深水表層鉆井關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究應(yīng)用現(xiàn)狀

王廣煒

摘要：結(jié)合目前我國石油企業(yè)在開采過程中的現(xiàn)狀進行分析，通常情況下，深水井是我國獲取石油資源的重要方式，能夠為人類的生產(chǎn)生活提供能源。因此在當(dāng)前能源供應(yīng)相對緊張的情況下，相關(guān)部門必須對現(xiàn)有的深水表層鉆井技術(shù)進行研究分析，提出相應(yīng)的改進措施，才能夠有效實現(xiàn)我國石油行業(yè)的可持續(xù)化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鉆井關(guān)鍵技術(shù);裝備;現(xiàn)狀

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)的發(fā)展規(guī)模都已經(jīng)取得了突破性的進展，同時我國居民的社會生活水平也得到了很大的提高，在該背景下，企業(yè)生產(chǎn)與居民生活，對于石油資源的開采工作提出了更高的要求，因此需要采取相關(guān)措施來實現(xiàn)我國石油資源的可持續(xù)化發(fā)展，才能夠確保我國社會經(jīng)濟得到進一步的發(fā)展。

1目前深水表層鉆井工作所面臨的難點

1.1水深問題

通常情況下，深水井的深度大約都在500米之外，在這種水深條件下，石油鉆井平臺需要向著浮式鉆井船的方向發(fā)展。并且確保境內(nèi)設(shè)施有較強的荷載能力和對洋流的沖擊作用，在實際開采過程中需要做好較強的動力系統(tǒng)以及高精度的操作設(shè)備。同時由于深水井內(nèi)的溫度較低，在這種低溫條件下鉆井液的黏度會逐漸上升，會直接影響到鉆井效率。

1.2天然氣水合物問題

天然氣水合物與我們常見的冰比較類似，天然氣水合物存在低溫環(huán)境下，同時需要高壓環(huán)境，在深水井管線中一旦形成天然氣水合物，就會堵塞管道，同時清理天然氣水合物的難度較大，這樣會引發(fā)鉆井事故，對工作人員的生命財產(chǎn)安全會造成危險，另外天然氣水合物在管道內(nèi)溶解，其體積會比固態(tài)體積要增加很多，導(dǎo)致管道發(fā)生破裂，從而破壞了深水井內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

1.3淺層水流與氣體方面的問題

氣體在淺水層中受到的壓力力作用較小，并且無法進行準(zhǔn)確預(yù)測，一旦淺層氣體突然釋放出來就會對管道造成一定的影響。如果在高壓條件下釋放出來很有可能引發(fā)爆炸事故，為油田企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。全程水流發(fā)生的概率較大，淺層水流出現(xiàn)后淺層流圈閉系統(tǒng)的壓力降低，井壁會發(fā)生垮塌，同時境內(nèi)的主體結(jié)構(gòu)會受到嚴(yán)重?fù)p失。

1.4低破壓力系統(tǒng)問題

地層破裂壓力窗口窄，無法實現(xiàn)鉆井液的順利通過，一旦鉆井液密度降低，那么地層中流體就會與鉆井液發(fā)生結(jié)合引發(fā)井控問題。反之如果密度過大，則有可能引發(fā)地層坍塌現(xiàn)象，影響了鉆井工程的施工進度。

2深水淺層鉆井技術(shù)的發(fā)展

2.1深水雙梯度鉆井技術(shù)

該技術(shù)的應(yīng)用主要是彌補常規(guī)鉆井技術(shù)在鉆井液安全密度窗口問題方面的功能漏洞，可以對油井內(nèi)進行施壓不同的壓力梯度，使鉆井液安全窗口實現(xiàn)擴大。一種是借助返回管道以及鉆井泵機返回鉆井平臺，另一種是應(yīng)用隔水管道將鉆井液返回鉆井平臺。運用該技術(shù)可以有效去除隔水管道中密度較低的介質(zhì)，從而使返回的液體的密度與海水密度相近。該技術(shù)的有效應(yīng)用可以對井底壓力進行合理控制，從而有效解決密度窗口問題。

2.2深水淺層鉆井技術(shù)

