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石油鑽井作業必聽第30條是什麼

發布時間: 2022-01-25 22:58:52

1. 石油鑽井起下鑽作業程序

循環測後效計算油氣上竄速度,(最大允許油氣上竄速度各個油田要求不一樣)符合要求之後進行起鑽作業。(起鑽灌漿各個地方要求不一樣)。

2. 世界海洋石油鑽井平台有哪些

一、海洋石油鑽井技術特點

1.作業范圍廣且質量要求高

移動式鑽井平台(船)不是在固定海域作業,應適應移位、不同海域、不同水深、不同方位的作業。移位、就位、生產作業、風暴雨雪等復雜作業工況對鑽井平台(船)提出很高的質量要求。如半潛式鑽井平台工作水深達1500~3500米,而且要適應高海況持續作業、13級風浪時不解脫等高標准要求。

2.使用壽命長,可靠性指標高

高可靠性主要體現在:(1)強度要求高,永久系泊在海上,除了要經受風、浪、流的作用外,還要考慮台風、冰、地震等災害性環境力的作用;(2)疲勞壽命要求高,一般要求25~40年不進塢維修,因此對結構防腐、高應力區結構形式以及焊接工藝等提出了更高要求;(3)建造工藝要求高,為了保證海洋工程的質量,採用了高強度或特殊鋼材(包括Z向鋼材、大厚度板材和管材);(4)生產管理要求高,海洋工程的建造、下水、海上運輸、海上安裝甚為復雜,生產管理明顯地高於常規船舶。

3.安全性要求高

由於海洋石油工程裝置所產生的海損事故十分嚴重,隨著海洋油氣開發向深海區域發展、海上安全與技術規范條款的變化、海上生產和生活水準的提高等因素變化,對海洋油氣開發裝備的安全性能要求大大提高,特別是對包括安全設計與要求、火災與消防及環保設計等HSE的貫徹執行更加嚴格。

4.學科交叉,技術復雜

海洋石油鑽井平台的結構設計與分析涉及了海洋環境、流體動力學、結構力學、土力學、鋼結構、船舶技術等多門學科。因此,只有運用當代造船技術、衛星定位與電子計算機技術、現代機電與液壓技術、現代環保與防腐蝕技術等先進的綜合性科學技術,方能有效解決海洋石油開發在海洋中定位、建立海上固定平台或深海浮動式平台的泊位、浮動狀態的海上鑽井、完井、油氣水分離處理、廢水排放和海上油氣的儲存、輸送等一系列難題。

二、總體歷程

海洋石油鑽井的特點決定了它的難度,隨著技術的進步,鑽井平台也得到快速發展。

海洋石油的勘探開發已有100多年的歷史。海洋鑽井平台作為海洋石油開採的必備裝備,從一開始就與海洋石油的勘探開發同步發展著。1897年,在美國加利福尼亞州Summerland灘的潮汐地帶上首先架起一座76.2米長的木架,把鑽機放在上面打井,這是世界上第一口海上鑽井。那是人類海洋石油開發的開端,也是海洋鑽井平台發展的伊始。圖34-12是海洋石油平台發展歷程簡圖。

縱觀世界海洋鑽井平台的發展歷史,自1887年世界上最早的海上石油勘探開發工作起源以來,直到50多年以後,也就是20世紀40年代末期,海上石油工程才開始有了起色,並發生了較大變化。當時世界范圍內共有3個國家能夠從事海上石油開發工作,所用的平台都是固定式平台,且結構和鑽井方式均比較簡單,平台適應水深的能力只有幾十米。但隨著裝備技術的不斷進步及石油的戰略意義和石油本身帶給人們巨額利潤的誘惑,致使海洋油氣資源的勘探開發格局發生了巨大變化。60年來,尤其是近20年來,以美國、挪威等西方發達國家為代表的海洋勘探開發水平已上升到了一個很高的層次,無論從鑽井平台本身而言,還是從鑽井裝備能力、控制技術及適應性而言,均為海洋油氣勘探開發提供了良好的保障。一方面鑽井平台的數量劇增,品種多樣;另一方面,適應水深和鑽深的能力越來越強。據統計,目前世界上僅移動式鑽井平台數量已接近700台,最大適應水深能力已超過3000米,鑽井深度已超過12000米。不僅如此,世界范圍內具備從事海洋勘探開發能力的國家和海洋油氣開采量也同樣發生了巨大變化,目前全球范圍內能夠從事海洋勘探開發的國家和地區已達到100多個,所開發的油氣產量已佔全球總油氣產量的35%左右,其發展速度非常迅猛。

圖34-13隨水深增大的鑽井平台的發展

三、詳細歷程

世界現代石油工業最早誕生於美國賓西法尼亞州的泰特斯維爾村。一個名為喬治·比爾斯的人於1855年請美國耶魯大學西利曼教授對石油進行了化學分析,石油通過加熱蒸餾分離成幾部分,每部分都含有碳和氫的成分,其中一種就是高質量的用以發光照明的油。1858年比爾斯請德雷克上校帶人打井,1859年8月27日在鑽至69英尺時,終於獲得了石油。從此,利用鑽井獲取石油、利用蒸餾法煉制煤油的技術真正實現了工業化,現代石油工業誕生了。

隨著人類對石油研究的不斷深入,到了20世紀,石油不僅成為現代社會最重要的能源材料,而且其五花八門的產品已經深入到人們生活的各個角落,被人們稱為「黑色的金子」,「現代工業的血液」,極大地推動了人類現代文明的進程。高額的石油利潤極大推動了石油勘探開采活動,除了陸地石油勘探外,對於海洋石油資源的開發也日益深入。

1897年,在美國加利福尼亞州Summerland灘的潮汐地帶上首先架起一座76.2米長的木架,把鑽機放在上面打井,這是世界上第一口海上鑽井。

1897年,在世界上第一口海上鑽井的旁邊,美國人威廉姆斯在同一個地方造了一座與海岸垂直的棧橋,鑽機、井架等放在上面鑽井。由於棧橋與陸地相連,物資供應就方便多了。另外,鑽機在棧橋上可以隨意浮動,從而在一個棧橋上可打許多口井。在海邊搭架子,造棧橋基本上是陸地的延伸,與陸地鑽井沒有差別。

1920年,委內瑞拉搭制了木製平台進行鑽井。

1932年,美國得克薩斯公司造了一條鑽井駁船「Mcbride」,上面放了幾只錨,到路易斯安那Plaquemines地區「Garden」島灣中打井。這是人類第一次「浮船鑽井」,即這個駁船在平靜的海面上漂浮著,用錨固定進行鑽井。但是由於船上裝了許多設備物資器材,在鑽井的時候,該駁船就坐到海底了。從此以後,就一直用這樣的方式進行鑽探。這就是第一艘坐底式鑽井平台。同年,該公司按設計意圖建造了一條坐底式鑽井駁船「Gilliasso」。1933年這艘駁船在路易斯安那州Pelto湖打了「10號井」,鑽井進尺5700英尺。以後的許多年,設計和製造了不同型號的許多坐底式鑽井駁船,如1947年,Johnhayward設計的一條「布勒道20號」,平台支撐件高出駁船20多米,平台上備有動力設備、泵等。它的使用標志著現代海上鑽井業的誕生。

1936年美國為了開發墨西哥灣陸上油田的延續部分,鑽成功第一口海上油井並建造了木製結構生產平台,於1938年成功地開發了世界上第一個海洋油田。第二次世界大戰後,木製結構平台改為鋼管架平台。

1953年,Cuss財團建造的「Submarex」鑽井船是世界第一條鑽井浮船,它由海軍的一艘巡邏艦改裝建成,在加利福尼亞州近海3000英尺水深處打了一口取心井。1957年,「卡斯一號」鑽井船改裝完畢,長78米,寬12.5米,型深4.5米,吃水3米,總噸位3000噸,用6台錨機和6根鋼纜把船系於浮筒上。用浮船鑽井會帶來一系列問題,由於波浪、潮汐至少給船帶來三種運動,即漂移、搖晃、上下升沉,鑽頭隨時可能離開井底,鑽井液返回漏失,鑽遇高壓油氣大直徑的導管伸縮運動而不能耐高壓等。這樣就把防噴器放到海底。該船首先使用簡易的水下設備,從而把浮船鑽井技術向前推進了一步。浮船鑽井的特點是比較靈活,移位快,能在深水中鑽探,比較經濟。但它的缺點是受風浪海況影響大,穩定性相對較差,給鑽井帶來困難。

