論天然氣探井鉆井技術研究及應用

摘要：隨著我國經濟的不斷發展，天然氣的使用量與日俱增，致使天然氣開采的規模不斷擴大，隨著技術的進步，目前開采天然氣相對比較容易，相應的是富含天然氣資源的區塊變得越來越少。為了滿足社會日常生活生產需要，利用先進的鉆井技術勘探和開發天然氣資源就顯得尤為重要，加之我國對環境保護越來越重視，天然氣就成為了目前最環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。當今世界油氣資源也已成為了重要的戰略性能源，關系到每一個國家安全穩定和綜合國力是否強大，所以現在不管是我國還是其他國家都特別重視油氣資源的勘探開發技術。本文主要針對天然氣鉆井技術進行研究，對各種鉆井工具的組合優化以及鉆井技術的優化在鹽池區域天然氣鉆井過程中的有效應用進行深入分析探討。

關鍵詞：天然氣;鉆井技術;研究;應用

引言

隨著國家對天然氣資源的廣泛利用，促使對那些產量大且品質好的油氣資源區塊開發力度越來越大，相應，這些品質好且產量大的油氣資源在常規油氣資源中占的比例就會逐漸下降，那么，如何攻破技術難度較大及品質相對較差的鹽池區塊油氣資源就成為本區域開采的重要課題，本文對勘探以及開采的技術進行了具體的分析研究，有力促進所述區域及類似區域的油氣資源開采應用技術。

一、天然氣儲量及鉆井分析

在我國鹽池區域油氣資源質量較差，且大部分都是低滲透的油氣田，在進行勘探以及開采時會耗費大量的成本，而且開采的難度非常之大，主要是因為大多數的油氣資源埋藏于干旱的沙漠以及沼澤湖泊還有山區丘陵等復雜的地形之下。據不完全統計，在類似復雜地形之下油氣的儲量約達到25%之高，其中有約20%油氣儲量沒有探明。地質條件是制約鹽池區域油氣資源大規模開發利用的重要因素，在勘探時就會有非常大的難度，據了解深度大于三千五百米的儲量就達到了百分之四十五以上。

當今油氣資源開發利用的主要特點是：清潔環保、性價比高，在鹽池區塊油氣資源開發過程中，鉆井作業必須充分了解掌握地層情況，這樣才能安全高效的發現并開發油氣資源。在鹽池區塊進行開發時，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，提升鉆速對該區域鉆井時井下安全和提高勘探開發效率就顯得尤為重要。

二、鹽池區域油氣勘探鉆井技術分析研究及應用

目前，國內外都十分重視油氣勘探鉆井技術的研究，這對于鹽池區域鉆井提速有著重要的借鑒作用，且在實際操作過程中，對油氣鉆井提速技術以及工藝進行了廣泛的應用，而且“渦輪鉆具+孕鑲金剛石鉆頭”和“螺桿鉆具+PDC鉆頭”復合式的鉆井技術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域的應用，不僅有效加快了鉆井的速度，同時有效提高了油氣井的勘探開發速度。

1.上部地層優先選用螺桿鉆具+PDC鉆頭

螺桿馬達鉆具在研制的時候采用的是莫諾原理研制出來的，它主要是以泥漿作為驅動介質，然后再將流體的動能以及內能轉變為機械動能的一種容積式的井底動力鉆具系統。這個鉆具的主要工作原理就是泥漿在進入螺桿鉆具以后，在進口與出口之間形成壓強差，這樣才能夠有效的驅動鉆具內的回轉機構進行回轉，然后再由傳動軸以及萬向軸將回轉軸產生的轉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合片回轉切削來對地層進行破碎的，據了解鉆頭的回轉速度與機械鉆速成正比，在選用鉆具的時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等，現在世界各地在使用這種鉆具的時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

渦輪鉆具在進行制作的時候其中設置了很多組的回轉葉片以及固定葉片，而鉆具就是通過鉆井液流經這些葉片的時候來進行驅動的，這些葉片將速度能以及壓力能轉化為機械能，從而使鉆具帶動鉆頭進行鉆井。這種渦輪鉆具對泥漿是非常不敏感的，也正是因為這樣才能使這種鉆具能夠長時間在密度較大的泥漿中持續進行工作，這種鉆具還有耐高溫以及扭矩較大等多種特點。

孕鑲金剛石鉆頭在堅硬的巖層進行鉆井的時候是以犁削的方式進行破碎的，在高研磨性的巖層中工作的時候是以磨削的方式來進行破碎的，由此也可以看出想要大幅的提高機械鉆速就要對鉆頭的回轉速度進行提高，與傳統的鉆井技術相比，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踐總結出來的一種新技術，這對鉆井技術的發展具有跨時代的意義，這套組合在鹽池區塊中，在防斜打直方面得到了廣泛的使用，這套鉆具的主要結構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，這種鉆具的穩方位能力特別好，也正是因為這樣才能夠充分的保證井深的合格率。

4.優選鉆井液體系

鉆井提速的關鍵就是低密度以及低固相的鉆井液，而且由于鹽池區域屬于西緣沖斷帶構造，其斷層的上下地層是非常容易出現坍塌以及破碎等事故的，這都是因為鹽池區域地層太復雜而造成的，“雙石層”大都是以伊利石為主，而且是通過裂縫進行發育的，如果受到的泥餅質量太差會嚴重的影響井下的作業，而且還會對井壁的穩定造成影響，有可能威脅到井下設備作業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將泥頁巖的滲透性進行有效的降低，這樣就能夠大大的減小孔隙壓力，這樣也就是相當于增加了鉆井液的密度，由此也可以看出要對鉆井液的強抑制性以及封堵性還有低濾性進行強化。

5.嚴防井下事故，加強技術管理

在鉆井施工作業過程中，要定期的對鉆具進行倒換，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時間工作出現疲勞失效，并且在鉆井作業期間要時刻關注泵壓的變化，這樣才能有效防止鉆具發生刺裂或斷裂。而且必須要將探傷規定進行嚴格落實，在每趟起鉆作業時都要進行探傷，一旦鉆具或者是鉆頭工作時間超過了兩百個小時必須進行強制更換，這樣才能保證鉆井的有效正常運行。為了能夠有效提高探傷作業效果，對各作業環節的考核進行嚴格加強。

同時，要加強巡井監控，高度重視可能發生復雜事故的關鍵技術環節，若一旦發生，必須要提出書面指令，然后再對問題進行有效整改，保障問題得到充分解決，確保井下的安全作業。

四、結束語

對于天然氣勘探開發提速是各個國家都關注的重點，這對日常生產生活是有著直接影響的，而且對我們國家經濟進一步發展也是至關重要的，如果天然氣鉆探技術能夠不斷創新發展，將會為天然氣高效開采提供保障，同時也為國民經濟快速發展打下堅實基礎。

參考文獻

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作者簡介：楊強，男，1981年8月29日出生，畢業于西安石油大學，碩士研究生學歷，現就職于延安能源化工（集團）有限責任公司，中級工程師職稱。

（作者單位：延安能源化工（集團）有限責任公司）