油田定向鉆井設(shè)備設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究

劉永福

【摘要】隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于能源的需求也越來越大。石油作為化石能源的重要組成部分，需求量與日俱增。現(xiàn)階段是石油鉆井設(shè)備與國外技服公司還存在著很大差距，從技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備的穩(wěn)定性上都存在較大的差距。針對這一現(xiàn)狀，油氣生產(chǎn)單位對定向鉆井設(shè)備等關(guān)鍵技術(shù)進行了技術(shù)研究，從定向鉆井軌跡和過程控制入手，進行了深入的分析和優(yōu)化，力求從技術(shù)上實現(xiàn)進步，推動油田開采的平穩(wěn)健康發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】油田;定向鉆井;鉆井設(shè)備;關(guān)鍵技術(shù);設(shè)計與研究

當前，中國經(jīng)濟快速發(fā)展，對于能源的需求和消耗均已經(jīng)進入到前列，一方面需要通過節(jié)能技術(shù)改造現(xiàn)有耗油裝備已降低對于能源的消耗水平，另一方面需要提升石油的開采能力以滿足市場日益擴大的需求。因此，增加石油的開采能力和開采效率成為現(xiàn)階段石油生產(chǎn)企業(yè)需要首先關(guān)注和解決的問題。隨著開采的不斷深入和地面空間的限制，油田新鉆井位已經(jīng)開始全面進入到定向鉆井階段，這就對定向鉆井設(shè)備設(shè)施提出了更高的要求。雖然我國在開采過程中也應(yīng)用了相當多的鉆井設(shè)備設(shè)施，但與國外技服公司相比，仍然存在裝備不足、落后、壽命短等問題，這些不足在一定程度上限制了我國鉆井工程的進一步發(fā)展，是目前我國定向鉆井急需要解決的主要方面。

一、油田定向鉆井設(shè)備發(fā)展的現(xiàn)狀

1、鉆井設(shè)備設(shè)施落后

我國油氣田眾多，對于鉆井工程設(shè)計方面積累很多經(jīng)驗，可以說在理論研究和方案設(shè)計方面已經(jīng)達到了世界先進水平行列，但在定向鉆井裝備的研發(fā)上仍然落后于西方發(fā)達國家。油田定向鉆井設(shè)備在隨鉆裝備、鉆壓監(jiān)控、鉆井數(shù)據(jù)實時回傳、鉆井定向等諸多方面存在著研發(fā)不足和數(shù)據(jù)采集分離不夠，在實際的定向鉆井施工過程中，鉆井井斜的偏移和控制還沒有實現(xiàn)數(shù)字芯片全程采集和自動化分析，還需要人為進行干預(yù)，與國外技術(shù)存在至少一代的差距。因此，油田定向裝備的發(fā)展還需要結(jié)合聲波、芯片研制、數(shù)據(jù)采集、石油地質(zhì)、測井等多學(xué)科內(nèi)容進行突破性研究，才能從根本上解決我國定向設(shè)備的落后局面，為定向設(shè)備的研發(fā)、油田開采事業(yè)的持久發(fā)展提供動力來源。

2、鉆井設(shè)備設(shè)施的穩(wěn)定性差

油田定向裝備的穩(wěn)定型和壽命的長短，直接關(guān)系到鉆井工程的生產(chǎn)時效。我國油氣田鉆井設(shè)備的工作穩(wěn)定性差，設(shè)備設(shè)施很大一部分來自于國外公司，裝備自主研發(fā)能力不足，對于設(shè)備施工過程中存在的問題難以實現(xiàn)自我修復(fù)，這就降低了設(shè)備的穩(wěn)定性，同時造成一定程度的浪費。發(fā)達國家的油氣定向鉆井設(shè)備穩(wěn)定性強，自動化程度普遍較高，設(shè)備設(shè)施有專人維護，相對生產(chǎn)成本較低，能夠解決發(fā)生的各類問題，生產(chǎn)時率普遍較高。設(shè)備設(shè)施的熱穩(wěn)定性、裝備聲學(xué)、光學(xué)頻率共振問題處理的較好，能夠最大程度上減緩施工過程中因共振造成的設(shè)備過早老化和設(shè)備損壞，降低了企業(yè)的成本，提升了設(shè)備的利用時效，從而提升了企業(yè)整體的生產(chǎn)時率。