在鉆井過程中，由于鉆井內(nèi)部的井液壓力無法很好地應(yīng)對較高底層以及漸層流壓所引發(fā)的相關(guān)問題。因此需要通過鉆小井眼的手段來釋放境內(nèi)的內(nèi)部壓力，但是在應(yīng)用過程中很有可能發(fā)生井涌問題。因此工作人員對該問題的存在研發(fā)了動態(tài)壓井鉆井技術(shù)，動態(tài)壓井鉆井技術(shù)的應(yīng)用可以很好地控制鉆井液與鉆井液循環(huán)之間所形成的流動壓，同時該技術(shù)的應(yīng)用無需單獨加重鉆井液，邊鉆邊加模式可以很好地提高鉆井效率。

2.3深水鉆井水合物預(yù)測及抑制技術(shù)

針對天然氣水合物問題的存在，需要采取相應(yīng)手段來抑制該物質(zhì)在井內(nèi)的形成。首先需要對天然氣水合物形成位置確定，雖然井下所受到的不可控因素較多，但是仍然可以結(jié)合壓力參數(shù)以及溫度壓力等條件對天然氣水合物所出現(xiàn)的位置進行評估，深水鉆井水合物預(yù)測與抑制技術(shù)的應(yīng)用就是通過相應(yīng)的手段來破壞天然氣水合物的形成條件，例如添加動力學(xué)抑制劑、除水劑和加熱法。

3深水淺層鉆井技術(shù)裝備的發(fā)展

（1）鉆井船、半潛式鉆井平臺。在深水環(huán)境下，鉆井平臺容易發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致工作狀態(tài)受到影響，因此提高設(shè)備和裝備的安全性能一直以來是研究人員的主要研究方向。深水井船可以在深水區(qū)進行大范圍的移動以外，同時具有較高的機動性，但是在實際應(yīng)用過程中，鉆井臺的甲板使用面積較小，同時會受到周圍環(huán)境因素的干擾。

（2）半潛式鉆井平臺的主體結(jié)構(gòu)主要是由甲板、浮體結(jié)構(gòu)以及立柱等部分所組成。鋼裝備的主要應(yīng)用特點是具有較強的抗風(fēng)能力，同時可以進行大容量的工作，該設(shè)備在運行過程中的工作效率非常高，此時該裝備還具有較強的定位系統(tǒng)，能夠適用于深度較大的區(qū)域進行鉆井。

（3）深水鉆井系統(tǒng)和動力定位系統(tǒng)。目前深水鉆機已經(jīng)實現(xiàn)了液壓升降以及無絞車型鉆機，可以在空間狹小的范圍內(nèi)進行鉆井作業(yè)，使鉆井操作變得更加方便。動力電位系統(tǒng)是由控制系統(tǒng)位置測量系統(tǒng)以及動力推進系統(tǒng)所組成，系統(tǒng)在運行過程中具有一定的差異性，同時該系統(tǒng)具有較強的機動性，能夠?qū)δ繕?biāo)位置進行準(zhǔn)確操作，并且不會受到周圍環(huán)境的影響。

（4）防噴器與水下井口的組合系統(tǒng)。通常情況下，深水井的水下井口體系可以分為臨時導(dǎo)向基座、永久導(dǎo)向基座、高壓井口頭、井口防腐蝕帽等部分，在實際操作過程中，在設(shè)計進口結(jié)構(gòu)強度時一定要對緊急情況所產(chǎn)生的玩具問題進行全面考慮。同時為了能夠提高系統(tǒng)的安全運行，防噴器逐漸朝著高剪切力的方向發(fā)展。

4結(jié)束語

綜上所述，通過上述文章的介紹我們可以了解到深水表層鉆井技術(shù)在石油資源開采過程中具有較強的復(fù)雜性和技術(shù)性，同時還會受到各種環(huán)境中不可控因素的干擾，另外各種裝備的性能也會受到直接影響，因此技術(shù)人員需要加強對深水表層鉆井技術(shù)裝備應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，才能夠把握未來我國石油資源開發(fā)趨勢，不斷完善相應(yīng)的技術(shù)和裝備技能，才能夠有效實現(xiàn)我國石油行業(yè)的良性發(fā)展。

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