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石油钻井作业必听第30条是什么

发布时间: 2022-01-25 22:58:52

1. 石油钻井起下钻作业程序

循环测后效计算油气上窜速度,(最大允许油气上窜速度各个油田要求不一样)符合要求之后进行起钻作业。(起钻灌浆各个地方要求不一样)。

2. 世界海洋石油钻井平台有哪些

一、海洋石油钻井技术特点

1.作业范围广且质量要求高

移动式钻井平台(船)不是在固定海域作业,应适应移位、不同海域、不同水深、不同方位的作业。移位、就位、生产作业、风暴雨雪等复杂作业工况对钻井平台(船)提出很高的质量要求。如半潜式钻井平台工作水深达1500~3500米,而且要适应高海况持续作业、13级风浪时不解脱等高标准要求。

2.使用寿命长,可靠性指标高

高可靠性主要体现在:(1)强度要求高,永久系泊在海上,除了要经受风、浪、流的作用外,还要考虑台风、冰、地震等灾害性环境力的作用;(2)疲劳寿命要求高,一般要求25~40年不进坞维修,因此对结构防腐、高应力区结构形式以及焊接工艺等提出了更高要求;(3)建造工艺要求高,为了保证海洋工程的质量,采用了高强度或特殊钢材(包括Z向钢材、大厚度板材和管材);(4)生产管理要求高,海洋工程的建造、下水、海上运输、海上安装甚为复杂,生产管理明显地高于常规船舶。

3.安全性要求高

由于海洋石油工程装置所产生的海损事故十分严重,随着海洋油气开发向深海区域发展、海上安全与技术规范条款的变化、海上生产和生活水准的提高等因素变化,对海洋油气开发装备的安全性能要求大大提高,特别是对包括安全设计与要求、火灾与消防及环保设计等HSE的贯彻执行更加严格。

4.学科交叉,技术复杂

海洋石油钻井平台的结构设计与分析涉及了海洋环境、流体动力学、结构力学、土力学、钢结构、船舶技术等多门学科。因此,只有运用当代造船技术、卫星定位与电子计算机技术、现代机电与液压技术、现代环保与防腐蚀技术等先进的综合性科学技术,方能有效解决海洋石油开发在海洋中定位、建立海上固定平台或深海浮动式平台的泊位、浮动状态的海上钻井、完井、油气水分离处理、废水排放和海上油气的储存、输送等一系列难题。

二、总体历程

海洋石油钻井的特点决定了它的难度,随着技术的进步,钻井平台也得到快速发展。

海洋石油的勘探开发已有100多年的历史。海洋钻井平台作为海洋石油开采的必备装备,从一开始就与海洋石油的勘探开发同步发展着。1897年,在美国加利福尼亚州Summerland滩的潮汐地带上首先架起一座76.2米长的木架,把钻机放在上面打井,这是世界上第一口海上钻井。那是人类海洋石油开发的开端,也是海洋钻井平台发展的伊始。图34-12是海洋石油平台发展历程简图。

纵观世界海洋钻井平台的发展历史,自1887年世界上最早的海上石油勘探开发工作起源以来,直到50多年以后,也就是20世纪40年代末期,海上石油工程才开始有了起色,并发生了较大变化。当时世界范围内共有3个国家能够从事海上石油开发工作,所用的平台都是固定式平台,且结构和钻井方式均比较简单,平台适应水深的能力只有几十米。但随着装备技术的不断进步及石油的战略意义和石油本身带给人们巨额利润的诱惑,致使海洋油气资源的勘探开发格局发生了巨大变化。60年来,尤其是近20年来,以美国、挪威等西方发达国家为代表的海洋勘探开发水平已上升到了一个很高的层次,无论从钻井平台本身而言,还是从钻井装备能力、控制技术及适应性而言,均为海洋油气勘探开发提供了良好的保障。一方面钻井平台的数量剧增,品种多样;另一方面,适应水深和钻深的能力越来越强。据统计,目前世界上仅移动式钻井平台数量已接近700台,最大适应水深能力已超过3000米,钻井深度已超过12000米。不仅如此,世界范围内具备从事海洋勘探开发能力的国家和海洋油气开采量也同样发生了巨大变化,目前全球范围内能够从事海洋勘探开发的国家和地区已达到100多个,所开发的油气产量已占全球总油气产量的35%左右,其发展速度非常迅猛。

图34-13随水深增大的钻井平台的发展

三、详细历程

世界现代石油工业最早诞生于美国宾西法尼亚州的泰特斯维尔村。一个名为乔治·比尔斯的人于1855年请美国耶鲁大学西利曼教授对石油进行了化学分析,石油通过加热蒸馏分离成几部分,每部分都含有碳和氢的成分,其中一种就是高质量的用以发光照明的油。1858年比尔斯请德雷克上校带人打井,1859年8月27日在钻至69英尺时,终于获得了石油。从此,利用钻井获取石油、利用蒸馏法炼制煤油的技术真正实现了工业化,现代石油工业诞生了。

随着人类对石油研究的不断深入,到了20世纪,石油不仅成为现代社会最重要的能源材料,而且其五花八门的产品已经深入到人们生活的各个角落,被人们称为“黑色的金子”,“现代工业的血液”,极大地推动了人类现代文明的进程。高额的石油利润极大推动了石油勘探开采活动,除了陆地石油勘探外,对于海洋石油资源的开发也日益深入。

1897年,在美国加利福尼亚州Summerland滩的潮汐地带上首先架起一座76.2米长的木架,把钻机放在上面打井,这是世界上第一口海上钻井。

1897年,在世界上第一口海上钻井的旁边,美国人威廉姆斯在同一个地方造了一座与海岸垂直的栈桥,钻机、井架等放在上面钻井。由于栈桥与陆地相连,物资供应就方便多了。另外,钻机在栈桥上可以随意浮动,从而在一个栈桥上可打许多口井。在海边搭架子,造栈桥基本上是陆地的延伸,与陆地钻井没有差别。

1920年,委内瑞拉搭制了木制平台进行钻井。

1932年,美国得克萨斯公司造了一条钻井驳船“Mcbride”,上面放了几只锚,到路易斯安那Plaquemines地区“Garden”岛湾中打井。这是人类第一次“浮船钻井”,即这个驳船在平静的海面上漂浮着,用锚固定进行钻井。但是由于船上装了许多设备物资器材,在钻井的时候,该驳船就坐到海底了。从此以后,就一直用这样的方式进行钻探。这就是第一艘坐底式钻井平台。同年,该公司按设计意图建造了一条坐底式钻井驳船“Gilliasso”。1933年这艘驳船在路易斯安那州Pelto湖打了“10号井”,钻井进尺5700英尺。以后的许多年,设计和制造了不同型号的许多坐底式钻井驳船,如1947年,Johnhayward设计的一条“布勒道20号”,平台支撑件高出驳船20多米,平台上备有动力设备、泵等。它的使用标志着现代海上钻井业的诞生。

1936年美国为了开发墨西哥湾陆上油田的延续部分,钻成功第一口海上油井并建造了木制结构生产平台,于1938年成功地开发了世界上第一个海洋油田。第二次世界大战后,木制结构平台改为钢管架平台。

