探討石油工程鉆井技術的發展

姚旭洋

摘要：石油鉆井技術的全面發展是當前技術運用中的一個重要環節，要從多方面深入分析造成各種機械性能失效的重要原因。完善管理措施，加強設備維護與管理措施，走上科學化、規范化、現代化的發展模式，推動石油開采技術的全面進步。

關鍵詞：石油鉆井;現狀;技術;發展研究

1石油鉆井工程技術簡介

1.1水平井鉆井技術

水平井鉆井技術是在上世紀八十年代迅速發展起來的一種鉆井技術，同目前各類鉆井技術相比較，水平井鉆井技術具有很多優勢，發展到現在，其逐漸成為比較核心鉆井技術。隨著一些大型油田的開采已經接近尾聲，現需要尋找新的油氣資源，然而目前發現油田相對比較分散，針對這一情況，采用水平井鉆井技術恰好能夠滿足鉆井工程的需求。作為一種定向鉆井技術，水平井鉆井技術的鉆井傾斜角度需要大于86度，且最大為90度左右。并且利用水平井鉆井技術更適用于特別薄的油氣層鉆井，利用該技術可以明顯的提高薄油層的裸露程度，能夠很大程度上的提高油氣的產量。此外，針對縱向薄油層，水平鉆井具有明顯的貫穿效果，由于這方面技術的突破，可以保證一些薄油層能夠被開采利用。

1.2欠平衡鉆井技術

欠平衡鉆井技術是在19世紀末被人們提出來的，其理論發展已經相當的完善。但是欠平衡鉆井技術具有較高的要求，需要對油氣資源地層壓力比較了解，壓力控制比較精確，這樣才可以發揮欠平衡鉆井技術的優勢，使得鉆井速度加快，鉆井成本降低。不過利用欠平衡鉆井技術進行鉆井施工時，還是具有很大的風險，由于需要相對精確的壓力控制，所以鉆井的難度也是相當的大，尤其是在水平鉆井以及超深鉆井方面，近幾十年來，我國在欠平衡鉆井技術上投入很大，因此快速地促進了欠平衡鉆井技術的發展。

1.3大位移鉆井技術

作為一種新型鉆井技術，大位移鉆井技術結合了深井鉆井技術與水平井鉆井技術的優點。因此大位移鉆井技術所具備的技術含量比較高，具有比較復雜，比較特殊的性質。大位移井指的是水平位移與垂直深度的比值不小于2.0，并且水平位移大于3000米，αmax大于63度。大位移井能夠擴大控油面積，提高石油開采效率，此外大位移鉆井技術還具有以下三個優點：第一，能夠節省鉆井平臺，較少鉆井井數;第二，可以用于開發主油田附近的小油田;第三，對于海底油田可以采取陸地開采的方法，避免搭建人工島或者海上鉆井平臺，有利于保護環境。

1.4分支鉆井技術

分支井指的是在一口主井的底部再鉆出兩口或者兩口以上的分支井眼，也稱二級分支井眼，以進入地底油氣藏，甚至還可以再從二級分支井眼的底部鉆出多個分支井眼（三級分支井眼）。其中主井眼可以是直井、定向斜井以及水平井;分支井眼可以是水平井、定向斜井以及波浪式分支井眼。同普通定向井、水平井相比較，分支鉆井技術有著很大優點，在油藏工程上，能夠增大油藏的裸露面積，提高泄油效率，可以采取縱向調整油藏的開采策略;在鉆井方面，可以減少無效井段，減少鉆井設備的搬遷運輸，節約套管以及泥漿等的費用，此外對于海底油田，能夠確保海上平臺井口槽得到充分利用，并且還使得平臺的建造費用降低了。

2概述石油鉆井機械性能失效的主要原因

2.1射孔作業不當

射孔作業是當前石油鉆井技術運用中的一個方面，但是由于受到套管質量不高、破損嚴重等影響，就會帶來不同程度的沖擊，形成一種突然膨脹的現象，導致套管在射孔作業情況下與非深孔井段之間的劇烈變形，造成力量的集中擠壓，降低套管強度降低，形成套管的變形，不利于鉆機整體效能的全面發揮，其中，射孔槍型號與套管壁厚強度的配合不當，造成套管材質的屈服強度與張力強度很高，不利于穿透力的整體效能使用，因此，要充分考慮射孔作業下的鉆機技術與運用功能。

2.2注入水引起套管變形

在鉆機技術的運用中，由于注水過程中壓力過大，也會造成套管的嚴重破壞。注水過程中，油層空隙壓力發生普遍的提升，膨脹系數就會高漲，從而造成巖體移動以及套管的破壞，影響鉆機使用的整體效能。注水的壓力增大，就會減少巖石的抗剪切強度，從而增加注采壓差，造成巖石的破裂等一些后果。注水壓力減小巖石的摩擦角，使傾斜的地層易滑動致使套管發生變形，在具體的使用過程中，要注意注水的力量，從套管的實用程度進行計算分析，形成良好的技術運用模式，減少注水給套管質量帶來的影響。

3探討石油鉆井技術的運用情況

3.1新型技術的運用

從當前鉆機技術的使用來看，尤其是在海上油田的開采中，多地采用FPSO裝置，該裝置主要面向大型化、深水及極區發展。FPSO在甲板上密布了各種生產設備和管路，并與井口平臺的管線連接，設有特殊的系泊系統、火炬塔等復雜設備，整船技術復雜，價格遠遠高出同噸位油船。它除了具有很強的抗風浪能力、投資低、見效快、可以轉移重復使用等優點外，還具有儲油能力大，并可以將采集的油氣進行油水氣分離，處理含油污水、發電、供熱、原油產品的儲存和外輸等功能。

3.2自升式平臺載荷不斷增大

自升式平臺發展特點和趨勢是：采用高強度鋼以提高平臺可變載荷與平臺自重比，提高平臺排水量與平臺自重比和提高平臺工作水深與平臺自重比率;增大甲板的可變載荷，甲板空間和作業的安全可靠性，全天候工作能力和較長的自持能力;采用懸臂式鉆井和先進的樁腿升降設備、鉆井設備和發電設備。

3.3綜合技術的全面提升

油藏開采技術不是單一的技術能解決的，而是要建立全方位的技術提升系統。從注水、酸化壓裂、固井質量、套管材質、套管伸縮等是引發地質因素產生破壞性地應力的各種因素著手，盡量減低斜點低滲透油藏的低壓型特點，降低承平井的造斜點，實現接近油層，采用保護油層的鉆井完并液，側重于考慮低滲透油藏套管開窗到鉆水平井的技術問題，采用多管外封隔器滑套完并管柱，采用多管外封隔器滑套完井有利于水平井解堵和采取增產措施。壓裂方法，層狀油層水平井只宜采用解堵性壓裂，防止壓裂裂縫穿透隔層進入永層。

4結語

石油鉆井在當前的技術運用中，是一種更加全面的發展技術，在具體實施中，圍繞地質層的巖石活動、油層傾角等多方面的因素，分析石油鉆井機械性能的客觀條件，并結合在開采過程中出現的注水、酸化壓裂、套管材質等多方面的影響，推動石油鉆井技術的不斷改進，延長整體的使用壽命。

參考文獻：

[1]鄭水榮，王秀勇.鉆井泵泵閥與閥座間的接觸應力分析[J].石油機械，2001年09期.

[2]賈文杰.鉆井泵泵閥失效的動力學分析及泵閥變螺距彈簧設計.石油機械，1995年第12期.