1954年,第一條自升式鑽井船「迪龍一號」問世,12個圓柱形樁腿。隨後幾條自升式鑽井平台,皆為多腿式。1956年造的「斯考皮號」平台是第一條三腿式的自升式平台,用電動機驅動小齒輪沿樁腿上的齒條升降船體。1957年製造的「卡斯二號」是帶有沉墊和4條圓柱形樁腿的平台。由於經濟原因,自升式鑽井平台開始興起,濱海鑽井承包商們認識到在40英尺或更深的水中工作,升降系統的造價比坐底式船要低得多。自升式鑽井平台的腿是可以升降的,不鑽井時,把腿升高,平台坐到水面,拖船把平台拖到工區,然後使腿下降伸到海底,再加壓,平台升到一定高度,脫離潮、浪、涌的影響,得以鑽井。

1954年提出張力腿式鑽井平台(TLP)設想,英國北海Hutton油田首次於生產中使用此平台,1983年安裝,1984年投產。

隨著鑽井技術的提高,在一個鑽井平台上可以打許多口井而鑽井平台不必移動,特別是近海的開發井。這樣,固定式平台也有發展。固定式平台就是建立永久性鑽井平台,大都是鋼結構,打樁,然後升出海面;也有些是水泥結構件。

1962年,殼牌石油公司用世界上第一艘「碧水一號」半潛式鑽井船鑽井成功。「碧水一號」原來是一條坐底式平台,工作水深23米。當時為了減少移位時間,該公司在吃水12米的半潛狀態下拖航。在拖航過程中,發現此時平台穩定,可以鑽井,這樣就得到了啟示,後把該平台改裝成半潛式鑽井平台。1964年7月,一條專門設計的半潛式平台「碧水二號」在加利福尼亞州開鑽了。第一條三角形的半潛式平台是1963年完工的「海洋鑽工號」,第二條是1965年完工的「賽德柯135」。

隨著海上鑽井的不斷發展,人類把目光移向更深的海域。半潛式鑽井平台就充分顯示出它的優越性,在海況惡劣的北海,更是稱雄,與之配套的水下鑽井設備也隨之發展,從原來簡單型逐漸趨於完善。半潛式鑽井平台一般都是用錨系定位的,而深海必須使用動力定位。第一條動力定位船是「Cussl」,能在12000英尺水深處工作,獲取600英尺的岩心。以後出現了動力定位船「格洛瑪·挑戰者號」,它於1968年投入工作,一直用於大洋取心鑽井。世界上真正用於海上石油勘探的第一條動力定位船是1971年建成的「賽柯船445」鑽井船,工作水深在動力定位時可達600米以上。

1950—1970年,由於石油鑽采技術的迅速發展,陸地和近海勘探發現大量油氣儲,石油產量劇增,工業發達國家紛紛棄煤用油,加上汽車工業特別是家用汽車迅猛發展,大量耗油促使產油和煉油大增。

1971—1980年,由於中東戰爭等因素,油價攀升至每桶約32美元,促使海洋石油工業大發展,海洋石油鑽井平台的設計建造數量從1975年的304艘增至1985年的772艘。由於油價從1981年開始下跌的延後效應(最低下跌至每桶不足16美元)。

1981—1996年,海洋石油鑽井採油陷入不景氣的低谷,投入海上勘探開發鑽井逐年減少,1996年海洋鑽井平台減至567艘,各石油設備製造廠商也大幅度萎縮或合並,海上新平台建造也較少,多數將舊平台更新改造,用以適應鑽井水深和鑽井深度向深部推進的需求。

1997—2004年,由於世界各國政治經濟的諸多因素、科學技術的進步以及中東伊拉克對科威特戰爭和相隨而至的兩次美伊戰事等原因,油價又逐漸上升,海上移動式鑽井平台從1996年的56艘增至2002年的670艘。2003—2007年,各年依次為677艘、678艘、673艘、641艘和654艘(參見《世界石油》,2007年10月號),其中超水深的平台驟增,如2006年,世界工作水深不小於1524米(5000英尺)的超深水鑽井平台(船)已111艘(包括83艘超深水半潛式鑽井平台和28艘超深水鑽井船)。

2001年,墨西哥灣鑽井水深達2964米。

2002年,雪佛龍公司鑽井垂深達9210米。

2003年,雪佛龍德士古公司在美國墨西哥灣鑽井工作水深突破3000米。

四、發展趨勢

在海上石油開採的最初階段,由於向海上進軍難度很大,在海上建造平台與在海上鑽井的難度很大,所以最初的海上平台只是靠近海岸、在淺海處、用木頭建造的近海結構物,而進行的也不過是在水深很淺的海域進行簡單的鑽井活動,還未能開始進行油氣的規模開采。

隨著人類科技的不斷進步,人們對建築材料的掌握更加深入,因此構建海洋鑽井平台的材料由木材變成了鋼材,離海岸的距離也逐漸變遠,從由海岸建築向海洋延伸逐漸轉變為出現在海面上的鑽井平台。

當鑽井平台由近海位置向海洋方向進發時,海洋平台下方海水的深度會發生變化,逐漸增大,特別是達到大陸架的范圍之後。此時海洋鑽井平台就出現了各種類型,如適於較淺深度的穩性較高的重力式平台、便於移動的半浮式平台、在風浪中能夠保持穩定的張力腿式平台。

(1)海洋鑽井平台被少數國家長期壟斷的局面將逐漸被打破。

在海洋鑽井平台技術發展過程中,美國、挪威等西方發達國家由於起步早已積累了一定經驗,尤其是在海洋深水技術開發方面一直處於領先和壟斷地位,但隨著近幾年世界多個國家涉足海洋勘探開發領域,尤其是中國、巴西、韓國、日本等國家的崛起,今後海洋裝備技術將呈現出多渠道、多國化、百花齊放的發展局面。

(2)海洋鑽井平台將向高可靠性、自動化方向發展。

面對風、浪、流等各種復雜的海洋作業環境及海上安全與技術規范條款的要求等,石油裝備的高可靠性是保證海洋油氣能否順利開發的先決條件。同時,為了提高平台作業效率,降低勞動強度及減小手工操作的誤差率,海洋裝備的自動化、智能化控制技術已得到較好的應用。但對發展中國家而言,尚需對DP3定位系統、自動化管子處理系統以及海洋水下設備下入工具等做進一步研究。

(3)海洋鑽井平台向多功能化方向發展趨勢明顯。

20世紀90年代後期,部分鑽井平台開始向多功能化方向發展。新型的多功能海洋平台不僅具有鑽井功能,同時還具備修井、採油、生活和動力等多種功能。如具有動力定位裝置的FPSO,不僅完全具備上述功能,而且還可以作為穿梭油輪,實現一條船開發一個海上大型油田的目標。多功能半潛式鑽井平台不僅可用作鑽井平台,也可用作生產平台、起重平台、鋪管平台、生活平台以及海上科研基地,甚至可用作導彈發射平台等,適用范圍越來越廣。

(4)海洋鑽井平台向深水領域發展必將成為新的發展方向。

世界主要海洋裝備製造強國均已開始研究並製造大型化的海洋油氣開發裝備,作業水深已由早先的10~25米發展到當今的3000米以上,海洋油氣開發裝備的最大鑽井深度可達12000米。目前,第5代、第6代超深水半潛式平台已成為發展潮流。根據美國權威機構統計分析,2001—2007年全世界投入的海洋油氣開發項目為434個,其中水深大於500米的深水項目佔48%,水深大於1200米的超深水項目達到22%,各大石油公司在深海領域的投資有不斷增加的趨勢,海洋鑽井平台正不斷向深水領域發展。