1953年,Cuss财团建造的“Submarex”钻井船是世界第一条钻井浮船,它由海军的一艘巡逻舰改装建成,在加利福尼亚州近海3000英尺水深处打了一口取心井。1957年,“卡斯一号”钻井船改装完毕,长78米,宽12.5米,型深4.5米,吃水3米,总吨位3000吨,用6台锚机和6根钢缆把船系于浮筒上。用浮船钻井会带来一系列问题,由于波浪、潮汐至少给船带来三种运动,即漂移、摇晃、上下升沉,钻头随时可能离开井底,钻井液返回漏失,钻遇高压油气大直径的导管伸缩运动而不能耐高压等。这样就把防喷器放到海底。该船首先使用简易的水下设备,从而把浮船钻井技术向前推进了一步。浮船钻井的特点是比较灵活,移位快,能在深水中钻探,比较经济。但它的缺点是受风浪海况影响大,稳定性相对较差,给钻井带来困难。

1954年,第一条自升式钻井船“迪龙一号”问世,12个圆柱形桩腿。随后几条自升式钻井平台,皆为多腿式。1956年造的“斯考皮号”平台是第一条三腿式的自升式平台,用电动机驱动小齿轮沿桩腿上的齿条升降船体。1957年制造的“卡斯二号”是带有沉垫和4条圆柱形桩腿的平台。由于经济原因,自升式钻井平台开始兴起,滨海钻井承包商们认识到在40英尺或更深的水中工作,升降系统的造价比坐底式船要低得多。自升式钻井平台的腿是可以升降的,不钻井时,把腿升高,平台坐到水面,拖船把平台拖到工区,然后使腿下降伸到海底,再加压,平台升到一定高度,脱离潮、浪、涌的影响,得以钻井。

1954年提出张力腿式钻井平台(TLP)设想,英国北海Hutton油田首次于生产中使用此平台,1983年安装,1984年投产。

随着钻井技术的提高,在一个钻井平台上可以打许多口井而钻井平台不必移动,特别是近海的开发井。这样,固定式平台也有发展。固定式平台就是建立永久性钻井平台,大都是钢结构,打桩,然后升出海面;也有些是水泥结构件。

1962年,壳牌石油公司用世界上第一艘“碧水一号”半潜式钻井船钻井成功。“碧水一号”原来是一条坐底式平台,工作水深23米。当时为了减少移位时间,该公司在吃水12米的半潜状态下拖航。在拖航过程中,发现此时平台稳定,可以钻井,这样就得到了启示,后把该平台改装成半潜式钻井平台。1964年7月,一条专门设计的半潜式平台“碧水二号”在加利福尼亚州开钻了。第一条三角形的半潜式平台是1963年完工的“海洋钻工号”,第二条是1965年完工的“赛德柯135”。

随着海上钻井的不断发展,人类把目光移向更深的海域。半潜式钻井平台就充分显示出它的优越性,在海况恶劣的北海,更是称雄,与之配套的水下钻井设备也随之发展,从原来简单型逐渐趋于完善。半潜式钻井平台一般都是用锚系定位的,而深海必须使用动力定位。第一条动力定位船是“Cussl”,能在12000英尺水深处工作,获取600英尺的岩心。以后出现了动力定位船“格洛玛·挑战者号”,它于1968年投入工作,一直用于大洋取心钻井。世界上真正用于海上石油勘探的第一条动力定位船是1971年建成的“赛柯船445”钻井船,工作水深在动力定位时可达600米以上。

1950—1970年,由于石油钻采技术的迅速发展,陆地和近海勘探发现大量油气储,石油产量剧增,工业发达国家纷纷弃煤用油,加上汽车工业特别是家用汽车迅猛发展,大量耗油促使产油和炼油大增。

1971—1980年,由于中东战争等因素,油价攀升至每桶约32美元,促使海洋石油工业大发展,海洋石油钻井平台的设计建造数量从1975年的304艘增至1985年的772艘。由于油价从1981年开始下跌的延后效应(最低下跌至每桶不足16美元)。

1981—1996年,海洋石油钻井采油陷入不景气的低谷,投入海上勘探开发钻井逐年减少,1996年海洋钻井平台减至567艘,各石油设备制造厂商也大幅度萎缩或合并,海上新平台建造也较少,多数将旧平台更新改造,用以适应钻井水深和钻井深度向深部推进的需求。

1997—2004年,由于世界各国政治经济的诸多因素、科学技术的进步以及中东伊拉克对科威特战争和相随而至的两次美伊战事等原因,油价又逐渐上升,海上移动式钻井平台从1996年的56艘增至2002年的670艘。2003—2007年,各年依次为677艘、678艘、673艘、641艘和654艘(参见《世界石油》,2007年10月号),其中超水深的平台骤增,如2006年,世界工作水深不小于1524米(5000英尺)的超深水钻井平台(船)已111艘(包括83艘超深水半潜式钻井平台和28艘超深水钻井船)。

2001年,墨西哥湾钻井水深达2964米。

2002年,雪佛龙公司钻井垂深达9210米。

2003年,雪佛龙德士古公司在美国墨西哥湾钻井工作水深突破3000米。

四、发展趋势

在海上石油开采的最初阶段,由于向海上进军难度很大,在海上建造平台与在海上钻井的难度很大,所以最初的海上平台只是靠近海岸、在浅海处、用木头建造的近海结构物,而进行的也不过是在水深很浅的海域进行简单的钻井活动,还未能开始进行油气的规模开采。

随着人类科技的不断进步,人们对建筑材料的掌握更加深入,因此构建海洋钻井平台的材料由木材变成了钢材,离海岸的距离也逐渐变远,从由海岸建筑向海洋延伸逐渐转变为出现在海面上的钻井平台。

当钻井平台由近海位置向海洋方向进发时,海洋平台下方海水的深度会发生变化,逐渐增大,特别是达到大陆架的范围之后。此时海洋钻井平台就出现了各种类型,如适于较浅深度的稳性较高的重力式平台、便于移动的半浮式平台、在风浪中能够保持稳定的张力腿式平台。

(1)海洋钻井平台被少数国家长期垄断的局面将逐渐被打破。

在海洋钻井平台技术发展过程中,美国、挪威等西方发达国家由于起步早已积累了一定经验,尤其是在海洋深水技术开发方面一直处于领先和垄断地位,但随着近几年世界多个国家涉足海洋勘探开发领域,尤其是中国、巴西、韩国、日本等国家的崛起,今后海洋装备技术将呈现出多渠道、多国化、百花齐放的发展局面。

(2)海洋钻井平台将向高可靠性、自动化方向发展。

面对风、浪、流等各种复杂的海洋作业环境及海上安全与技术规范条款的要求等,石油装备的高可靠性是保证海洋油气能否顺利开发的先决条件。同时,为了提高平台作业效率,降低劳动强度及减小手工操作的误差率,海洋装备的自动化、智能化控制技术已得到较好的应用。但对发展中国家而言,尚需对DP3定位系统、自动化管子处理系统以及海洋水下设备下入工具等做进一步研究。

