論天然氣探井鉆井技術(shù)研究及應(yīng)用

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，天然氣的使用量與日俱增，致使天然氣開采的規(guī)模不斷擴(kuò)大，隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前開采天然氣相對(duì)比較容易，相應(yīng)的是富含天然氣資源的區(qū)塊變得越來越少。為了滿足社會(huì)日常生活生產(chǎn)需要，利用先進(jìn)的鉆井技術(shù)勘探和開發(fā)天然氣資源就顯得尤為重要，加之我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)越來越重視，天然氣就成為了目前最環(huán)保最有效利用的能源，因此這一切都表明天然氣目前的不可替代性。當(dāng)今世界油氣資源也已成為了重要的戰(zhàn)略性能源，關(guān)系到每一個(gè)國(guó)家安全穩(wěn)定和綜合國(guó)力是否強(qiáng)大，所以現(xiàn)在不管是我國(guó)還是其他國(guó)家都特別重視油氣資源的勘探開發(fā)技術(shù)。本文主要針對(duì)天然氣鉆井技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)各種鉆井工具的組合優(yōu)化以及鉆井技術(shù)的優(yōu)化在鹽池區(qū)域天然氣鉆井過程中的有效應(yīng)用進(jìn)行深入分析探討。

關(guān)鍵詞：天然氣;鉆井技術(shù);研究;應(yīng)用

引言

隨著國(guó)家對(duì)天然氣資源的廣泛利用，促使對(duì)那些產(chǎn)量大且品質(zhì)好的油氣資源區(qū)塊開發(fā)力度越來越大，相應(yīng)，這些品質(zhì)好且產(chǎn)量大的油氣資源在常規(guī)油氣資源中占的比例就會(huì)逐漸下降，那么，如何攻破技術(shù)難度較大及品質(zhì)相對(duì)較差的鹽池區(qū)塊油氣資源就成為本區(qū)域開采的重要課題，本文對(duì)勘探以及開采的技術(shù)進(jìn)行了具體的分析研究，有力促進(jìn)所述區(qū)域及類似區(qū)域的油氣資源開采應(yīng)用技術(shù)。

一、天然氣儲(chǔ)量及鉆井分析

在我國(guó)鹽池區(qū)域油氣資源質(zhì)量較差，且大部分都是低滲透的油氣田，在進(jìn)行勘探以及開采時(shí)會(huì)耗費(fèi)大量的成本，而且開采的難度非常之大，主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)的油氣資源埋藏于干旱的沙漠以及沼澤湖泊還有山區(qū)丘陵等復(fù)雜的地形之下。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在類似復(fù)雜地形之下油氣的儲(chǔ)量約達(dá)到25%之高，其中有約20%油氣儲(chǔ)量沒有探明。地質(zhì)條件是制約鹽池區(qū)域油氣資源大規(guī)模開發(fā)利用的重要因素，在勘探時(shí)就會(huì)有非常大的難度，據(jù)了解深度大于三千五百米的儲(chǔ)量就達(dá)到了百分之四十五以上。

當(dāng)今油氣資源開發(fā)利用的主要特點(diǎn)是：清潔環(huán)保、性價(jià)比高，在鹽池區(qū)塊油氣資源開發(fā)過程中，鉆井作業(yè)必須充分了解掌握地層情況，這樣才能安全高效的發(fā)現(xiàn)并開發(fā)油氣資源。在鹽池區(qū)塊進(jìn)行開發(fā)時(shí)，鉆井井深多以深井、超深井為主，井型多以定向井為主，在這種情況下，提升鉆速對(duì)該區(qū)域鉆井時(shí)井下安全和提高勘探開發(fā)效率就顯得尤為重要。

二、鹽池區(qū)域油氣勘探鉆井技術(shù)分析研究及應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)外都十分重視油氣勘探鉆井技術(shù)的研究，這對(duì)于鹽池區(qū)域鉆井提速有著重要的借鑒作用，且在實(shí)際操作過程中，對(duì)油氣鉆井提速技術(shù)以及工藝進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用，而且“渦輪鉆具+孕鑲金剛石鉆頭”和“螺桿鉆具+PDC鉆頭”復(fù)合式的鉆井技術(shù)有效解決了碎石能量偏低的問題，有效改善了以前的鉆井弊端和施工不足等，這樣能夠更加適合鹽池區(qū)域的應(yīng)用，不僅有效加快了鉆井的速度，同時(shí)有效提高了油氣井的勘探開發(fā)速度。

1.上部地層優(yōu)先選用螺桿鉆具+PDC鉆頭

螺桿馬達(dá)鉆具在研制的時(shí)候采用的是莫諾原理研制出來的，它主要是以泥漿作為驅(qū)動(dòng)介質(zhì)，然后再將流體的動(dòng)能以及內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)能的一種容積式的井底動(dòng)力鉆具系統(tǒng)。這個(gè)鉆具的主要工作原理就是泥漿在進(jìn)入螺桿鉆具以后，在進(jìn)口與出口之間形成壓強(qiáng)差，這樣才能夠有效的驅(qū)動(dòng)鉆具內(nèi)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行回轉(zhuǎn)，然后再由傳動(dòng)軸以及萬向軸將回轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速以及扭矩傳遞到井底的鉆頭。PDC的鉆頭主要是利用唇面上的金剛石復(fù)合片回轉(zhuǎn)切削來對(duì)地層進(jìn)行破碎的，據(jù)了解鉆頭的回轉(zhuǎn)速度與機(jī)械鉆速成正比，在選用鉆具的時(shí)候如果選用的是大功率的就能夠有效的提高鉆頭的效率以及切削速度等等，而且還能夠延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命，利用這種鉆具能夠有效的提高工作效率，還能減少下鉆的次數(shù)等，現(xiàn)在世界各地在使用這種鉆具的時(shí)候都得到了很好的效果，所以這種鉆具也得到了廣泛的使用。