3. 請問有誰對石油鑽井比較了解項目急用

我認為鑽井優勢大一些,鑽井在國內的工資待遇都要高於採油,在鑽井隊干到司鑽崗位在會上一些英語你去中海油,中石油,中石化的海外公司應聘年薪都在30萬人民幣以上,如果到外國公司應聘就更高了,而且有鑽井是石油行業的龍頭這種說法所以我認為鑽井優勢大一些。提問人的追問 2010-04-16 23:14 但聽說鑽井特苦,幾個月都在沒有人煙的地方,對嗎檢舉 回答人的補充 2010-04-17 01:52 shi 回答人的補充 2010-04-17 02:06 鑽井隊確實是比較苦而且也比較危險的,每天工作12小時休息12小時沒有節假日,但也不像你說的那樣幾個月見不到人,除非是中海油的海上平台。我現在就在蘇丹工作干2月休息2月,月薪17000我們的待遇在同行中基本上是最差的了提問人的追問 2010-04-17 10:02 危險是不是來自於井噴之類的,聽老師說鑽井如果沒受過傷,那是人品最好的啦鑽井是不是需要身體特棒?你是中石油的?檢舉 回答人的補充 2010-04-17 12:28 你說的井噴已經很少發生了,因為現在對井控從上到下都很重視,井控設備都很先進人員素質也都很高,鑽井隊每月都要做防噴,消防,硫化氫,急救等各種演習,人員必須持證上崗(比如IADC國際井控證,HSE證,急救,消防,硫化氫證等等)對於人員的傷亡主要發生在剛入廠的新工人,和搬家安裝,起下鑽,下套管,安裝封井器等多人配合特殊作業中。只要你加強入廠學習和虛心向老師傅請教在加上自己平時注意發生危險的可能就很小了,這和人品沒關系。鑽井隊的低崗位是需要身體素質好點因為低崗位勞動強度大屬於體力勞動工資待遇低(如鑽工,場地工,泥漿工,井架工,副司鑽)高崗位的勞動強度小屬於技術和管理崗位工資待遇比較高(如電器師,機械師,安全官,鑽井工程師,司鑽,平台經理,代班隊長等) 我是中石化的 兄弟還有什麼問題盡管提咱是知無不言言無不盡。回答人的補充 2010-04-17 12:56 再回答一個你問的問題,但是不一定準確因為每個油田執行的標准不一樣。採油是8小時工作制上8小時休息24小時休息時值班車接回採油廠休息,採油廠固定在一個地方各種配套設施比較齊全月薪2千左右。鑽井是野外作業條件艱苦,危險系數大,上12小時休息12小時一般是干一個月休息15天,工資根據崗位高低定,我就以最低崗給你說,大約1300在加獎金,獎金根據打井好壞定。國外鑽井隊也是上12小時休息12小時一般干2月休息2月 最低崗位井架工工資月薪12000提問人的追問 2010-04-17 14:45 呵呵,謝謝兄弟那麼盡力的分析那我就不客氣深入了解啦這樣看來採油真的很悶而且拿到手的薪水比起鑽井來說差距太大了。一個石油工程本科生出去是不是沒什麼前途啊?到了現場能做些什麼?你干這行應該時間不短了吧,據你的感受,如果選擇了鑽井是不是意味著放棄了很多東西,比如:城市的繁華、家人的團聚、以及很多很多-----謝謝!檢舉 回答人的補充 2010-04-17 15:33 鑽井和採油是有區別但是要看你怎麼想,想多拿錢就去鑽井同時做好吃苦准備,想輕松去採油,採油如果你是單身有公寓,如果結婚了可以申請分房,採油廠就像一個鎮各種設施齊全可以天天和老婆孩子在一起。現在的石油本科生還是很吃香的因為專業對口,很多機械師,電器師,鑽井工程師,都不是石油專業的,石油本科生來井隊一般先干3個月小班也就是鑽工,然後干實習鑽井工程師大約1年干工程師,如果單位不讓你干鑽井工程師建議你別來,鑽井工程師待遇在井隊排名第二是非常高的月薪20000以上(必須在國外國內所有崗位都比國外低),你可以提前和用人單位談。我干鑽井11年了國外工作5年,我的感受是選擇了鑽井確實放棄了很多東西,最起碼你上班的這2個月見不到老婆孩子和父母,工作在野外比較枯燥,唯一欣慰的是干2月或3月可以休息2到3月待遇還可以。提問人的追問 2010-04-17 18:43 呵呵,那你早已跨入百萬行列了,恭喜恭喜!你能放棄這么多,打心底里佩服!爺們!這東西是越看越感覺糾結哈,曾經老師說過井隊上吃的肉啥的有時都是壞了的,這都覺得沒啥,遠離城市啥的也不存在,但要讓幾個月見不到老婆孩子父母,還真難,難上加難啊;你現在不會也是自己一人在海外吧,聽說蘇丹那些地方挺危險的,我們很多同學都不敢去,呵呵;聽說本科畢業出去都是一年的實習期對吧,從鑽工到助理工程師一般需要多久!檢舉 回答人的補充 2010-04-17 20:37 你們老師說的是什麼時候的事啊!從我上班以來我覺得鑽井的生活住宿都比以前好的多了,你們老師說的情況也有很少很少發生,國外的條件要比國內好。我 的崗位屬於中等一個月才15000左右干6個月休息6個月休息時就幾千塊,一年下來也就10萬多點。石油專業的本科生很吃香,我們油田來的大學生(專業不對口)來井隊一般干3-6個月鑽工,然後根據需要改機械師,電器師,工程師等,然後干助工大約一年然後轉正。你是石油專業的本科生應該更快些這就看你怎麼和用人單位談。我一般是干3月休息3月,隊上有網可以上網可以天天打電話,這樣還好點。蘇丹這邊的情況確實比以前亂,以前對中國人很好,現在不行了經常有搶劫的,主要是搶你的錢物,我們井隊一般沒事周圍住有軍隊和警察,我們平時不出井場的。我也是在干一段時間不來了,你想出國可以去個穩定的國家。或者等你有技術了乾脆去外國石油公司干工資更高我認識的一個定向工程師月薪2萬5千美元,呵呵兄弟這是後話什麼都得有技術了 在說。提問人的追問 2010-04-17 21:57 嗯,有一句話:鑽井苦,開發累,採油抱著妹妹睡!還真和兄弟你說的差不多!哈哈!呵呵,我的問題挺多的,希望兄弟你不要介意,主要是難得有機會遇到能這樣詳細解答的前輩。你也是石油工程畢業的啊?不會也是西南畢業的吧/你休息那三個月是不是可以回國啊,還可以上網,不錯,呵呵、你哪個油田外派的啊,不再國外幹了可以申請回國是不》?你的薪水不錯了,能在國外幹上幾年,然後回過,還是很不錯的你說的很有道理,只要有能力,到哪兒都有人要,不過前提是你要有那能力。呵呵檢舉 回答人的補充 2010-04-17 22:56 呵呵你懂得也不少啊!連這都知道。我不是石油大學畢業的,如果我有你的文憑早干平台經理,監督了。我們油田干三個月就回國休息三個月,休息時除了必須的學習外(大約每年15天)其它時間屬於自由時間,現在都想出國干都擠破頭送禮的想出來,不想來只要給單位打個招呼就可以了不用申請。這幾年石油行業還是很吃香的,中國在海外投資很大急需石油專業人才(科威特KDC公司招司鑽月薪都開到7000美元了,干28天休息28天,中石油,中海油招的電器師,機械師,司鑽等月薪也都在30000人民幣以上,干28天休息28天)我們油田的一個公司都出現了有設備沒人的情況了急的局長團團轉啊(我說的人才是有一定的專業技術一般干鑽井3年和一定的英語基礎的人) 提問人的追問 2010-04-18 09:53 呵呵,那些早晚都是你的,加油!能回國休息三個月,還不錯嘛。難怪擠破頭都想進去。看來現在海外還是個很大的市場,難怪中石化和我們學校弄了個國際合作辦,專門從石油工程本科生中挑選,然後強化英語法語以及一些國際貿易禮儀等方面的知識。你是哪個油田的啊,現在國內那麼多油田,不知道哪些油田在國外有項目檢舉 回答人的補充 2010-04-18 15:47 我是中原油田的,現在每個油田在海外都有項目,國家宏觀調控著呢有飯大家吃,你現在的任務就是好好學好理論知識和英語到分配後加強實踐,我想你的前途無量。