(3)海洋钻井平台向多功能化方向发展趋势明显。

20世纪90年代后期,部分钻井平台开始向多功能化方向发展。新型的多功能海洋平台不仅具有钻井功能,同时还具备修井、采油、生活和动力等多种功能。如具有动力定位装置的FPSO,不仅完全具备上述功能,而且还可以作为穿梭油轮,实现一条船开发一个海上大型油田的目标。多功能半潜式钻井平台不仅可用作钻井平台,也可用作生产平台、起重平台、铺管平台、生活平台以及海上科研基地,甚至可用作导弹发射平台等,适用范围越来越广。

(4)海洋钻井平台向深水领域发展必将成为新的发展方向。

世界主要海洋装备制造强国均已开始研究并制造大型化的海洋油气开发装备,作业水深已由早先的10~25米发展到当今的3000米以上,海洋油气开发装备的最大钻井深度可达12000米。目前,第5代、第6代超深水半潜式平台已成为发展潮流。根据美国权威机构统计分析,2001—2007年全世界投入的海洋油气开发项目为434个,其中水深大于500米的深水项目占48%,水深大于1200米的超深水项目达到22%,各大石油公司在深海领域的投资有不断增加的趋势,海洋钻井平台正不断向深水领域发展。

3. 请问有谁对石油钻井比较了解项目急用

我认为钻井优势大一些,钻井在国内的工资待遇都要高于采油,在钻井队干到司钻岗位在会上一些英语你去中海油,中石油,中石化的海外公司应聘年薪都在30万人民币以上,如果到外国公司应聘就更高了,而且有钻井是石油行业的龙头这种说法所以我认为钻井优势大一些。提问人的追问 2010-04-16 23:14 但听说钻井特苦,几个月都在没有人烟的地方,对吗检举 回答人的补充 2010-04-17 01:52 shi 回答人的补充 2010-04-17 02:06 钻井队确实是比较苦而且也比较危险的,每天工作12小时休息12小时没有节假日,但也不像你说的那样几个月见不到人,除非是中海油的海上平台。我现在就在苏丹工作干2月休息2月,月薪17000我们的待遇在同行中基本上是最差的了提问人的追问 2010-04-17 10:02 危险是不是来自于井喷之类的,听老师说钻井如果没受过伤,那是人品最好的啦钻井是不是需要身体特棒?你是中石油的?检举 回答人的补充 2010-04-17 12:28 你说的井喷已经很少发生了,因为现在对井控从上到下都很重视,井控设备都很先进人员素质也都很高,钻井队每月都要做防喷,消防,硫化氢,急救等各种演习,人员必须持证上岗(比如IADC国际井控证,HSE证,急救,消防,硫化氢证等等)对于人员的伤亡主要发生在刚入厂的新工人,和搬家安装,起下钻,下套管,安装封井器等多人配合特殊作业中。只要你加强入厂学习和虚心向老师傅请教在加上自己平时注意发生危险的可能就很小了,这和人品没关系。钻井队的低岗位是需要身体素质好点因为低岗位劳动强度大属于体力劳动工资待遇低(如钻工,场地工,泥浆工,井架工,副司钻)高岗位的劳动强度小属于技术和管理岗位工资待遇比较高(如电器师,机械师,安全官,钻井工程师,司钻,平台经理,代班队长等) 我是中石化的 兄弟还有什么问题尽管提咱是知无不言言无不尽。回答人的补充 2010-04-17 12:56 再回答一个你问的问题,但是不一定准确因为每个油田执行的标准不一样。采油是8小时工作制上8小时休息24小时休息时值班车接回采油厂休息,采油厂固定在一个地方各种配套设施比较齐全月薪2千左右。钻井是野外作业条件艰苦,危险系数大,上12小时休息12小时一般是干一个月休息15天,工资根据岗位高低定,我就以最低岗给你说,大约1300在加奖金,奖金根据打井好坏定。国外钻井队也是上12小时休息12小时一般干2月休息2月 最低岗位井架工工资月薪12000提问人的追问 2010-04-17 14:45 呵呵,谢谢兄弟那么尽力的分析那我就不客气深入了解啦这样看来采油真的很闷而且拿到手的薪水比起钻井来说差距太大了。一个石油工程本科生出去是不是没什么前途啊?到了现场能做些什么?你干这行应该时间不短了吧,据你的感受,如果选择了钻井是不是意味着放弃了很多东西,比如:城市的繁华、家人的团聚、以及很多很多-----谢谢!检举 回答人的补充 2010-04-17 15:33 钻井和采油是有区别但是要看你怎么想,想多拿钱就去钻井同时做好吃苦准备,想轻松去采油,采油如果你是单身有公寓,如果结婚了可以申请分房,采油厂就像一个镇各种设施齐全可以天天和老婆孩子在一起。现在的石油本科生还是很吃香的因为专业对口,很多机械师,电器师,钻井工程师,都不是石油专业的,石油本科生来井队一般先干3个月小班也就是钻工,然后干实习钻井工程师大约1年干工程师,如果单位不让你干钻井工程师建议你别来,钻井工程师待遇在井队排名第二是非常高的月薪20000以上(必须在国外国内所有岗位都比国外低),你可以提前和用人单位谈。我干钻井11年了国外工作5年,我的感受是选择了钻井确实放弃了很多东西,最起码你上班的这2个月见不到老婆孩子和父母,工作在野外比较枯燥,唯一欣慰的是干2月或3月可以休息2到3月待遇还可以。提问人的追问 2010-04-17 18:43 呵呵,那你早已跨入百万行列了,恭喜恭喜!你能放弃这么多,打心底里佩服!爷们!这东西是越看越感觉纠结哈,曾经老师说过井队上吃的肉啥的有时都是坏了的,这都觉得没啥,远离城市啥的也不存在,但要让几个月见不到老婆孩子父母,还真难,难上加难啊;你现在不会也是自己一人在海外吧,听说苏丹那些地方挺危险的,我们很多同学都不敢去,呵呵;听说本科毕业出去都是一年的实习期对吧,从钻工到助理工程师一般需要多久!检举 回答人的补充 2010-04-17 20:37 你们老师说的是什么时候的事啊!从我上班以来我觉得钻井的生活住宿都比以前好的多了,你们老师说的情况也有很少很少发生,国外的条件要比国内好。我 的岗位属于中等一个月才15000左右干6个月休息6个月休息时就几千块,一年下来也就10万多点。石油专业的本科生很吃香,我们油田来的大学生(专业不对口)来井队一般干3-6个月钻工,然后根据需要改机械师,电器师,工程师等,然后干助工大约一年然后转正。你是石油专业的本科生应该更快些这就看你怎么和用人单位谈。我一般是干3月休息3月,队上有网可以上网可以天天打电话,这样还好点。苏丹这边的情况确实比以前乱,以前对中国人很好,现在不行了经常有抢劫的,主要是抢你的钱物,我们井队一般没事周围住有军队和警察,我们平时不出井场的。我也是在干一段时间不来了,你想出国可以去个稳定的国家。或者等你有技术了干脆去外国石油公司干工资更高我认识的一个定向工程师月薪2万5千美元,呵呵兄弟这是后话什么都得有技术了 在说。提问人的追问 2010-04-17 21:57 嗯,有一句话:钻井苦,开发累,采油抱着妹妹睡!还真和兄弟你说的差不多!哈哈!呵呵,我的问题挺多的,希望兄弟你不要介意,主要是难得有机会遇到能这样详细解答的前辈。你也是石油工程毕业的啊?不会也是西南毕业的吧/你休息那三个月是不是可以回国啊,还可以上网,不错,呵呵、你哪个油田外派的啊,不再国外干了可以申请回国是不》?你的薪水不错了,能在国外干上几年,然后回过,还是很不错的你说的很有道理,只要有能力,到哪儿都有人要,不过前提是你要有那能力。呵呵检举 回答人的补充 2010-04-17 22:56 呵呵你懂得也不少啊!连这都知道。我不是石油大学毕业的,如果我有你的文凭早干平台经理,监督了。我们油田干三个月就回国休息三个月,休息时除了必须的学习外(大约每年15天)其它时间属于自由时间,现在都想出国干都挤破头送礼的想出来,不想来只要给单位打个招呼就可以了不用申请。这几年石油行业还是很吃香的,中国在海外投资很大急需石油专业人才(科威特KDC公司招司钻月薪都开到7000美元了,干28天休息28天,中石油,中海油招的电器师,机械师,司钻等月薪也都在30000人民币以上,干28天休息28天)我们油田的一个公司都出现了有设备没人的情况了急的局长团团转啊(我说的人才是有一定的专业技术一般干钻井3年和一定的英语基础的人) 提问人的追问 2010-04-18 09:53 呵呵,那些早晚都是你的,加油!能回国休息三个月,还不错嘛。难怪挤破头都想进去。看来现在海外还是个很大的市场,难怪中石化和我们学校弄了个国际合作办,专门从石油工程本科生中挑选,然后强化英语法语以及一些国际贸易礼仪等方面的知识。你是哪个油田的啊,现在国内那么多油田,不知道哪些油田在国外有项目检举 回答人的补充 2010-04-18 15:47 我是中原油田的,现在每个油田在海外都有项目,国家宏观调控着呢有饭大家吃,你现在的任务就是好好学好理论知识和英语到分配后加强实践,我想你的前途无量。

