shù)起步晚，但是隨著我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展，石油鉆井技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，石油鉆井新技術(shù)和新裝備逐漸被開發(fā)應(yīng)用，石油鉆井向著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，隨著鉆井新技術(shù)新方法的不斷發(fā)展應(yīng)用，石油鉆井的質(zhì)量越來(lái)越高，成本越來(lái)越低，鉆井效率也得到了較大的提升。文中研究分析自動(dòng)化智能鉆井技術(shù)和激光破巖鉆井技術(shù)，為這些技術(shù)不斷的推廣應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 自動(dòng)化智能鉆井技術(shù)

自動(dòng)化智能鉆井技術(shù)是現(xiàn)代鉆井技術(shù)發(fā)展的重要目標(biāo)，也是石油鉆井工程技術(shù)人員不斷研究努力的方向，自動(dòng)化智能鉆井技術(shù)是一項(xiàng)集多項(xiàng)自動(dòng)化技術(shù)于一體的集成技術(shù)，包括鉆井過(guò)程中每一個(gè)部分的自動(dòng)化和智能化，包括鉆井過(guò)程中的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、隨鉆地震測(cè)量技術(shù)，智能鉆桿傳輸，鉆桿自動(dòng)化系統(tǒng)等部分，鉆井自動(dòng)化和智能化涉及到的學(xué)科種類多，研究量大，技術(shù)難度高，但是隨著自動(dòng)化智能鉆井技術(shù)不斷研究應(yīng)用，石油鉆井將會(huì)發(fā)生革命性的變化。在自動(dòng)化智能鉆井中，井下閉環(huán)自動(dòng)化系統(tǒng)是關(guān)鍵部分，井下閉環(huán)自動(dòng)化技術(shù)主要包括地面的檢測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、井下自動(dòng)化工具、井下測(cè)量裝置和井下信號(hào)傳輸系統(tǒng)。井下測(cè)量裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井參數(shù)的測(cè)量，鉆頭的鉆壓、扭矩、鉆桿內(nèi)的壓力、鉆井液的壓力變化等，通過(guò)這些參數(shù)可以實(shí)時(shí)的了解井下鉆頭的工作狀況，防止了井下事故的發(fā)生。井下測(cè)量裝置的還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井井眼軌跡參數(shù)的測(cè)量，井眼軌跡的方位角、井斜角等，通過(guò)這些參數(shù)可以保證鉆井井眼軌跡的正確性，提高石油鉆井的質(zhì)量。根據(jù)測(cè)得的井眼軌跡參數(shù)，結(jié)合井下自動(dòng)化工具，可以實(shí)現(xiàn)井眼軌跡參數(shù)及時(shí)的修正，保證鉆頭按預(yù)定的軌跡前進(jìn)，減少鉆井的起下鉆次

數(shù)，提高石油鉆井的效率。信號(hào)傳輸系統(tǒng)，將井底閉環(huán)自動(dòng)化系統(tǒng)的信號(hào)傳輸?shù)骄诘淖詣?dòng)化智能鉆井技術(shù)的地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)從井下傳輸來(lái)的井下參數(shù)，分析井下鉆井的工作狀況和井下鉆頭所鉆遇的地層情況，及時(shí)的調(diào)控井下閉環(huán)自動(dòng)化系統(tǒng)的工作參數(shù)，保證井底鉆頭處在最優(yōu)的工作狀態(tài)和最優(yōu)的井眼軌跡中。智能鉆桿技術(shù)是提高井下信號(hào)傳輸效率的重要措施，現(xiàn)階段限制鉆井自動(dòng)化智能化發(fā)展的主要瓶頸之一就是井下信號(hào)的傳輸問(wèn)題，通過(guò)智能鉆桿技術(shù)，可以有效的提高鉆井信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確度和傳輸?shù)乃俾?。保證了地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信號(hào)及時(shí)的傳遞給井下自動(dòng)化閉環(huán)系統(tǒng)。

2 激光鉆井鉆井新技術(shù)