4. 什麼疾病不能從事石油鑽井工作

一般患有行動不便類的疾病不能從事石油鑽井工作,例如腦血栓,高血壓,低血糖,或是癌症。祝你好運。

5. 石油鑽井作業中振動篩起到什麼作用

振動篩
用於除去
鑽井液
中的雜質,尤其是沙子,泥土。通過振動分離出來,然後通過篩子過濾,是鑽井隊常用的凈化裝置。

6. 石油鑽井和井下作業那個好些

充氣控壓鑽井過程壓力影響因素分析摘要:常規鑽井技術鑽遇復雜地層時,鑽井液安全密度窗口窄,鑽井液性能可能發生劇變,壓差卡鑽、粘附卡鑽、噴漏同層、上漏下噴和井壁垮塌等復雜問題經常發生,甚至導致鑽井作業無法正常進行,增加諸多非鑽井作業時間,使鑽井周期和費用大幅度上升;充氣控壓鑽井(MPD)作為一種新的鑽井技術,能夠降低甚至避免諸類鑽井問題,結合環空多相流水力學模型,綜合分析了鑽井液排量、注氣量、機械鑽速、井口回壓和井身結構等因素對MPD環空壓力的影響,實現MPD環空及井底壓力保持在一定的范圍內准確、快速可調,從而提高鑽井效率,降低作業成本。在不久的將來,控壓鑽井將會是一種更安全、更快、更有效的鑽井技術。關鍵詞:控壓鑽井;排量;壓力;注氣量;地層壓力伴隨著油氣層的長期開采,國內外主力油氣田大多進入開發的中後期,不同程度地面臨地層壓力衰竭與下降,因此造成地層坍塌密度降低,且與地層壓力梯度接近,鑽井過程中呈現出窄壓力、甚至負壓鑽井液密度窗口,並由此產生漏噴同層、井壁垮塌等一系列鑽井問題[1-3]。同時隨著裸眼井段的增加,井底溫度和壓力也隨之發生改變;且有多套壓力體系的復雜裸眼井段,從而使鑽井液性能發生劇變,卡、漏、噴及井壁垮塌等復雜問題進一步加劇,甚至導致鑽井作業無法正常進行;面臨這種復雜的地層,採用常規鑽井裝置和方法很難滿足當前鑽井作業需要[4-6]。因此,在今後的油氣勘探中,如何在諸類儲層鑽進將成為國內外各大油氣田增產上儲的主要手段。然而,充氣控壓鑽井—MPD(Managed PressureDrilling)作為一種新的鑽井技術,使用稍高於地層壓力梯度的鑽井液,地面通過混合器向鑽井液上水管線中適當充氣,利用欠平衡設備和技術,能夠方便快速調節環空鑽井液當量循環密度,使井底壓力保持在一定范圍之內,降低或避免上述鑽井問題,減少非生產作業時間。但鑽井過程中,鑽井液排量、注氣量及井口回壓等工程參數與地層壓力及環空安全攜岩尤為重要;文中重點考慮地層產出氣與注入氣在環空形成的氣液兩相流,利用水力學的嚴格推理與計算,保證了井筒環空井口的安全攜岩且精確控制井底壓力,對進一步深化和完善充氣控壓鑽井的理論研究及現場應用具有重要的現實意義。1控壓鑽井的使用現狀與基本概念Status quo and basic concept of managedpressuredrillingMPD技術在陸上鑽井使用已有相當長的時間,其應用了較為先進的欠平衡設備及方法使鑽井液從立管到出口形成一個閉合、承壓的循環系統,實現鑽井優化的一種工藝[5,7]。其意圖是方便、快速調整環空和井底壓力等參數,隨意控制鑽井作業過程中地層流體有控制地進入井筒環空,而不是通過調整鑽井液密度來改變井底的壓力。目前美國75%的井使用這種閉環、承壓的控壓鑽井技術進行作業。國內陸地控壓鑽井技術已經在塔里木油田公司的奧陶系和南堡油田第三系地層陸續展開,避免了鄰井鑽井過程中發生的井下復雜情況,已取得較好的效果。控壓鑽井使用欠平衡的設備,就其循環系統本身來講,屬於閉環、承壓的鑽井液循環系統;能夠滿足方便、快捷地調整井底及環空壓力,從而使用最短的時間來處理和滿足鑽井工程上的需要,使整個鑽井過程中井底壓力近乎保持恆定;國際鑽井承包商協會(IADC)對控壓鑽井—MPD作了如下的定義:MPD是一種經過改進的鑽井程序,可以較精確地控制整個環空井筒的壓力剖面;其目的是要確定井底壓力,進而來控制環空的壓力剖面[5,6,8,9]。其主要技術特點是:與常規開式壓力控制體系不同,MPD依靠閉合、承壓的鑽井液循環體系,可以更精確地控制整個環空壓力剖面,使得地層流體有控制地進入環空。這種循環體系需要通過環空鑽井液水力學的精確計算和模擬;主要參數包括:鑽井液性能、鑽井液密度、鑽井液泵排量、充氣量、機械鑽速、岩屑類型及尺寸、岩屑與氣體遲到時間,井身結構與鑽具組合等。從而合理地預測、解釋實施控壓鑽井過程中整個環空壓力剖面及相應的控制壓力措施。2影響井底壓力的主要參數分析Effects of main parameters for bottom holepressure2.1環空兩相流模型選擇Modelselectionof twophaseflowinannularspace根據前人研究成果,綜合分析氣液兩相流模型主要有以下3種:均

7. 石油鑽井30db鑽機是什麼意思

石油鑽機是指用來進行石油與天然氣勘探、開發的成套鑽井設備,它包括:動力系統、傳動系統、起升系統、壓縮空氣源及氣動控制系統、儀器儀表及檢測系統、鑽井液循環及凈化系統、供電系統、液壓系統、井口工具。
石油鑽機的型式多樣,可分為:驅動型式、傳動型式、移運方式。
按驅動型式分為:柴油機驅動、電驅動、液壓驅動。其中電驅動又分為:交流電驅動、直流電驅動、交流變頻電驅動。
按傳動型式分為:鏈條傳動、V帶傳動、齒輪傳動。
按移運方式分為:塊裝式、自行式、拖掛式。

8. 石油鑽井方法有哪些

目前,世界上廣泛採用鑽井方法來取得地下的石油和天然氣。隨著石油工業的不斷發展,鑽井深度不斷增加,油氣井的建設速度也隨之加快,促使鑽井方法、技術和工藝得到很大改進。從已鑽成的千百萬口油氣井的資科中可以看到變化過程:頓鑽逐漸被旋轉鑽代替,井身結構從復雜到簡單,井眼直徑日趨縮小等等。

一、鑽井工藝發展概況和趨勢石油鑽井是油田勘探和開發的重要手段。一個國家石油工業的發展速度,常與它的鑽井工作量及科學技術水平緊密相關。近20年來,世界石油產量和儲量劇增,鑽井工作量相應地大幅度增加,鑽井科學技術水平也得到了飛速發展。在此期間鑽井技術發展的特點是從經驗鑽井進展到科學化鑽井。鑽井深度、斜度、區域和地區也有長足的發展。從鑽淺井、中深井發展到鑽深井和超深井;從鑽直井和一般斜井發展到鑽大斜度井和叢式井;從陸上鑽井發展到近海和深海鑽井;從地面條件好的地區鑽井發展到條件惡劣的地區(如沙漠、沼澤和寒冷地區)鑽井。在鑽井技術發展的同時,設備、工具和測量儀表也得到了相應的發展。

美國鑽井工作者曾將旋轉鑽井技術的發展進程分為四個時期:

(1)概念時期(1900—1920年)。這個時期開始把鑽井和洗井兩個過程結合在一起,開始使用牙輪鑽頭並用水泥封固套管。

(2)發展時期(1920—1948年)。這個時期牙輪鑽頭有所改進,提高了進尺和使用壽命。固井工藝和鑽井液有了進一步的發展,同時出現了大功率的鑽機。

(3)科學化鑽井時期(1948—1968年)。這個時期大力開展鑽井科學研究工作,鑽井技術飛速發展。該時期的主要技術成就有:發展和推廣了噴射鑽井技術;發展了鑲齒、滑動、密封軸承鑽頭;應用低固相、無固相不分散體系鑽井液;發展了地層壓力檢測技術、井控技術和固控技術,提出了平衡鑽井的理論及方法。

(4)自動化鑽井時期(1968年至今)。這個時期發展了自動化鑽機和井口自動化工具。鑽井參數自動測量和計算機在鑽井工程中得到廣泛應用,最優化鑽井和全盤計劃鑽井也初具規模。

目前,鑽井人員一般把鑽井技術發展的前兩個時期稱為經驗鑽井階段,把後兩個時期稱為科學化鑽井階段。時期的劃分直觀地描述了鑽井技術發展的過程,揭示了其發展規律。

任何一門科學和技術都有其自身的發展規律和要達到的主要目標。鑽井工作是為油田勘探和開發服務的重要手段。鑽井技術的發展首先要保證鑽井質量,即所鑽油氣井要滿足油氣田勘探和開發的要求,要在此基礎上來提高鑽井速度、縮短鑽井周期、降低鑽井成本。

近20年來的實踐證明,現代鑽井工藝技術將圍繞以下三個方面發展:

(1)提高鑽井速度,降低生產成本;(2)保護生產層,減少油氣層的污染和損害;(3)改善固井、完井技術,適應採油要求,延長油氣井壽命。

新中國成立以來,我國鑽井技術發展較快。特別是1978年推廣噴射鑽井、低固相優質鑽井液、四合一牙輪鑽頭等新技術後,我國的鑽井技術水平又有顯著提高,進入了科學化的鑽井階段,但與國外先進水平相比,還存在一定的差距。為了使我國的鑽井水平能滿足勘探開發的需要,努力趕上世界先進水平,必須要向鑽井技術進步要速度、要質量、要經濟效益,為加速勘探開發步伐、不斷增加油氣產量作出貢獻。

二、沖擊鑽井方法沖擊鑽井是一種古老的鑽井方法,也是旋轉鑽井方法出現以前唯一的鑽油氣井的方法。它是將破碎岩石的工具(鋼質尖頭鑽頭)提至一定高度,借鑽頭本身的重力沖向井底,擊碎岩石。然後撈取被擊碎的岩屑,以便繼續鑽進。因此,沖擊鑽井方法又被稱為頓鑽。