4. 什么疾病不能从事石油钻井工作

一般患有行动不便类的疾病不能从事石油钻井工作,例如脑血栓,高血压,低血糖,或是癌症。祝你好运。

5. 石油钻井作业中振动筛起到什么作用

振动筛
用于除去
钻井液
中的杂质,尤其是沙子,泥土。通过振动分离出来,然后通过筛子过滤,是钻井队常用的净化装置。

6. 石油钻井和井下作业那个好些

充气控压钻井过程压力影响因素分析摘要:常规钻井技术钻遇复杂地层时,钻井液安全密度窗口窄,钻井液性能可能发生剧变,压差卡钻、粘附卡钻、喷漏同层、上漏下喷和井壁垮塌等复杂问题经常发生,甚至导致钻井作业无法正常进行,增加诸多非钻井作业时间,使钻井周期和费用大幅度上升;充气控压钻井(MPD)作为一种新的钻井技术,能够降低甚至避免诸类钻井问题,结合环空多相流水力学模型,综合分析了钻井液排量、注气量、机械钻速、井口回压和井身结构等因素对MPD环空压力的影响,实现MPD环空及井底压力保持在一定的范围内准确、快速可调,从而提高钻井效率,降低作业成本。在不久的将来,控压钻井将会是一种更安全、更快、更有效的钻井技术。关键词:控压钻井;排量;压力;注气量;地层压力伴随着油气层的长期开采,国内外主力油气田大多进入开发的中后期,不同程度地面临地层压力衰竭与下降,因此造成地层坍塌密度降低,且与地层压力梯度接近,钻井过程中呈现出窄压力、甚至负压钻井液密度窗口,并由此产生漏喷同层、井壁垮塌等一系列钻井问题[1-3]。同时随着裸眼井段的增加,井底温度和压力也随之发生改变;且有多套压力体系的复杂裸眼井段,从而使钻井液性能发生剧变,卡、漏、喷及井壁垮塌等复杂问题进一步加剧,甚至导致钻井作业无法正常进行;面临这种复杂的地层,采用常规钻井装置和方法很难满足当前钻井作业需要[4-6]。因此,在今后的油气勘探中,如何在诸类储层钻进将成为国内外各大油气田增产上储的主要手段。然而,充气控压钻井—MPD(Managed PressureDrilling)作为一种新的钻井技术,使用稍高于地层压力梯度的钻井液,地面通过混合器向钻井液上水管线中适当充气,利用欠平衡设备和技术,能够方便快速调节环空钻井液当量循环密度,使井底压力保持在一定范围之内,降低或避免上述钻井问题,减少非生产作业时间。但钻井过程中,钻井液排量、注气量及井口回压等工程参数与地层压力及环空安全携岩尤为重要;文中重点考虑地层产出气与注入气在环空形成的气液两相流,利用水力学的严格推理与计算,保证了井筒环空井口的安全携岩且精确控制井底压力,对进一步深化和完善充气控压钻井的理论研究及现场应用具有重要的现实意义。1控压钻井的使用现状与基本概念Status quo and basic concept of managedpressuredrillingMPD技术在陆上钻井使用已有相当长的时间,其应用了较为先进的欠平衡设备及方法使钻井液从立管到出口形成一个闭合、承压的循环系统,实现钻井优化的一种工艺[5,7]。其意图是方便、快速调整环空和井底压力等参数,随意控制钻井作业过程中地层流体有控制地进入井筒环空,而不是通过调整钻井液密度来改变井底的压力。目前美国75%的井使用这种闭环、承压的控压钻井技术进行作业。国内陆地控压钻井技术已经在塔里木油田公司的奥陶系和南堡油田第三系地层陆续展开,避免了邻井钻井过程中发生的井下复杂情况,已取得较好的效果。控压钻井使用欠平衡的设备,就其循环系统本身来讲,属于闭环、承压的钻井液循环系统;能够满足方便、快捷地调整井底及环空压力,从而使用最短的时间来处理和满足钻井工程上的需要,使整个钻井过程中井底压力近乎保持恒定;国际钻井承包商协会(IADC)对控压钻井—MPD作了如下的定义:MPD是一种经过改进的钻井程序,可以较精确地控制整个环空井筒的压力剖面;其目的是要确定井底压力,进而来控制环空的压力剖面[5,6,8,9]。其主要技术特点是:与常规开式压力控制体系不同,MPD依靠闭合、承压的钻井液循环体系,可以更精确地控制整个环空压力剖面,使得地层流体有控制地进入环空。这种循环体系需要通过环空钻井液水力学的精确计算和模拟;主要参数包括:钻井液性能、钻井液密度、钻井液泵排量、充气量、机械钻速、岩屑类型及尺寸、岩屑与气体迟到时间,井身结构与钻具组合等。从而合理地预测、解释实施控压钻井过程中整个环空压力剖面及相应的控制压力措施。2影响井底压力的主要参数分析Effects of main parameters for bottom holepressure2.1环空两相流模型选择Modelselectionof twophaseflowinannularspace根据前人研究成果,综合分析气液两相流模型主要有以下3种:均