激光破巖鉆井技術(shù)改變了傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)，依靠高扭矩、高鉆壓來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆頭的高效破巖，這種方法在深井復(fù)雜地層的鉆井中，存在著速度慢、成本高的難題，而且對(duì)設(shè)備的損耗較大，近幾年發(fā)展起來(lái)的激光鉆井技術(shù)就可以有效的解決這些問(wèn)題。激光的破巖實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用激光的高能聚焦作用，照射到堅(jiān)硬的巖石上，可以破碎堅(jiān)硬的巖石，而且這種破巖方式效率高，花費(fèi)的成本少，具有較高的應(yīng)用前景。激光破巖的原理就是通過(guò)將高能激光照射到巖石表面，在巖石的表面產(chǎn)生較高的溫度，當(dāng)溫度升高的一定值，巖石在瞬間就從固態(tài)變成液態(tài)或者氣態(tài)，然后在高速氣體的攜帶下，將融化后的巖石帶走。激光的破巖沒(méi)有接觸到巖石，能量的損耗小，破巖的效率較高。在激光破巖的過(guò)程中，激光發(fā)射器的功率越大，其破碎巖石的速度越快，而且更易于破碎堅(jiān)硬的巖石。同一種巖石在淹沒(méi)條件下，破碎需要的激光器的功率要高。激光器發(fā)射激光脈沖的間隔時(shí)間越長(zhǎng)，激光束的比能下降。通過(guò)采用多束激光同時(shí)照射，并且結(jié)合高速氣體吹掃的方式，可以有效的提高激光的破巖面積和破巖的效率。多束激光的實(shí)驗(yàn)比能要優(yōu)于單數(shù)激光的實(shí)驗(yàn)比能。隨著激光器的發(fā)射頻率的增加，巖石融化的概率逐漸降低。在淹沒(méi)條件下的激光破巖實(shí)驗(yàn)，激光發(fā)射產(chǎn)生的氣泡有助于巖石碎屑的及時(shí)攜帶。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在激光束的作用下，在光束路徑上產(chǎn)生液體的沸騰現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)在附近產(chǎn)生大量的氣泡，氣泡的爆破可以提高巖石破碎的效率，而且有助于巖屑的攜帶。但是在液體沸騰汽化的過(guò)程中，也會(huì)消耗大量的能量，如果要在淹沒(méi)條件下，實(shí)現(xiàn)激光的高效破巖，需要大功率的激光器和高效的激光傳輸系統(tǒng)，從而保證激光束到達(dá)巖石具有較高的能量。雖然激光器在破巖的過(guò)程中，具有較大的優(yōu)勢(shì)。但是由于大功率激光器沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用，而且在激光破巖的過(guò)程中產(chǎn)生的巖石碎屑，如果不能及時(shí)的排除，容易造成激光的重復(fù)破碎，造成了能量的損失，同時(shí)還降低了激光破巖的速度。最后在長(zhǎng)距離的激光傳輸方面也受到了限制，但是隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，激光破巖鉆井技術(shù)一定會(huì)凸顯出自身的優(yōu)勢(shì)，逐漸得到發(fā)展應(yīng)用。激光鉆井技術(shù)是石油鉆井發(fā)展一個(gè)重要方向，隨著激光破巖技術(shù)的不斷發(fā)展，激光鉆井技術(shù)也會(huì)逐步的發(fā)展應(yīng)用，石油鉆井技術(shù)將會(huì)更加的簡(jiǎn)單、高效、快速。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，石油鉆井技術(shù)也在飛速發(fā)展，新型的鉆井技術(shù)不斷的被開發(fā)應(yīng)用，極大的提高石油鉆井的質(zhì)量和效率。文章通過(guò)研究，分析了自動(dòng)化智能鉆井技術(shù)和激光破巖鉆井技術(shù)的技術(shù)原理及工藝流程等。自動(dòng)化智能鉆井技術(shù)涉及到的領(lǐng)域廣，技術(shù)難度高。主要包括地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、隨鉆地震測(cè)量技術(shù)，智能鉆桿傳輸，鉆桿自動(dòng)化系統(tǒng)等部分。激光鉆井技術(shù)改變了傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)鉆井方式，提高了石油鉆井破巖的效率，具有廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。文章的研究為提高石油鉆井速度和降低鉆井成本奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐志軍，韓來(lái)聚，劉新華.自動(dòng)化智能化鉆井技術(shù)進(jìn)展[J].石油地質(zhì)與工程，2009

[2] 甘云雁，陳利.新型鉆井技術(shù)：激光鉆井的研究進(jìn)展[J].科技導(dǎo)報(bào)，2005