由於沖擊鑽井時,破碎岩屑與清除岩屑必須間斷地進行,因此鑽井速度很慢,不能滿足石油生產發展的需要。沖擊鑽井現在已基本上被旋轉鑽井所代替,僅在一些埋藏淺、壓力低的油田還能見到。

三、旋轉鑽井方法提高鑽速的根本途徑是改變鑽井方法,這正是旋轉鑽井法產生的原因。旋轉鑽井法的實質是:鑽頭在壓力作用下吃入岩石,同時在轉動力矩的作用下連續不斷地破碎岩石;被破碎的岩屑由地面輸入的鑽井液(泥漿、水、空氣等)及時帶走,鑽井液可以連續不斷地清除岩屑。這樣,一隻鑽頭可以在井底連續鑽進十幾米、幾十米甚至數百米後才起至地面進行更換。由於使用了鑽井液,可長時間穩定井眼、控制復雜地層。旋轉鑽井的鑽井速度高,能適應多種復雜情況,目前世界上大多使用這種方法鑽油氣井。旋轉鑽井通常也稱為轉盤鑽。

利用鑽桿和鑽鋌(厚壁鋼管)的重力對鑽頭加壓,鑽壓要使鑽頭能夠吃入岩石。破碎岩石所需的能量是從地面通過沉重的鋼性鑽柱傳給鑽頭的。起、下鑽的過程比較繁瑣,必須將鑽柱拆卸成許多立柱,才能起出鑽頭;而下鑽時又必須逐根接上。為了連續洗井,鑽井液從轉動的空心鑽柱里流向井底,再帶著岩屑從鑽柱外部與井壁形成的環形空間返回地面。鑽頭鑽進、清洗井底以及起、下鑽所需的動力全部由安裝在地面上的相應設備提供,這些機器設備總稱為鑽機。

現代旋轉鑽井的工藝過程表現為四個環節,即鑽進、獲取地質資料、完井和安裝。

鑽進環節由一系列按嚴格的順序重復的工序組成:把鑽柱下入井裡;旋轉和送進鑽頭使其在井底破碎岩石,同時循環鑽井液;隨著井筒的加深而接長鑽柱;起、下鑽柱以更換被磨損的鑽頭;洗井,凈化或配製鑽井液,處理復雜情況和事故等輔助作業。

為了獲得全面准確的地質資料,鑽井過程中不僅需要進行岩屑、鑽時、鑽井液錄井工作,而且還要進行鑽取岩心、測井等工作。通過各種地球物理測井方法,可以獲得井徑、井斜、方位、岩性等基本數據,掌握和了解井眼質量以及地層和油氣層的某些特性。

在鑽穿油氣層以後,需要下入油層套管,並注入水泥以隔離油氣層與其他地層,使油氣順利地流到地面上來。根據油氣井生產的要求做好井底完成工作是很重要的一道工序。

從確定井位開始,就需要平整井場、挖基礎坑、泥漿池、圓井等土方工程;為運輸機器設備而修築公路;鋪設油、水、氣管線,架設電線,以輸送油、水、氣和電力;打好地基以安裝設備、井架等。基礎工作完成後,要進行大量的井架、設備等搬運和安裝工作,還需做好開鑽前的一切准備工作,如檢查機器設備、試車、固定導管、鑽鼠洞、調配鑽井液、接好鑽具等。

旋轉鑽井過程中,驅動鑽柱旋轉、克服鑽柱與井壁的摩擦消耗了部分能量。為了減少這些無益的能量損失,1940年前後出現了井下動力鑽井方法。井下動力鑽井所用設備與旋轉鑽井基本相同,只是鑽頭不再由轉盤帶動旋轉,而是由井下動力鑽具直接驅動。典型的井下動力鑽具是渦輪鑽具,因此井下動力鑽井又常稱為渦輪鑽井。目前,井下動力鑽井在定向鑽井技術中得到了廣泛的應用。

近年來,一些工業發達國家還競相開展了熱力鑽井、高壓沖蝕鑽井、等離子射流鑽井和激光鑽井等新型鑽井方法的研究。隨著科學技術的進步,新的鑽井方法還將不斷涌現,鑽井工程也必將進入一個全新的科學化時期。

四、井身結構井身結構是油氣井全部基本數據的總稱。它包括以下數據:從開鑽到完鑽所用的鑽頭、鑽柱尺寸和鑽柱長度;套管的層次、直徑;各層套管的下入深度、鋼級和壁厚;各層套管注水泥的數據。由此可見,井身結構是全部鑽井過程計劃和施工的重要依據。圖5-1為井身結構的示意圖。

圖5-1井身結構

首先下入長度約4~6m的短套管,也稱導管,用於加固地表以免被鑽井液沖毀,保護井口完整。同時將循環的鑽井液導入泥漿凈化系統內。

第二次下入的套管叫表層套管,用於封隔地表不穩定的疏鬆地層或水層、安裝井口防噴器。一般深度為40~60m,有時可達500~600m。

當裸眼(未被套管隔離的井眼)長度超過2000~3000m或者地層剖面中存在高、低壓油層、氣層、水層和極不穩定的地層時,鑽進過程中為避免發生工程事故需要下入中間套管,又叫技術套管。目的是封隔復雜地層,防止噴、漏、卡、塌等惡性事故發生,保證安全鑽井。技術套管的層次和下入的深度根據地質和鑽井條件確定。

最後下入的套管叫油層套管,用於採油、采氣或者向生產層注水、注氣,封隔油層、氣層和水層,保證油氣井正常生產。油層套管的下入深度取決於井底的完成方法。油層套管一般從井口下到生產層底部或者只從生產層頂部下到底部。實際工作中對部分下入的油層套管,根據作用取不同的名稱,如尾管、篩管、濾管以及襯管等。

井身結構是由鑽井方法、鑽井目的、地質條件與鑽井技術水平決定的。周密考慮各種影響因素,制定合理的井身結構,是保證高速度鑽井與油氣井投產後正常產出的關鍵。

綜上所述,現代石油鑽井工程是一項復雜的系統工程。由多工序、多工種聯合作業,需要各種先進的科學技術和生產組織管理水平。

9. 去石油鑽井隊當一名鑽井工人如何

這個行業是夕陽產業,如果您還年輕,您不是生活所迫,就不要進來了。若是生活所迫,而且能吃苦耐勞,膽大心細,身體素質過硬,倒不失是一個不錯的選擇,畢竟在起點上就會有相對較高的收入(約5萬往上每年)。石油鑽井是整個石油系統中最艱苦的行業,屬於服務商,也就是乙方。
工作性質以體力勞動為主,至少有一半時間是相對激烈的,特別需要集中精力,防止傷亡事故。工作地點以野外或者海上為主,不適合性格內向,有抑鬱傾向的人群。因為鑽井隊需要經常性搬家,起居都是以鐵皮集裝箱為主,陸地條件相對較差。休息一般是輪班制,一般每天工作8~12小時,兩班或者三班倒換;假期一般是連續上班1個月,回家休息半個月或者一個月,無國家法定假日,但有加班費。
鑽工是鑽井隊最低級的崗位,臟活重活都會有,待遇也是最低的,目前國內陸地約200~300元一天,海上稍高。因為是基礎崗位,所以要學習的東西還是挺多的,一般半年多才能夠熟練上手,如果有文化就可以更快晉升到井架工,然後副司鑽,司鑽,隊長。這個過程,對於大學生來說一般需要5年左右。國內隊長的年收入在22~40萬左右。
鑽井行業最大的風險就是安全事故,包括人員傷亡,井口失控,火災爆炸,海上還可能人員落水,直升機空難等等。相對其他工業單位,鑽井隊事故發生概率是比較高的,所以如果有的選,盡量去安全管理嚴格的公司或者井隊。目前國內海上作業相對陸地,安全管理體系更加完善。
綜上,作為80年後,因生活所迫加入鑽井行業的內部人士,我建議您如果有別的選擇,還是不要來了。

10. 石油鑽井技術

《中國國土資源報》2007年1月29日3版刊登了「新型地質導向鑽井系統研製成功」的消息。這套系統由3個子系統組成:新型正脈沖無線隨鑽測斜系統、測傳馬達及無線接收系統、地面信息處理與決策系統。它具有測量、傳輸和導向三大功能。在研製過程中連續進行了4次地質導向鑽井實驗和鑽水平井的工業化應用,取得成功。這一成果的取得標志著我國在定向鑽井技術上取得重大突破。

