淺談鉆井工程設計的優化與應用

劉萬江(長城鉆探鉆井三公司,遼寧 盤錦 124010)

隨著工業化水平不斷提高，社會生產方式發生徹底轉型，國家發展更加依賴于天然氣、石油這些傳統能源。而對于這些不可再生能源，目前找不到大范圍使用并且可以完全替代的能源類型。鉆井技術的引入，成為開采能源、發展國家綜合實力的唯一途徑。在鉆井工程設計的不斷優化面前，技術革新、應用與實際漸漸變成各國相關研究工作者的實驗室“重頭戲”。例如開發能源時，采用的鉆井技術水平高低將直接決定開采效率的高低，以及開采時人工、時間等開采成本是否能夠被節約。歸根到底，能源的競爭其實是鉆井工程設計技術硬實力的比拼和更新速度、應用水平的較量。自從20實際80年代以來，運用常規技術仍然是開采業內的主要慣性，但是實踐發現，開采速度逐漸減弱，發掘新能源更加困難，環境法對開采也有所限制，社會各界對于新工藝和技術的設計研發與更新應用變成非常炙手可熱的一個大項目。

在大工業發展環境的背景下，鉆井工程技術已經成為一種標準化運營的、模式化的操作工程，針對鉆井工程的設計優化與應用主要集中與一下幾個方面，其中分別是“鉆井儀器儀表”“井下故障處理”“鉆井工具”“井身結構設計”以及“鉆井液工藝”。

1 鉆井工具

“工欲善其事，必先利其器”，這是亙古不變的真理，鉆井工程設計的技術優化與應用必然離不開的問題就是“鉆井工具”技術的革新。目前技術發展迅速，在鉆井工具選材、實體工具鍛造、工藝設計等方面越來越嚴格。傳統的技術造就了很多非常成熟的“鉆具”——諸如“直連型鉆桿”“式尾管懸掛器”、“高效磨洗工具”、“特殊螺紋及接頭”、“小井眼特殊打撈工具”等，對于現代化工程設計仍然具有很高的參考價值，仍然可以直接投入到生產當中。需要注意和改進的部分是：目前這些技術“專利性”有余，“標準化”不足。工業技術如果只能掌握在少數人手中，不能夠大量投入到生產車間，不能夠變成“凡夫俗子可及”的簡易、高效的“工具”，勢必不會成為經典。社會對于技術革新帶來的“標準化”量產有較高呼聲，如何更好的適應工業化大背景并能夠大面積投放使用這些工具，成為鉆井工程設計的優化的重頭戲。

2 鉆井液工藝

過去的二十年里，鉆井液一直以單純的應用研究為主，最近幾年已經發展成為鉆井液應用、機理和處理劑綜合性的研究。鉆井液工藝作為鉆井工具的配套產品出現，如何能夠綜合鉆井工具的具體特點并發揮其輔助配合作用，這成為研究的重中之重。例如目前優選KCI鉆井液，這是大部分研究項目會參考的重要選項，因為這種鉆井液往往具有良好抑制性能和流變性能，可控性最佳，而且發揮其基本的潤滑作用效果尤其明顯，較比同類產品更加事倍功半，最為難能可貴的就是，這種液體的抗污染能力。我們知道在施工測查現場往往塵土飛揚，環境非常糟糕，工程隊選擇一般的鉆井液，由于工藝粗糙爛制，經常導致鉆井液“二次污染”，造成浪費，增加公司成本負擔，最后得不償失。

此外，由于現在生產鉆井液的公司眾多，精準掌握生產標準工藝的公司門可羅雀，因此相關監管部門如何制定出符合企業行業通用的標準，限制和約束大眾企業制造生產工藝的嚴格要求，勢必會反哺鉆井技術的提升。

3 鉆井儀器儀表

鉆井儀器儀表作為整個鉆井工程設計的“度量師”，往往成為相對比較關鍵的技術。特殊鉆井儀器儀表的研制對油田的開發具有重要作用，在第一時間有效的向工程師和一線工作人員反饋開采數據和機器承受能力等等關鍵數據，并能夠做首次分析，其結果更是整個工程參考的“第一線”。

4 井身結構設計

井身結構的優化設計是優化鉆井技術的核心，井身結構設計不僅關系到安全鉆井，關系到一線工人生命財產的最有力保障，而且對鉆井效益的提高、開采成功率的增加、開采實際有效率的回報等等都有著特別重要的意義。鉆井工程面對的就是“地下”，這是工程中最大的“未知”，也正是由于這種“未知”導致工程人員只能在掌握有限信息的基礎之上，利用井身結構設計的技術，不斷提升鉆井位置選擇的成功率，降低失敗成本。安全始終是第一位，如何在保障開采項目安全的基礎上，降低工程成本，順利完成鉆井項目建設，可以綜合眾多因素，這便是井身結構設計的最佳指出。目前已經有比較成熟的井身結構設計技術，現在遇到的技術桎梏便是如何大面積普及成本最小的結構設計技術，并能夠真正投放到現實生活中去使用。

5 井下故障處理

作為整個鉆井工程設計的“保險”，井下故障處理的及時性和有效性一直是技術完善的關注焦點。雖然伴隨現在技術發展的大幅度提升，井下故障仍有發生的幾率。由于開采地形的變化莫測、地表下沉下陷現象的普及、開采一線工人技術不夠到位操作不夠嫻熟等特殊因素和不可控因素，都會增加井下作業的復雜性和多變性。油田公司應對原有的井下故障處理和復雜預防規程進行不斷更改與完善工作重點應該注意多像工人普及安全知識，并不斷提升遇險技術人員的處理問題的技能，這是未來發展與研究的大方向。

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