7. 石油钻井30db钻机是什么意思

石油钻机是指用来进行石油与天然气勘探、开发的成套钻井设备,它包括:动力系统、传动系统、起升系统、压缩空气源及气动控制系统、仪器仪表及检测系统、钻井液循环及净化系统、供电系统、液压系统、井口工具。
石油钻机的型式多样,可分为:驱动型式、传动型式、移运方式。
按驱动型式分为:柴油机驱动、电驱动、液压驱动。其中电驱动又分为:交流电驱动、直流电驱动、交流变频电驱动。
按传动型式分为:链条传动、V带传动、齿轮传动。
按移运方式分为:块装式、自行式、拖挂式。

8. 石油钻井方法有哪些

目前,世界上广泛采用钻井方法来取得地下的石油和天然气。随着石油工业的不断发展,钻井深度不断增加,油气井的建设速度也随之加快,促使钻井方法、技术和工艺得到很大改进。从已钻成的千百万口油气井的资科中可以看到变化过程:顿钻逐渐被旋转钻代替,井身结构从复杂到简单,井眼直径日趋缩小等等。

一、钻井工艺发展概况和趋势石油钻井是油田勘探和开发的重要手段。一个国家石油工业的发展速度,常与它的钻井工作量及科学技术水平紧密相关。近20年来,世界石油产量和储量剧增,钻井工作量相应地大幅度增加,钻井科学技术水平也得到了飞速发展。在此期间钻井技术发展的特点是从经验钻井进展到科学化钻井。钻井深度、斜度、区域和地区也有长足的发展。从钻浅井、中深井发展到钻深井和超深井;从钻直井和一般斜井发展到钻大斜度井和丛式井;从陆上钻井发展到近海和深海钻井;从地面条件好的地区钻井发展到条件恶劣的地区(如沙漠、沼泽和寒冷地区)钻井。在钻井技术发展的同时,设备、工具和测量仪表也得到了相应的发展。

美国钻井工作者曾将旋转钻井技术的发展进程分为四个时期:

(1)概念时期(1900—1920年)。这个时期开始把钻井和洗井两个过程结合在一起,开始使用牙轮钻头并用水泥封固套管。

(2)发展时期(1920—1948年)。这个时期牙轮钻头有所改进,提高了进尺和使用寿命。固井工艺和钻井液有了进一步的发展,同时出现了大功率的钻机。

(3)科学化钻井时期(1948—1968年)。这个时期大力开展钻井科学研究工作,钻井技术飞速发展。该时期的主要技术成就有:发展和推广了喷射钻井技术;发展了镶齿、滑动、密封轴承钻头;应用低固相、无固相不分散体系钻井液;发展了地层压力检测技术、井控技术和固控技术,提出了平衡钻井的理论及方法。

(4)自动化钻井时期(1968年至今)。这个时期发展了自动化钻机和井口自动化工具。钻井参数自动测量和计算机在钻井工程中得到广泛应用,最优化钻井和全盘计划钻井也初具规模。

目前,钻井人员一般把钻井技术发展的前两个时期称为经验钻井阶段,把后两个时期称为科学化钻井阶段。时期的划分直观地描述了钻井技术发展的过程,揭示了其发展规律。

任何一门科学和技术都有其自身的发展规律和要达到的主要目标。钻井工作是为油田勘探和开发服务的重要手段。钻井技术的发展首先要保证钻井质量,即所钻油气井要满足油气田勘探和开发的要求,要在此基础上来提高钻井速度、缩短钻井周期、降低钻井成本。

近20年来的实践证明,现代钻井工艺技术将围绕以下三个方面发展:

(1)提高钻井速度,降低生产成本;(2)保护生产层,减少油气层的污染和损害;(3)改善固井、完井技术,适应采油要求,延长油气井寿命。

新中国成立以来,我国钻井技术发展较快。特别是1978年推广喷射钻井、低固相优质钻井液、四合一牙轮钻头等新技术后,我国的钻井技术水平又有显着提高,进入了科学化的钻井阶段,但与国外先进水平相比,还存在一定的差距。为了使我国的钻井水平能满足勘探开发的需要,努力赶上世界先进水平,必须要向钻井技术进步要速度、要质量、要经济效益,为加速勘探开发步伐、不断增加油气产量作出贡献。

二、冲击钻井方法冲击钻井是一种古老的钻井方法,也是旋转钻井方法出现以前唯一的钻油气井的方法。它是将破碎岩石的工具(钢质尖头钻头)提至一定高度,借钻头本身的重力冲向井底,击碎岩石。然后捞取被击碎的岩屑,以便继续钻进。因此,冲击钻井方法又被称为顿钻。

由于冲击钻井时,破碎岩屑与清除岩屑必须间断地进行,因此钻井速度很慢,不能满足石油生产发展的需要。冲击钻井现在已基本上被旋转钻井所代替,仅在一些埋藏浅、压力低的油田还能见到。

三、旋转钻井方法提高钻速的根本途径是改变钻井方法,这正是旋转钻井法产生的原因。旋转钻井法的实质是:钻头在压力作用下吃入岩石,同时在转动力矩的作用下连续不断地破碎岩石;被破碎的岩屑由地面输入的钻井液(泥浆、水、空气等)及时带走,钻井液可以连续不断地清除岩屑。这样,一只钻头可以在井底连续钻进十几米、几十米甚至数百米后才起至地面进行更换。由于使用了钻井液,可长时间稳定井眼、控制复杂地层。旋转钻井的钻井速度高,能适应多种复杂情况,目前世界上大多使用这种方法钻油气井。旋转钻井通常也称为转盘钻。

利用钻杆和钻铤(厚壁钢管)的重力对钻头加压,钻压要使钻头能够吃入岩石。破碎岩石所需的能量是从地面通过沉重的钢性钻柱传给钻头的。起、下钻的过程比较繁琐,必须将钻柱拆卸成许多立柱,才能起出钻头;而下钻时又必须逐根接上。为了连续洗井,钻井液从转动的空心钻柱里流向井底,再带着岩屑从钻柱外部与井壁形成的环形空间返回地面。钻头钻进、清洗井底以及起、下钻所需的动力全部由安装在地面上的相应设备提供,这些机器设备总称为钻机。

现代旋转钻井的工艺过程表现为四个环节,即钻进、获取地质资料、完井和安装。

钻进环节由一系列按严格的顺序重复的工序组成:把钻柱下入井里;旋转和送进钻头使其在井底破碎岩石,同时循环钻井液;随着井筒的加深而接长钻柱;起、下钻柱以更换被磨损的钻头;洗井,净化或配制钻井液,处理复杂情况和事故等辅助作业。

为了获得全面准确的地质资料,钻井过程中不仅需要进行岩屑、钻时、钻井液录井工作,而且还要进行钻取岩心、测井等工作。通过各种地球物理测井方法,可以获得井径、井斜、方位、岩性等基本数据,掌握和了解井眼质量以及地层和油气层的某些特性。

在钻穿油气层以后,需要下入油层套管,并注入水泥以隔离油气层与其他地层,使油气顺利地流到地面上来。根据油气井生产的要求做好井底完成工作是很重要的一道工序。

从确定井位开始,就需要平整井场、挖基础坑、泥浆池、圆井等土方工程;为运输机器设备而修筑公路;铺设油、水、气管线,架设电线,以输送油、水、气和电力;打好地基以安装设备、井架等。基础工作完成后,要进行大量的井架、设备等搬运和安装工作,还需做好开钻前的一切准备工作,如检查机器设备、试车、固定导管、钻鼠洞、调配钻井液、接好钻具等。