二、油田定向鉆井設(shè)備設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

1、定向鉆井設(shè)備軌道設(shè)計

油田定向鉆井顧名思義就是根據(jù)靶點需要，結(jié)合地下巖層和防碰原則進行的定方位鉆井。按照斜度的大小可以分為小斜度、中斜度和大斜度3種。當在不同斜度下施工作業(yè)的時候，定向鉆井設(shè)備設(shè)施的運動軌跡是不同的。為了保證油田定向鉆井的快速高效，鉆井設(shè)備的運動軌跡是不同的。在實際的工作過程中，油田生產(chǎn)企業(yè)首先要對所要開采的油田的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和自然環(huán)境進行充分勘測，并根據(jù)自身所具有的鉆井裝備制定出相應(yīng)的施工方案。在對不同傾斜角的井眼進行作業(yè)前，首先要對所要開采的井眼進行分析和規(guī)劃，確定不同種類的定向開采，并根據(jù)不同傾向角度、開采深度、寬度進行充分計算，確定大致的開采軌道。其次，根據(jù)以往通區(qū)塊施工的現(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)驗進行參數(shù)的回推和吻合處理，修正可能存在的各類數(shù)據(jù)結(jié)果，確保定向鉆井設(shè)備在施工過程中的精確性和連續(xù)性。

2、定向鉆井設(shè)備鉆頭的軌跡控制

在油田定向鉆井過程中，鉆頭除了受到設(shè)計的影響外，更多的是受到地層因素、壓力變化因素、地層溫度等自然條件、客觀因素的影響，當出現(xiàn)偏移量時，需要隨鉆數(shù)據(jù)的及時反饋，同時需要大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，方便根據(jù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)問題進行及時修正。因此，油田定向施工非常有必要從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用等多角度對定向鉆井軌跡技術(shù)進行掌握，確保鉆頭能夠精準入窗和精確中靶。

三、油田定向鉆井設(shè)備的發(fā)展趨勢

目前，國內(nèi)油田企業(yè)在定向鉆井設(shè)備的研制、芯片的設(shè)計、大數(shù)據(jù)的處理、聲光電信號的傳輸上均不占優(yōu)勢。因此，需要根據(jù)油田的實際需要采用先引進再吸收的方式，對于油田定向設(shè)備的引進和研發(fā)過程中要根據(jù)不同的環(huán)境條件下進行，應(yīng)該使引進的定向鉆井設(shè)備多元化，相關(guān)的研發(fā)人員和設(shè)備生產(chǎn)人員要根據(jù)國情進行相應(yīng)的改造，從而使定向油田鉆井設(shè)備滿足油田開采事業(yè)發(fā)展的需要。

然后在充分掌握好國外設(shè)備的特性和應(yīng)用前提下，開展逆向工程的研究和提升改造升級，這有這樣才能最快速度的學(xué)習(xí)到定向鉆井自動化技術(shù)，提升國內(nèi)油氣田企業(yè)鉆井工程的自動化、智能化程度，降低油氣開采的整體成本，提升開采效率，降低勞動強度，實現(xiàn)降本增效的目的。

四、結(jié)束語

技術(shù)落后不是問題，而是不斷前進的動力，國內(nèi)油氣田企業(yè)只有充分認識到自身的不足，在充分利用國外設(shè)備的基礎(chǔ)上，開展逆向工程的研究，才能夠不斷完善國內(nèi)油服市場鉆井設(shè)備的缺陷，提升整體競爭力，促進我國油田開采的持續(xù)、健康、穩(wěn)健發(fā)展。

參考文獻

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