測試技術(shù)在鉆井工程中的應(yīng)用探究

盧澤眾

摘要：鉆井工程是一個復(fù)雜的過程，其鉆井直徑的大小和深度不盡相同，例如鉆井的用途或是礦產(chǎn)的埋藏深度等，而鉆井的質(zhì)量受很多因素影響，所以在施工過程中對于各種條件要進行了解和掌握，這就需要測試技術(shù)加以配合，從而對影響鉆井的客觀因素進行測試和研究，本文就測試技術(shù)在鉆井工程中的應(yīng)用進行分析和探討，為鉆井工程的發(fā)展提供良好的支持。

關(guān)鍵詞：測試技術(shù)；鉆井工程；應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，鉆井技術(shù)也在不斷革新，對于鉆井工程而言，為了提高鉆井工程的進度和質(zhì)量，施工過程中需要結(jié)合很多測試技術(shù)，例如鉆井巖屑適時測定技術(shù)、深部地應(yīng)力測試技術(shù)、地層壓力測試技術(shù)、深水鉆井測試等，在施工過程中，將測試技術(shù)于鉆井工程融合，使得測試的大數(shù)據(jù)有效提高鉆井工程的效率，也能在很大程度上減少鉆石事故的發(fā)生，并有效提高鉆井工程的成本，從而提升經(jīng)濟效益。

1 鉆石巖屑適時測定技術(shù)

1.1 鉆石巖屑適時測定技術(shù)的基本原理

巖屑波速測試系統(tǒng)是根據(jù)巖屑厚度和超聲波從發(fā)射探頭到達接收探頭的時間對該巖屑的聲波速度進行測試，根據(jù)巖屑的聲波速度來預(yù)測巖石的力學(xué)特征，從而確定巖石的動態(tài)彈性系數(shù)，例如楊氏模量、體積模量和泊松比等。而巖屑的微硬力測試則是在一定形狀的壓頭作用之下，利用記錄壓力繪制深度曲線和極限破碎載荷分析來完成。

1.2 巖屑適時測試技術(shù)儀器和方法

1.2.1 儀器的組成

巖屑波速測試系統(tǒng)主要由聲波發(fā)射器、示波器、接受儀以及聲波探頭組成，中心的頻率為5MHz，聲波探頭直徑為3mm。測量時將巖樣放在兩個探頭中間，超聲波從一個探頭發(fā)出然后經(jīng)過巖樣被另一個探頭接收，測定時間差，根據(jù)巖樣的厚度計算巖屑的波速。而巖屑的微硬度測試儀則由壓頭、支架、鉆屑夾持架、位移紀錄計以及精密壓力計等組成。儀器用有機玻璃和不銹鋼標準試件進行標定。

1.2.2 測試方法及步驟

首先，進行巖樣的準備工作，在巖屑研磨制備過程中應(yīng)該注意將巖屑樣本的兩個面磨出一定的平行度和平面度，厚度大于1mm，厚度越大，其測試的精密度越高；其次，進行波速測試，在測試時，要注意將凡士林將巖樣和探頭進行耦合，并施加一定的力，確保探頭和巖屑的良好接觸，提高測試的準確度；然后進行微硬度測試工作；最后進行數(shù)據(jù)的處理工作。

1.3 巖屑適時測試技術(shù)的評價

鉆井巖屑的波速測試結(jié)果和巖樣的結(jié)果較為一致，準確度較高；巖屑測試實驗不僅可以在實驗室進行，還能拓展到鉆井施工場所進行實地測試，更為方便性和實效性較高；但在井場使用時，不同深度的巖屑混雜情況有所不同，需多加注意進行識別，從而減少測定結(jié)果的誤差；壓頭的形狀以及尺寸、加載速率和巖樣的制備等多種因素會對結(jié)果有影響，應(yīng)對巖石的制備和試驗過程嚴格要求，達到其標準化。

2 深部地應(yīng)力測試技術(shù)