旋转钻井过程中,驱动钻柱旋转、克服钻柱与井壁的摩擦消耗了部分能量。为了减少这些无益的能量损失,1940年前后出现了井下动力钻井方法。井下动力钻井所用设备与旋转钻井基本相同,只是钻头不再由转盘带动旋转,而是由井下动力钻具直接驱动。典型的井下动力钻具是涡轮钻具,因此井下动力钻井又常称为涡轮钻井。目前,井下动力钻井在定向钻井技术中得到了广泛的应用。

近年来,一些工业发达国家还竞相开展了热力钻井、高压冲蚀钻井、等离子射流钻井和激光钻井等新型钻井方法的研究。随着科学技术的进步,新的钻井方法还将不断涌现,钻井工程也必将进入一个全新的科学化时期。

四、井身结构井身结构是油气井全部基本数据的总称。它包括以下数据:从开钻到完钻所用的钻头、钻柱尺寸和钻柱长度;套管的层次、直径;各层套管的下入深度、钢级和壁厚;各层套管注水泥的数据。由此可见,井身结构是全部钻井过程计划和施工的重要依据。图5-1为井身结构的示意图。

图5-1井身结构

首先下入长度约4~6m的短套管,也称导管,用于加固地表以免被钻井液冲毁,保护井口完整。同时将循环的钻井液导入泥浆净化系统内。

第二次下入的套管叫表层套管,用于封隔地表不稳定的疏松地层或水层、安装井口防喷器。一般深度为40~60m,有时可达500~600m。

当裸眼(未被套管隔离的井眼)长度超过2000~3000m或者地层剖面中存在高、低压油层、气层、水层和极不稳定的地层时,钻进过程中为避免发生工程事故需要下入中间套管,又叫技术套管。目的是封隔复杂地层,防止喷、漏、卡、塌等恶性事故发生,保证安全钻井。技术套管的层次和下入的深度根据地质和钻井条件确定。

最后下入的套管叫油层套管,用于采油、采气或者向生产层注水、注气,封隔油层、气层和水层,保证油气井正常生产。油层套管的下入深度取决于井底的完成方法。油层套管一般从井口下到生产层底部或者只从生产层顶部下到底部。实际工作中对部分下入的油层套管,根据作用取不同的名称,如尾管、筛管、滤管以及衬管等。

井身结构是由钻井方法、钻井目的、地质条件与钻井技术水平决定的。周密考虑各种影响因素,制定合理的井身结构,是保证高速度钻井与油气井投产后正常产出的关键。

综上所述,现代石油钻井工程是一项复杂的系统工程。由多工序、多工种联合作业,需要各种先进的科学技术和生产组织管理水平。

9. 去石油钻井队当一名钻井工人如何

这个行业是夕阳产业,如果您还年轻,您不是生活所迫,就不要进来了。若是生活所迫,而且能吃苦耐劳,胆大心细,身体素质过硬,倒不失是一个不错的选择,毕竟在起点上就会有相对较高的收入(约5万往上每年)。石油钻井是整个石油系统中最艰苦的行业,属于服务商,也就是乙方。
工作性质以体力劳动为主,至少有一半时间是相对激烈的,特别需要集中精力,防止伤亡事故。工作地点以野外或者海上为主,不适合性格内向,有抑郁倾向的人群。因为钻井队需要经常性搬家,起居都是以铁皮集装箱为主,陆地条件相对较差。休息一般是轮班制,一般每天工作8~12小时,两班或者三班倒换;假期一般是连续上班1个月,回家休息半个月或者一个月,无国家法定假日,但有加班费。
钻工是钻井队最低级的岗位,脏活重活都会有,待遇也是最低的,目前国内陆地约200~300元一天,海上稍高。因为是基础岗位,所以要学习的东西还是挺多的,一般半年多才能够熟练上手,如果有文化就可以更快晋升到井架工,然后副司钻,司钻,队长。这个过程,对于大学生来说一般需要5年左右。国内队长的年收入在22~40万左右。
钻井行业最大的风险就是安全事故,包括人员伤亡,井口失控,火灾爆炸,海上还可能人员落水,直升机空难等等。相对其他工业单位,钻井队事故发生概率是比较高的,所以如果有的选,尽量去安全管理严格的公司或者井队。目前国内海上作业相对陆地,安全管理体系更加完善。
综上,作为80年后,因生活所迫加入钻井行业的内部人士,我建议您如果有别的选择,还是不要来了。

10. 石油钻井技术

《中国国土资源报》2007年1月29日3版刊登了“新型地质导向钻井系统研制成功”的消息。这套系统由3个子系统组成:新型正脉冲无线随钻测斜系统、测传马达及无线接收系统、地面信息处理与决策系统。它具有测量、传输和导向三大功能。在研制过程中连续进行了4次地质导向钻井实验和钻水平井的工业化应用,取得成功。这一成果的取得标志着我国在定向钻井技术上取得重大突破。

2.3.1.1 地质导向钻井技术

地质导向钻井技术是20世纪90年代发展起来的前沿钻井技术,其核心是用随钻定向测量数据和随钻地层评价测井数据以人机对话方式来控制井眼轨迹。与普通的定向钻井技术不同之处是,它以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹,而不是按预先设计的井眼轨迹进行钻井。地质导向钻井技术能使井眼轨迹避开地层界面和地层流体界面始终位于产层内,从而可以精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。实现地质导向钻井的几项关键技术是随钻测量、随钻测井技术,旋转导向闭环控制系统等。

随钻测量(MWD)的两项基本任务是测量井斜和钻井方位,其井下部分主要由探管、脉冲器、动力短节(或电池筒)和井底钻压短节组成,探管内包含各种传感器,如井斜、方位、温度、震动传感器等。探管内的微处理器对各种传感器传来的信号进行放大并处理,将其转换成十进制,再转换成二进制数码,并按事先设定好的编码顺序把所有数据排列好。脉冲器用来传输脉冲信号,并接受地面指令。它是实现地面与井下双向通讯并将井下资料实时传输到地面的唯一通道。井下动力部分有锂电池或涡轮发电机两种,其作用是为井下各种传感器和电子元件供电。井底钻压短节用于测定井底钻压和井底扭矩。

随钻测井系统(LWD)是当代石油钻井最新技术之一。Schlumberger公司生产的双补偿电阻率仪CDR和双补偿中子密度仪CDN两种测井系统代表了当今随钻测井系统的最高水平。CDR和CDN可以单独使用也可以两项一起与MWD联合使用。LWD的CDR系统用电磁波传送信息,整套系统安装在一特制的无磁钻铤或短节内。该系统主要包括电池筒、伽马传感器、电导率测量总成和探管。它主要测量并实时传输地层的伽马曲线和深、浅电阻率曲线。对这些曲线进行分析,可以马上判断出地层的岩性并在一定程度上判断地层流体的类型。LWD的CDN系统用来测量地层密度曲线和中子孔隙度曲线。利用这两种曲线可以进一步鉴定地层岩性,判断地层的孔隙度、地层流体的性质和地层的渗透率。