2.下部地層選用渦輪鉆具+孕鑲金剛石鉆頭

渦輪鉆具在進(jìn)行制作的時(shí)候其中設(shè)置了很多組的回轉(zhuǎn)葉片以及固定葉片，而鉆具就是通過鉆井液流經(jīng)這些葉片的時(shí)候來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，這些葉片將速度能以及壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而使鉆具帶動(dòng)鉆頭進(jìn)行鉆井。這種渦輪鉆具對(duì)泥漿是非常不敏感的，也正是因?yàn)檫@樣才能使這種鉆具能夠長(zhǎng)時(shí)間在密度較大的泥漿中持續(xù)進(jìn)行工作，這種鉆具還有耐高溫以及扭矩較大等多種特點(diǎn)。

孕鑲金剛石鉆頭在堅(jiān)硬的巖層進(jìn)行鉆井的時(shí)候是以犁削的方式進(jìn)行破碎的，在高研磨性的巖層中工作的時(shí)候是以磨削的方式來進(jìn)行破碎的，由此也可以看出想要大幅的提高機(jī)械鉆速就要對(duì)鉆頭的回轉(zhuǎn)速度進(jìn)行提高，與傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)相比，在工作效率方面提升了兩到四倍，鉆頭的使用壽命提升了五到八倍，這種鉆具同樣也得到了廣泛的使用。

3.合理使用“四合一”鉆具組合

這里提到的“四合一”鉆具組合是由鉆井科技工作者通過多年的工作實(shí)踐總結(jié)出來的一種新技術(shù)，這對(duì)鉆井技術(shù)的發(fā)展具有跨時(shí)代的意義，這套組合在鹽池區(qū)塊中，在防斜打直方面得到了廣泛的使用，這套鉆具的主要結(jié)構(gòu)就是由單彎螺桿和雙扶正器組成的，利用這種鉆具組合，好鉆頭能夠一次性完成直井段或者是定向造斜段等，這種鉆具的穩(wěn)方位能力特別好，也正是因?yàn)檫@樣才能夠充分的保證井深的合格率。

4.優(yōu)選鉆井液體系

鉆井提速的關(guān)鍵就是低密度以及低固相的鉆井液，而且由于鹽池區(qū)域?qū)儆谖骶墰_斷帶構(gòu)造，其斷層的上下地層是非常容易出現(xiàn)坍塌以及破碎等事故的，這都是因?yàn)辂}池區(qū)域地層太復(fù)雜而造成的，“雙石層”大都是以伊利石為主，而且是通過裂縫進(jìn)行發(fā)育的，如果受到的泥餅質(zhì)量太差會(huì)嚴(yán)重的影響井下的作業(yè)，而且還會(huì)對(duì)井壁的穩(wěn)定造成影響，有可能威脅到井下設(shè)備作業(yè)安全和鉆井施工人員的生命安全，通過研究表明在鉆井液中加入封堵材料會(huì)將泥頁巖的滲透性進(jìn)行有效的降低，這樣就能夠大大的減小孔隙壓力，這樣也就是相當(dāng)于增加了鉆井液的密度，由此也可以看出要對(duì)鉆井液的強(qiáng)抑制性以及封堵性還有低濾性進(jìn)行強(qiáng)化。

5.嚴(yán)防井下事故，加強(qiáng)技術(shù)管理

在鉆井施工作業(yè)過程中，要定期的對(duì)鉆具進(jìn)行倒換，使鉆具的受力部位得以改變，只有這樣才能夠有效的防止鉆具長(zhǎng)時(shí)間工作出現(xiàn)疲勞失效，并且在鉆井作業(yè)期間要時(shí)刻關(guān)注泵壓的變化，這樣才能有效防止鉆具發(fā)生刺裂或斷裂。而且必須要將探傷規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格落實(shí)，在每趟起鉆作業(yè)時(shí)都要進(jìn)行探傷，一旦鉆具或者是鉆頭工作時(shí)間超過了兩百個(gè)小時(shí)必須進(jìn)行強(qiáng)制更換，這樣才能保證鉆井的有效正常運(yùn)行。為了能夠有效提高探傷作業(yè)效果，對(duì)各作業(yè)環(huán)節(jié)的考核進(jìn)行嚴(yán)格加強(qiáng)。

同時(shí)，要加強(qiáng)巡井監(jiān)控，高度重視可能發(fā)生復(fù)雜事故的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，若一旦發(fā)生，必須要提出書面指令，然后再對(duì)問題進(jìn)行有效整改，保障問題得到充分解決，確保井下的安全作業(yè)。

四、結(jié)束語

對(duì)于天然氣勘探開發(fā)提速是各個(gè)國(guó)家都關(guān)注的重點(diǎn)，這對(duì)日常生產(chǎn)生活是有著直接影響的，而且對(duì)我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展也是至關(guān)重要的，如果天然氣鉆探技術(shù)能夠不斷創(chuàng)新發(fā)展，將會(huì)為天然氣高效開采提供保障，同時(shí)也為國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：楊強(qiáng)，男，1981年8月29日出生，畢業(yè)于西安石油大學(xué)，碩士研究生學(xué)歷，現(xiàn)就職于延安能源化工（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，中級(jí)工程師職稱。

（作者單位：延安能源化工（集團(tuán)）有限責(zé)任公司）