2.3.1.1 地質導向鑽井技術

地質導向鑽井技術是20世紀90年代發展起來的前沿鑽井技術,其核心是用隨鑽定向測量數據和隨鑽地層評價測井數據以人機對話方式來控制井眼軌跡。與普通的定向鑽井技術不同之處是,它以井下實際地質特徵來確定和控制井眼軌跡,而不是按預先設計的井眼軌跡進行鑽井。地質導向鑽井技術能使井眼軌跡避開地層界面和地層流體界面始終位於產層內,從而可以精確地控制井下鑽具命中最佳地質目標。實現地質導向鑽井的幾項關鍵技術是隨鑽測量、隨鑽測井技術,旋轉導向閉環控制系統等。

隨鑽測量(MWD)的兩項基本任務是測量井斜和鑽井方位,其井下部分主要由探管、脈沖器、動力短節(或電池筒)和井底鑽壓短節組成,探管內包含各種感測器,如井斜、方位、溫度、震動感測器等。探管內的微處理器對各種感測器傳來的信號進行放大並處理,將其轉換成十進制,再轉換成二進制數碼,並按事先設定好的編碼順序把所有數據排列好。脈沖器用來傳輸脈沖信號,並接受地面指令。它是實現地面與井下雙向通訊並將井下資料實時傳輸到地面的唯一通道。井下動力部分有鋰電池或渦輪發電機兩種,其作用是為井下各種感測器和電子元件供電。井底鑽壓短節用於測定井底鑽壓和井底扭矩。

隨鑽測井系統(LWD)是當代石油鑽井最新技術之一。Schlumberger公司生產的雙補償電阻率儀CDR和雙補償中子密度儀CDN兩種測井系統代表了當今隨鑽測井系統的最高水平。CDR和CDN可以單獨使用也可以兩項一起與MWD聯合使用。LWD的CDR系統用電磁波傳送信息,整套系統安裝在一特製的無磁鑽鋌或短節內。該系統主要包括電池筒、伽馬感測器、電導率測量總成和探管。它主要測量並實時傳輸地層的伽馬曲線和深、淺電阻率曲線。對這些曲線進行分析,可以馬上判斷出地層的岩性並在一定程度上判斷地層流體的類型。LWD的CDN系統用來測量地層密度曲線和中子孔隙度曲線。利用這兩種曲線可以進一步鑒定地層岩性,判斷地層的孔隙度、地層流體的性質和地層的滲透率。

旋轉導向鑽井系統(Steerable Rotary Drilling System)或旋轉閉環系統(Rotary Closed Loop System,RCLS)。常規定向鑽井技術使用導向彎外殼馬達控制鑽井方向施工定向井。鑽進時,導向馬達以「滑行」和「旋轉」兩種模式運轉。滑行模式用來改變井的方位和井斜,旋轉模式用來沿固定方向鑽進。其缺點是用滑行模式鑽進時,機械鑽速只有旋轉模式鑽進時的50%,不僅鑽進效率低,而且鑽頭選擇受到限制,井眼凈化效果及井眼質量也差。旋轉導向閉環鑽井系統完全避免了上述缺點。旋轉導向鑽井系統的研製成功使定向井鑽井軌跡的控制從藉助起下鑽時人工更換鑽具彎接頭和工具面向角來改變方位角和頂角的階段,進入到利用電、液或泥漿脈沖信號從地面隨時改變方位角和頂角的階段。從而使定向井鑽井進入了真正的導向鑽井方式。在定向井鑽井技術發展過程中,如果說井下鑽井馬達的問世和應用使定向鑽井成為現實的話,那麼可轉向井下鑽井馬達的問世和應用則大大提高了井眼的控制能力和自動化水平並減少了提下鑽次數。旋轉導向鑽井系統鑽井軌跡控制機理和閉環系統如圖2.5所示。

目前從事旋轉導向鑽井系統研製的公司有:Amoco、Camco、Baker Hughes Inteq、Cambridge Drilling Automation以及DDD Stabilizers等。這些公司的旋轉導向閉環鑽井系統按定向方法又可分為自動動力定向和人工定向。自動動力定向一般由確定鑽具前進方向的測量儀表、動力源和調節鑽具方向的執行機構組成。人工定向系統定向類似於導向馬達定向方法,需要在每次連接鑽桿時進行定向。兩種定向系統的定向控制原理都是通過給鑽頭施加直接或間接側向力使鑽頭傾斜來實現的(圖2.6)。按具體的導向方式又可劃分為推靠式和指向式兩種。地質導向鑽井技術使水平鑽井、大位移鑽井、分支井鑽井得到廣泛應用。大位移井鑽井技術和多分支井鑽井技術代表了水平鑽井技術的最新成果水平。

圖2.5 旋轉導向閉環系統

(1)水平井鑽井技術

目前,國外水平鑽井技術已發展成為一項常規技術。美國的水平井技術成功率已達90%~95%。用於水平井鑽進的井下動力鑽具近年來取得了長足進步,大功率串聯馬達及加長馬達、轉彎靈活的鉸接式馬達以及用於地質導向鑽井的儀表化馬達相繼研製成功並投入使用。為滿足所有導向鑽具和中曲率半徑造斜鑽具的要求,使用調角度的馬達彎外殼取代了原來的固定彎外殼;為獲得更好的定向測量,用非磁性馬達取代了磁性馬達。研製了耐磨損、抗沖擊的新型水平井鑽頭。

圖2.6 旋轉導向鑽井系統定向軌跡控制原理

(2)大位移井鑽井技術

大位移井通常是指水平位移與井的垂深之比(HD/TVD)≥2的井。大位移井頂角≥86°時稱為大位移水平井。HD/TVD≥3的井稱為高水垂比大位移井。大位移井鑽井技術是定向井、水平井、深井、超深井鑽井技術的綜合集成應用。現代高新鑽井技術,隨鑽測井技術(LWD)、旋轉導向鑽井系統(SRD)、隨鑽環空壓力測量(PWD)等在大位移井鑽井過程中的集成應用,代表了當今世界鑽井技術的一個高峰。目前世界上鑽成水平位移最大的大位移井,水平位移達到10728m,斜深達11287m,該記錄是BP阿莫科公司於1999年在英國Wytch Farm油田M-16井中創造的(圖2.7所示)。三維多目標大位移井也有成功的例子。如挪威Gullfalks油田B29大位移井,就是將原計劃用2口井開發該油田西部和北部油藏的方案改為一口井開采方案後鑽成的。為了鑽成這口井,制定了一套能夠鑽達所有目標並最大限度地減少摩阻和扭矩的鑽井設計方案。根據該方案,把2630m長的水平井段鑽到7500m深度,穿過6個目標區,總的方位角變化量達160°。

圖2.7 M-16井井身軌跡

我國從1996年12月開始,先後在南海東部海域油田進行了大位移井開發試驗,截至2005年底,已成功鑽成21口大位移井,其中高水垂比大位移井5口。為開發西江24-1含油構造實施的8口大位移井,其井深均超過8600m,水平位移都超過了7300m,水垂比均大於2.6,其中西江24-3-A4井水平位移達到了8063m,創造了當時(1997年)的大位移井世界紀錄。大位移井鑽井涉及的關鍵技術有很多,國內外目前研究的熱點問題包括:鑽井設備的適應性和綜合運用能力、大斜度(大於80°)長裸眼鑽進過程中井眼穩定和水平段延伸極限的理論分析與計算、大位移井鑽井鑽具摩擦阻力/扭矩的計算和減阻、成井過程中套管下入難度大及套管磨損嚴重等。此外大位移井鑽井過程中的測量和定向控制、最優的井身剖面(結構)設計、鑽柱設計、鑽井液性能選擇及井眼凈化、泥漿固控、定向鑽井優化、測量、鑽柱振動等問題也處在不斷探索研究之中。

(3)分支井鑽井技術

多分支井鑽井技術產生於20世紀70年代,並於90年代隨著中、小曲率半徑水平定向井鑽進技術的發展逐漸成熟起來。多分支井鑽井是水平井技術的集成發展。多分支井是指在一個主井眼(直井、定向井、水平井)中鑽出若干進入油(氣)藏的分支井眼。其主要優點是能夠進一步擴大井眼同油氣層的接觸面積、減小各向異性的影響、降低水錐水串、降低鑽井成本,而且可以分層開采。目前,全世界已鑽成上千口分支井,最多的有10個分支。多分支井可以從一個井眼中獲得最大的總水平位移,在相同或不同方向上鑽穿不同深度的多層油氣層。多分支井井眼較短,大部分是尾管和裸眼完井,而且一般為砂岩油藏。