旋转导向钻井系统(Steerable Rotary Drilling System)或旋转闭环系统(Rotary Closed Loop System,RCLS)。常规定向钻井技术使用导向弯外壳马达控制钻井方向施工定向井。钻进时,导向马达以“滑行”和“旋转”两种模式运转。滑行模式用来改变井的方位和井斜,旋转模式用来沿固定方向钻进。其缺点是用滑行模式钻进时,机械钻速只有旋转模式钻进时的50%,不仅钻进效率低,而且钻头选择受到限制,井眼净化效果及井眼质量也差。旋转导向闭环钻井系统完全避免了上述缺点。旋转导向钻井系统的研制成功使定向井钻井轨迹的控制从借助起下钻时人工更换钻具弯接头和工具面向角来改变方位角和顶角的阶段,进入到利用电、液或泥浆脉冲信号从地面随时改变方位角和顶角的阶段。从而使定向井钻井进入了真正的导向钻井方式。在定向井钻井技术发展过程中,如果说井下钻井马达的问世和应用使定向钻井成为现实的话,那么可转向井下钻井马达的问世和应用则大大提高了井眼的控制能力和自动化水平并减少了提下钻次数。旋转导向钻井系统钻井轨迹控制机理和闭环系统如图2.5所示。

目前从事旋转导向钻井系统研制的公司有:Amoco、Camco、Baker Hughes Inteq、Cambridge Drilling Automation以及DDD Stabilizers等。这些公司的旋转导向闭环钻井系统按定向方法又可分为自动动力定向和人工定向。自动动力定向一般由确定钻具前进方向的测量仪表、动力源和调节钻具方向的执行机构组成。人工定向系统定向类似于导向马达定向方法,需要在每次连接钻杆时进行定向。两种定向系统的定向控制原理都是通过给钻头施加直接或间接侧向力使钻头倾斜来实现的(图2.6)。按具体的导向方式又可划分为推靠式和指向式两种。地质导向钻井技术使水平钻井、大位移钻井、分支井钻井得到广泛应用。大位移井钻井技术和多分支井钻井技术代表了水平钻井技术的最新成果水平。

图2.5 旋转导向闭环系统

(1)水平井钻井技术

目前,国外水平钻井技术已发展成为一项常规技术。美国的水平井技术成功率已达90%~95%。用于水平井钻进的井下动力钻具近年来取得了长足进步,大功率串联马达及加长马达、转弯灵活的铰接式马达以及用于地质导向钻井的仪表化马达相继研制成功并投入使用。为满足所有导向钻具和中曲率半径造斜钻具的要求,使用调角度的马达弯外壳取代了原来的固定弯外壳;为获得更好的定向测量,用非磁性马达取代了磁性马达。研制了耐磨损、抗冲击的新型水平井钻头。

图2.6 旋转导向钻井系统定向轨迹控制原理

(2)大位移井钻井技术

大位移井通常是指水平位移与井的垂深之比(HD/TVD)≥2的井。大位移井顶角≥86°时称为大位移水平井。HD/TVD≥3的井称为高水垂比大位移井。大位移井钻井技术是定向井、水平井、深井、超深井钻井技术的综合集成应用。现代高新钻井技术,随钻测井技术(LWD)、旋转导向钻井系统(SRD)、随钻环空压力测量(PWD)等在大位移井钻井过程中的集成应用,代表了当今世界钻井技术的一个高峰。目前世界上钻成水平位移最大的大位移井,水平位移达到10728m,斜深达11287m,该记录是BP阿莫科公司于1999年在英国Wytch Farm油田M-16井中创造的(图2.7所示)。三维多目标大位移井也有成功的例子。如挪威Gullfalks油田B29大位移井,就是将原计划用2口井开发该油田西部和北部油藏的方案改为一口井开采方案后钻成的。为了钻成这口井,制定了一套能够钻达所有目标并最大限度地减少摩阻和扭矩的钻井设计方案。根据该方案,把2630m长的水平井段钻到7500m深度,穿过6个目标区,总的方位角变化量达160°。

图2.7 M-16井井身轨迹

我国从1996年12月开始,先后在南海东部海域油田进行了大位移井开发试验,截至2005年底,已成功钻成21口大位移井,其中高水垂比大位移井5口。为开发西江24-1含油构造实施的8口大位移井,其井深均超过8600m,水平位移都超过了7300m,水垂比均大于2.6,其中西江24-3-A4井水平位移达到了8063m,创造了当时(1997年)的大位移井世界纪录。大位移井钻井涉及的关键技术有很多,国内外目前研究的热点问题包括:钻井设备的适应性和综合运用能力、大斜度(大于80°)长裸眼钻进过程中井眼稳定和水平段延伸极限的理论分析与计算、大位移井钻井钻具摩擦阻力/扭矩的计算和减阻、成井过程中套管下入难度大及套管磨损严重等。此外大位移井钻井过程中的测量和定向控制、最优的井身剖面(结构)设计、钻柱设计、钻井液性能选择及井眼净化、泥浆固控、定向钻井优化、测量、钻柱振动等问题也处在不断探索研究之中。

(3)分支井钻井技术

多分支井钻井技术产生于20世纪70年代,并于90年代随着中、小曲率半径水平定向井钻进技术的发展逐渐成熟起来。多分支井钻井是水平井技术的集成发展。多分支井是指在一个主井眼(直井、定向井、水平井)中钻出若干进入油(气)藏的分支井眼。其主要优点是能够进一步扩大井眼同油气层的接触面积、减小各向异性的影响、降低水锥水串、降低钻井成本,而且可以分层开采。目前,全世界已钻成上千口分支井,最多的有10个分支。多分支井可以从一个井眼中获得最大的总水平位移,在相同或不同方向上钻穿不同深度的多层油气层。多分支井井眼较短,大部分是尾管和裸眼完井,而且一般为砂岩油藏。

多分支井最早是从简单的套管段铣开窗侧钻、裸眼完井开始的。因其存在无法重入各个分支井和无法解决井壁坍塌等问题,后经不断研究探索,1993年以来预开窗侧钻分支井、固井回接至主井筒套管技术得到推广应用。该技术具有主井筒与分支井筒间的机械连接性、水力完整性和选择重入性,能够满足钻井、固井、测井、试油、注水、油层改造、修井和分层开采的要求。目前,国外常用的多分支系统主要有:非重入多分支系统(NAMLS),双管柱多分支系统(DSMLS),分支重入系统(LRS),分支回接系统(LTBS)。目前国外主要采用4种方式钻多分支井:①开窗侧钻;②预设窗口;③裸眼侧钻;④井下分支系统(Down Hole Splitter System)。

2.3.1.2 连续管钻井(CTD)技术

连续管钻井技术又叫柔性钻杆钻井技术。开始于20世纪60年代,最早研制和试用这一技术钻井的有法国、美国和匈牙利。早期法国连续管钻进技术最先进,1966年投入工业性试验,70年代就研制出各种连续管钻机,重点用于海洋钻进。当时法国制造的连续管单根长度达到550m。美国、匈牙利制造的连续管和法国的类型基本相同,单根长度只有20~30m。