油氣藏開發(fā)中費用最高的工程項目是鉆井，而深部地應(yīng)力結(jié)合測試技術(shù)以及地理坐標對井壁穩(wěn)定性的測定系統(tǒng)，能夠?qū)︺@井的不同方位和井壁的穩(wěn)定性進行系統(tǒng)而全面的分析，從而對鉆井的泥漿密度、斜度井以及水平井方位和叢式井平臺進行有效的優(yōu)化，可有效的降低鉆井安全事故和鉆井工程的成本，提高鉆井工程的安全性和經(jīng)濟效益。

2.1 深部地應(yīng)力測試技術(shù)相關(guān)內(nèi)容

深部地應(yīng)力的測量是一個較為復(fù)雜的過程，其具有一定的特殊性和復(fù)雜性，使得其測試結(jié)果的可靠性被人們較為關(guān)注。為了提高其測試結(jié)果的可靠性，目前結(jié)合多種測試方法進行綜合研究，進行對比分析確定結(jié)果。而且每類測試技術(shù)都有幾種具體的測試方法（見下表）。

巖心地應(yīng)力測試技術(shù)測井資料地應(yīng)力分析技術(shù)水力壓裂地應(yīng)力測試技術(shù)

差應(yīng)變（DSC）巖石波速各向異性（CVA）Kaiser效應(yīng)巖石古地磁測試非彈性應(yīng)變恢復(fù)（ASR）巖心鉆井誘導(dǎo)縫鉆井誘導(dǎo)縫

井孔崩落微壓裂地應(yīng)力測試技術(shù)水力壓裂曲線分析

2.2 地應(yīng)力在鉆井工程中的應(yīng)用

2.2.1 地應(yīng)力與鉆井井壁穩(wěn)定性

由于鉆井井孔使得原有的地應(yīng)力失去平衡，從而引起井壁產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，這很可能導(dǎo)致井壁的不穩(wěn)定。而鉆井井孔穩(wěn)定性這一問題是十分復(fù)雜的，受很多因素的影響，例如原地應(yīng)力狀態(tài)、巖石膠結(jié)程度、巖石力學(xué)性質(zhì)、巖石的化學(xué)組成、巖石的孔隙流體壓力、鉆井液的物理和化學(xué)性質(zhì)、鉆井工作狀態(tài)以及井筒中鉆井液流動狀態(tài)等。

2.2.2 井壁力學(xué)穩(wěn)定性分析

通過測定技術(shù)對井壁應(yīng)力進行仔細的測量和研究，利用井壁力學(xué)穩(wěn)定性分析模型和分析的軟件，可以詳細的得出是否利于鉆井工程，還能預(yù)測在后期開發(fā)過程中套管是否易于變形和損壞。

3 深水鉆井測試

隨著深水鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，人們越來越關(guān)注井筒的完整性，對于深水鉆井井筒完整性問題的研究，目前主要是關(guān)于測試以及生產(chǎn)過程中套管環(huán)空圈閉壓力增加從而導(dǎo)致的套管破壞和損壞的問題，在此對測試進行簡要介紹：

3.1 井筒的完整性

深水井在測試過程中井筒傳熱過程較為復(fù)雜，其中的高溫測試熱流體從井眼底部向井口流動，在流動的過程中，熱量通過周圍的套管、環(huán)空以及水泥環(huán)傳遞，從而改變周圍介質(zhì)的溫度，產(chǎn)生熱應(yīng)力。但由于溫度變化會產(chǎn)生熱脹冷縮，若膨脹力比井口剪切銷釘所能承載的力大，則會損壞井筒。

3.2 影響測試的因素

首先，水泥漿返高對測量的影響最大，所以，水深固井施工時要將導(dǎo)管及表層套管之間的環(huán)形空間用水泥全部填充，以減小其影響；再者，溫度對測量也有影響，主要是因為溫度改變膨脹力。

4 總結(jié)

總之，鉆井工程中的測試技術(shù)對于整個工程來說非常關(guān)鍵，而且測試的方面較為廣泛，測量方法也有很多，應(yīng)結(jié)合各優(yōu)點采取聯(lián)合使用，共同分析，以使最終數(shù)據(jù)較為可靠，在提升鉆井工程進度的同時，提高其安全性和經(jīng)濟效益。

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