多分支井最早是從簡單的套管段銑開窗側鑽、裸眼完井開始的。因其存在無法重入各個分支井和無法解決井壁坍塌等問題,後經不斷研究探索,1993年以來預開窗側鑽分支井、固井回接至主井筒套管技術得到推廣應用。該技術具有主井筒與分支井筒間的機械連接性、水力完整性和選擇重入性,能夠滿足鑽井、固井、測井、試油、注水、油層改造、修井和分層開採的要求。目前,國外常用的多分支系統主要有:非重入多分支系統(NAMLS),雙管柱多分支系統(DSMLS),分支重入系統(LRS),分支回接系統(LTBS)。目前國外主要採用4種方式鑽多分支井:①開窗側鑽;②預設窗口;③裸眼側鑽;④井下分支系統(Down Hole Splitter System)。

2.3.1.2 連續管鑽井(CTD)技術

連續管鑽井技術又叫柔性鑽桿鑽井技術。開始於20世紀60年代,最早研製和試用這一技術鑽井的有法國、美國和匈牙利。早期法國連續管鑽進技術最先進,1966年投入工業性試驗,70年代就研製出各種連續管鑽機,重點用於海洋鑽進。當時法國製造的連續管單根長度達到550m。美國、匈牙利製造的連續管和法國的類型基本相同,單根長度只有20~30m。

早期研製的連續管有兩種形式。一種是供孔底電鑽使用,由4層組成,最內層為橡膠或橡膠金屬軟管的心管,孔底電機動力線就埋設在心管內;心管外是用2層鋼絲和橡膠貼合而成的防爆層;再外層是鋼絲骨架層,用於承受拉力和扭矩;最外層是防護膠層,其作用是防水並保護鋼絲。另一種是供孔底渦輪鑽具使用的,因不需要埋設動力電纜,其結構要比第一種簡單得多。第四屆國際石油會議之後,美國等西方國家把注意力集中在發展小井眼井上,限制了無桿電鑽的發展。連續管鑽井技術的研究也放慢了腳步。我國於20世紀70年代曾開展無桿電鑽和連續管鑽井技術的研究。勘探所與青島橡膠六廠合作研製的多種規格的柔性鑽桿,經過單項性能試驗後,於1975年初步用於渦輪鑽。1978年12月成功用於海上柔性鑽桿孔底電鑽,並建造了我國第一台柔桿鑽機鑽探船。1979~1984年勘探所聯合清華大學電力工程系、青島橡膠六廠研究所和北京地質局修配廠共同研製了DRD-65型柔管鑽機和柔性鑽桿。DRD-65型柔管鑽機主要有柔性鑽桿、Φ146mm潛孔電鑽、鑽塔、柔桿絞車及波浪補償器、泥漿泵、電控系統和液控系統等部分組成。研製的柔性鑽桿主要由橡膠、橡膠布層、鋼絲繩及動力線組成。拉力由柔桿中的鋼絲骨架層承擔,鋼絲繩為0.7mm×7股,直徑2.1mm,每根拉力不小於4350N,總數為134根,計算拉力為500kN,試驗拉力為360kN。鑽進過程中,柔性鑽桿起的作用為:起下鑽具、承受反扭矩、引導沖洗液進入孔底、通過設於柔性鑽桿壁內的電纜向孔底電鑽輸送電力驅動潛孔電鑽運轉、向地表傳送井底鑽井參數等。

柔性鑽桿性能參數為:內徑32mm;抗扭矩不小於1030N·m;外徑85~90mm;單位質量13kg/m;抗內壓(工作壓力)40kg/cm2,曲率半徑不大於0.75m,抗外壓不小於10kg/cm2;彎曲度:兩彎曲形成的夾角不大於120°;額定拉力1000kN;柔桿內埋設動力導線3組,每組15mm2,信號線二根;柔桿單根長度為40、80m兩種規格。

Φ146mm型柔桿鑽機由Φ127mm電動機、減速器、液壓平衡器和減震器組成。動力是潛孔電鑽,它直接帶動鑽頭潛入孔底鑽井。Φ146mm孔底電鑽是外通水式,通水間隙寬5mm,通水橫斷面積為2055mm2

與常規鑽井技術相比,連續管鑽井應用於石油鑽探具有以下優點:欠平衡鑽井時比常規鑽井更安全;因省去了提下鑽作業程序,可大大節省鑽井輔助時間,縮短作業周期;連續管鑽井技術為孔底動力電鑽的發展及孔底鑽進參數的測量提供了方便條件;在製作連續管時,電纜及測井信號線就事先埋設在連續管壁內,因此也可以說連續管本身就是以鋼絲為骨架的電纜,通過它可以很方便地向孔底動力電鑽輸送電力,也可以很方便地實現地面與孔底的信息傳遞;因不需擰卸鑽桿,因此在鑽進及提下鑽過程中可以始終保持沖洗液循環,對保持井壁穩定、減少孔內事故意義重大;海上鑽探時,可以補償海浪對鑽井船的漂移影響;避免了回轉鑽桿柱的功率損失,可以提高能量利用率,深孔鑽進時效果更明顯。正是由於連續管鑽井技術有上述優點,加之油田勘探需要以及相關基礎工業技術的發展為連續管技術提供了進一步發展的條件,在經過了一段時間的沉寂之後,20世紀80年代末90年代初,連續管鑽井技術又呈現出飛速發展之勢。其油田勘探工作量年增長量達到20%。連續管鑽井技術研究應用進展情況簡述如下。

1)數據和動力傳輸熱塑復合連續管研製成功。這種連續管是由殼牌國際勘探公司與航空開發公司於1999年在熱塑復合連續管基礎上開始研製的。它由熱塑襯管和纏繞在外面的碳或玻璃熱塑復合層組成。中層含有3根銅質導線、導線被玻璃復合層隔開。碳復合層的作用是提供強度、剛度和電屏蔽。玻璃復合層的作用是保證強度和電隔離。最外層是保護層。這種連續管可載荷1.5kV電壓,輸出功率20kW,傳輸距離可達7km,耐溫150℃。每根連續管之間用一種特製接頭進行連接。接頭由一個鋼制的內金屬部件和管子端部的金屬環組成。這種連續管主要用於潛孔電鑽鑽井。新研製的數據和動力傳輸連續管改變了過去用潛孔電鑽鑽井時,電纜在連續管內孔輸送電力影響沖洗液循環的缺點。

2)井下鑽具和鑽具組合取得新進展。XL技術公司研製成功一種連續管鑽井的電動井下鑽具組合。該鑽具組合主要由電動馬達、壓力感測器、溫度感測器和震動感測器組成。適用於3.75in井眼的電動井下馬達已交付使用。下一步設想是把這種新型電動馬達用於一種新的閉環鑽井系統。這種電動井下鑽具組合具有許多優點:不用鑽井液作為動力介質,對鑽井液性能沒有特殊要求,因而是欠平衡鑽井和海上鑽井的理想工具;可在高溫下作業,振動小,馬達壽命長;閉環鑽井時藉助連續管內設電纜可把測量數據實時傳送到井口操縱台,便於對井底電動馬達進行靈活控制,因而可使鑽井效率達到最佳;Sperry sun鑽井服務公司研製了一種連續管鑽井用的新的導向鑽具組合。這種鑽具組合由專門設計的下部陽螺紋泥漿馬達和長保徑的PDC鑽頭組成。長保徑鑽頭起一個近鑽頭穩定器的作用,可以大幅度降低振動,提高井眼質量和機械鑽速。泥漿馬達有一個特製的軸承組和軸,與長保徑鑽頭匹配時能降低馬達的彎曲角而不影響定向性能。在大尺寸井眼(>6in)中進行的現場試驗證明,導向鑽具組合具有機械鑽速高、井眼質量好、井下振動小、鑽頭壽命長、設備可靠性較高等優點。另外還研製成功了一種連續軟管欠平衡鑽井用的繩索式井底鑽具組合。該鑽具組合外徑為in上部與外徑2in或in的連續管配用,下部接鑽鋌和in鑽頭。該鑽具組合由電纜式遙控器、穩定的MWD儀器、有效的電子定向器及其他參數測量和傳輸器件組成。電纜通過連續管內孔下入孔底,能實時監測並處理工具面向角、鑽井頂角、方位角、自然伽馬、溫度、徑向振動頻率、套管接箍定位、程序狀態指令、管內與環空壓差等參數。鑽具的電子方位器能在鑽井時在導向泥漿馬達連續旋轉的情況下測量並提供井斜和方位兩種參數。

其他方面的新進展包括:連續管鑽井技術成功用於超高壓層側鑽;增加連續管鑽井位移的新工具研製成功;連續管鑽井與欠平衡鑽井技術結合打水平井取得好效果;適於連續管鑽井的混合鑽機研製成功;連續管鑽井理論取得新突破。

2.3.1.3 石油勘探小井眼鑽井技術

石油部門通常把70%的井段直徑小於177.8mm的井稱為小井眼井。由於小井眼比傳統的石油鑽井所需鑽井設備小且少、鑽探耗材少、井場佔地面積小,從而可以節約大量勘探開發成本,實踐證明可節約成本30%左右,一些邊遠地區探井可節約50%~75%。因此小井眼井應用領域和應用面越來越大。目前小井眼井主要用於:①以獲取地質資料為主要目的的環境比較惡劣的新探區或邊際探區探井;②600~1000m淺油氣藏開發;③低壓、低滲、低產油氣藏開發;④老油氣田挖潛改造等。

2.3.1.4 套管鑽井技術

套管鑽井就是以套管柱取代鑽桿柱實施鑽井作業的鑽井技術。不言而喻套管鑽井的實質是不提鑽換鑽頭及鑽具的鑽進技術。套管鑽井思想的由來是受早期(18世紀中期鋼絲繩沖擊鑽進方法用於石油勘探,19世紀末期轉盤回轉鑽井方法開始出現並用於石油鑽井)鋼絲繩沖擊鑽進(頓鑽時代)提下鑽速度快,轉盤回轉鑽進井眼清潔且鑽進速度快的啟發而產生的。1950年在這一思想的啟發下,人們開始在陸上鑽石油井時,用套管帶鑽頭鑽穿油層到設計孔深,然後將管子固定在井中成井,鑽頭也不回收。後來,Sperry-sun鑽井服務公司和Tesco公司根據這一鑽井原理各自開發出套管鑽井技術並制定了各自的套管鑽井技術發展戰略。2000年,Tesco公司將4.5~13.375in的套管鑽井技術推向市場,為世界各地的油田勘探服務。真正意義的套管鑽井技術從投放市場至今還不到10年時間。

套管鑽井技術的特點和優勢可歸納如下。

1)鑽進過程中不用起下鑽,只利用絞車系統起下鑽頭和孔內鑽具組合,因而可節省鑽井時間和鑽井費用。鑽進完成後即等於下套管作業完成,可節省完井時間和完井費用。

2)可減少常規鑽井工藝存在的諸如井壁坍塌、井壁沖刷、井壁鍵槽和台階等事故隱患。

3)鑽進全過程及起下井底鑽具時都能保持泥漿連續循環,有利於防止鑽屑聚集,減少井涌發生。套管與井壁之間環狀間隙小,可改善水力參數,提高泥漿上返速度,改善井眼清洗效果。

套管鑽井分為3種類型:普通套管鑽井技術、階段套管或尾管鑽井技術和全程套管鑽井技術。普通套管鑽井是指在對鑽機和鑽具做少許改造的基礎上,用套管作為鑽柱接上方鑽桿和鑽頭進行鑽井。這種方式主要用於鑽小井眼井。尾管鑽井技術是指在鑽井過程中,當鑽入破碎帶或涌水層段而無法正常鑽進時,在鑽柱下端連接一段套管和一種特製工具,打完這一段起出鑽頭把套管留在井內並固井的鑽井技術。其目的是為了封隔破碎帶和水層,保證孔內安全並維持正常鑽進。通常所說的套管鑽井技術是指全程套管鑽井技術。全程套管鑽井技術使用特製的套管鑽機、鑽具和鑽頭,利用套管作為水利通道,採用繩索式鑽井馬達作業的一種鑽井工藝。目前,研究和開發這種鑽井技術的主要是加拿大的Tesco公司,並在海上進行過鑽井,達到了降低成本的目的。但是這種鑽井技術目前仍處於研究完善階段,還存在許多問題有待研究解決。這些問題主要包括:①不能進行常規的電纜測井;②鑽頭泥包問題嚴重,至今沒有可靠的解決辦法;③加壓鑽進時,底部套管會產生橫向振動,致使套管和套管接頭損壞,目前還沒有找到解決消除或減輕套管橫向振動的可靠方法;④由於套管鑽進不使用鑽鋌,加壓困難,所以機械鑽速低於常規鑽桿鑽井;部分抵消了套管鑽進提下鑽節省的時間;⑤套管鑽井主要用於鑽進破碎帶和涌水地層,其應用范圍還不大。

我國中石油系統的研究機構也在探索研究套管鑽井技術,但至今還沒有見到公開報道的成果。目前,套管鑽井技術的研究內容,除了研製專用套管鑽機和鑽具外,重點針對上述問題開展。一是進行鑽頭的研究以解決鑽頭泥包問題;二是研究防止套管橫向振動的措施;三是研究提高套管鑽井機械鑽速的有效辦法;四是研究套管鑽井固井辦法。

套管鑽井應用實例:2001年,美國謝夫隆生產公司利用加拿大Tesco公司的套管鑽井技術在墨西哥灣打了2口定向井(A-12和A-13井)。兩井成井深度分別為3222×30.48cm和3728×30.48cm。為了進行對比分析,又用常規方法打了一口A-14井,結果顯示,同樣深度A-14井用時75.5h,A-13井用時59.5h。表層井段鑽速比較,A-12 井的平均機械鑽速為141ft/h,A-13井為187ft/h,A-14井為159ft/h。這說明套管鑽井的機械鑽速與常規方法機械鑽速基本相同。但鑽遇硬地層後套管鑽井,鑽壓增加到6.75t,致使擴眼器切削齒損壞,鑽速降低很多。BP公司用套管鑽井技術在懷俄明州鑽了5口井。井深為8200~9500ft,且都是從井口鑽到油層井段。鑽進過程中遇到了鑽頭泥包和套管振動問題。

此外,膨脹套管技術也是近年來發展起來的一種新技術,主要用於鑽井過程中隔離漏失、涌水、遇水膨脹縮經、破碎掉塊易坍塌等地層以及石油開采時油管的修復。勘探所與中國地質大學合作已立項開展這方面的研究工作。

2.3.1.5 石油鑽機的新發展

國外20世紀60年代末研製成功了AC-SCR-DC電驅動鑽機,並首先應用於海洋鑽井。由於電驅動鑽機在傳動、控制、安裝、運移等方面明顯優於機械傳動鑽機,因而獲得很快的發展,目前已經普遍應用於各型鑽機。90年代以來,由於電子器件的迅速發展,直流電驅動鑽機可控硅整流系統由模擬控制發展為全數字控制,進一步提高了工作可靠性。同時隨著交流變頻技術的發展,交流變頻首先於90年代初成功應用於頂部驅動裝置,90年代中期開始應用於深井石油鑽機。目前,交流變頻電驅動已被公認為電驅動鑽機的發展方向。

國內開展電驅動鑽機的研究起步較晚。蘭州石油化工機器廠於20世紀80年代先後研製並生產了ZJ60D型和ZJ45D型直流電驅動鑽機,1995年成功研製了ZJ60DS型沙漠鑽機,經應用均獲得較好的評價。90年代末期以來,我國石油系統加大鑽機的更新改造力度,電驅動鑽機取得了較快發展,寶雞石油機械廠和蘭州石油化工機器廠等先後研製成功ZJ20D、ZJ50D、ZJ70D型直流電驅動鑽機和ZJ20DB、ZJ40DB型交流變頻電驅動鑽機,四川油田也研製出了ZJ40DB交流變頻電驅動鑽機,明顯提高了我國鑽機的設計和製造水平。進入21世紀,遼河油田勘探裝備工程公司自主研製成功了鑽深能力為7000m的ZJ70D型直流電驅動鑽機。該鑽機具有自動送鑽系統,代表了目前我國直流電驅動石油鑽機的最高水平,整體配置是目前國內同類型鑽機中最好的。2007年5月已出口亞塞拜然,另兩部4000m鑽機則出口運往巴基斯坦和美國。由寶雞石油機械有限責任公司於2003年研製成功並投放市場的ZJ70/4500DB型7000m交流變頻電驅動鑽機,是集機、電、數字為一體的現代化鑽機,採用了交流變頻單齒輪絞車和主軸自動送鑽技術和「一對一」控制的AC-DC-AC全數字變頻技術。該型鑽機代表了我國石油鑽機的最新水平。憑借其優良的性能價格比,2003年投放市場至今,訂貨已達83台套。其中美國、阿曼、委內瑞拉等國石油勘探公司訂貨達42台套。在國內則佔領了近2~3年來同級別電驅動鑽機50%的市場份額。ZJ70/4500DB型鑽機主要性能參數:名義鑽井深度7000m,最大鉤載4500kN,絞車額定功率1470kW,絞車和轉盤擋數I+IR交流變頻驅動、無級調速,泥漿泵型號及台數F-1600三台,井架型式及有效高度K型45.5m,底座型式及檯面高度:雙升式/旋升式10.5m,動力傳動方式AC-DC-AC全數字變頻。