早期研制的连续管有两种形式。一种是供孔底电钻使用,由4层组成,最内层为橡胶或橡胶金属软管的心管,孔底电机动力线就埋设在心管内;心管外是用2层钢丝和橡胶贴合而成的防爆层;再外层是钢丝骨架层,用于承受拉力和扭矩;最外层是防护胶层,其作用是防水并保护钢丝。另一种是供孔底涡轮钻具使用的,因不需要埋设动力电缆,其结构要比第一种简单得多。第四届国际石油会议之后,美国等西方国家把注意力集中在发展小井眼井上,限制了无杆电钻的发展。连续管钻井技术的研究也放慢了脚步。我国于20世纪70年代曾开展无杆电钻和连续管钻井技术的研究。勘探所与青岛橡胶六厂合作研制的多种规格的柔性钻杆,经过单项性能试验后,于1975年初步用于涡轮钻。1978年12月成功用于海上柔性钻杆孔底电钻,并建造了我国第一台柔杆钻机钻探船。1979~1984年勘探所联合清华大学电力工程系、青岛橡胶六厂研究所和北京地质局修配厂共同研制了DRD-65型柔管钻机和柔性钻杆。DRD-65型柔管钻机主要有柔性钻杆、Φ146mm潜孔电钻、钻塔、柔杆绞车及波浪补偿器、泥浆泵、电控系统和液控系统等部分组成。研制的柔性钻杆主要由橡胶、橡胶布层、钢丝绳及动力线组成。拉力由柔杆中的钢丝骨架层承担,钢丝绳为0.7mm×7股,直径2.1mm,每根拉力不小于4350N,总数为134根,计算拉力为500kN,试验拉力为360kN。钻进过程中,柔性钻杆起的作用为:起下钻具、承受反扭矩、引导冲洗液进入孔底、通过设于柔性钻杆壁内的电缆向孔底电钻输送电力驱动潜孔电钻运转、向地表传送井底钻井参数等。

柔性钻杆性能参数为:内径32mm;抗扭矩不小于1030N·m;外径85~90mm;单位质量13kg/m;抗内压(工作压力)40kg/cm2,曲率半径不大于0.75m,抗外压不小于10kg/cm2;弯曲度:两弯曲形成的夹角不大于120°;额定拉力1000kN;柔杆内埋设动力导线3组,每组15mm2,信号线二根;柔杆单根长度为40、80m两种规格。

Φ146mm型柔杆钻机由Φ127mm电动机、减速器、液压平衡器和减震器组成。动力是潜孔电钻,它直接带动钻头潜入孔底钻井。Φ146mm孔底电钻是外通水式,通水间隙宽5mm,通水横断面积为2055mm2

与常规钻井技术相比,连续管钻井应用于石油钻探具有以下优点:欠平衡钻井时比常规钻井更安全;因省去了提下钻作业程序,可大大节省钻井辅助时间,缩短作业周期;连续管钻井技术为孔底动力电钻的发展及孔底钻进参数的测量提供了方便条件;在制作连续管时,电缆及测井信号线就事先埋设在连续管壁内,因此也可以说连续管本身就是以钢丝为骨架的电缆,通过它可以很方便地向孔底动力电钻输送电力,也可以很方便地实现地面与孔底的信息传递;因不需拧卸钻杆,因此在钻进及提下钻过程中可以始终保持冲洗液循环,对保持井壁稳定、减少孔内事故意义重大;海上钻探时,可以补偿海浪对钻井船的漂移影响;避免了回转钻杆柱的功率损失,可以提高能量利用率,深孔钻进时效果更明显。正是由于连续管钻井技术有上述优点,加之油田勘探需要以及相关基础工业技术的发展为连续管技术提供了进一步发展的条件,在经过了一段时间的沉寂之后,20世纪80年代末90年代初,连续管钻井技术又呈现出飞速发展之势。其油田勘探工作量年增长量达到20%。连续管钻井技术研究应用进展情况简述如下。

1)数据和动力传输热塑复合连续管研制成功。这种连续管是由壳牌国际勘探公司与航空开发公司于1999年在热塑复合连续管基础上开始研制的。它由热塑衬管和缠绕在外面的碳或玻璃热塑复合层组成。中层含有3根铜质导线、导线被玻璃复合层隔开。碳复合层的作用是提供强度、刚度和电屏蔽。玻璃复合层的作用是保证强度和电隔离。最外层是保护层。这种连续管可载荷1.5kV电压,输出功率20kW,传输距离可达7km,耐温150℃。每根连续管之间用一种特制接头进行连接。接头由一个钢制的内金属部件和管子端部的金属环组成。这种连续管主要用于潜孔电钻钻井。新研制的数据和动力传输连续管改变了过去用潜孔电钻钻井时,电缆在连续管内孔输送电力影响冲洗液循环的缺点。

2)井下钻具和钻具组合取得新进展。XL技术公司研制成功一种连续管钻井的电动井下钻具组合。该钻具组合主要由电动马达、压力传感器、温度传感器和震动传感器组成。适用于3.75in井眼的电动井下马达已交付使用。下一步设想是把这种新型电动马达用于一种新的闭环钻井系统。这种电动井下钻具组合具有许多优点:不用钻井液作为动力介质,对钻井液性能没有特殊要求,因而是欠平衡钻井和海上钻井的理想工具;可在高温下作业,振动小,马达寿命长;闭环钻井时借助连续管内设电缆可把测量数据实时传送到井口操纵台,便于对井底电动马达进行灵活控制,因而可使钻井效率达到最佳;Sperry sun钻井服务公司研制了一种连续管钻井用的新的导向钻具组合。这种钻具组合由专门设计的下部阳螺纹泥浆马达和长保径的PDC钻头组成。长保径钻头起一个近钻头稳定器的作用,可以大幅度降低振动,提高井眼质量和机械钻速。泥浆马达有一个特制的轴承组和轴,与长保径钻头匹配时能降低马达的弯曲角而不影响定向性能。在大尺寸井眼(>6in)中进行的现场试验证明,导向钻具组合具有机械钻速高、井眼质量好、井下振动小、钻头寿命长、设备可靠性较高等优点。另外还研制成功了一种连续软管欠平衡钻井用的绳索式井底钻具组合。该钻具组合外径为in上部与外径2in或in的连续管配用,下部接钻铤和in钻头。该钻具组合由电缆式遥控器、稳定的MWD仪器、有效的电子定向器及其他参数测量和传输器件组成。电缆通过连续管内孔下入孔底,能实时监测并处理工具面向角、钻井顶角、方位角、自然伽马、温度、径向振动频率、套管接箍定位、程序状态指令、管内与环空压差等参数。钻具的电子方位器能在钻井时在导向泥浆马达连续旋转的情况下测量并提供井斜和方位两种参数。

其他方面的新进展包括:连续管钻井技术成功用于超高压层侧钻;增加连续管钻井位移的新工具研制成功;连续管钻井与欠平衡钻井技术结合打水平井取得好效果;适于连续管钻井的混合钻机研制成功;连续管钻井理论取得新突破。

2.3.1.3 石油勘探小井眼钻井技术

石油部门通常把70%的井段直径小于177.8mm的井称为小井眼井。由于小井眼比传统的石油钻井所需钻井设备小且少、钻探耗材少、井场占地面积小,从而可以节约大量勘探开发成本,实践证明可节约成本30%左右,一些边远地区探井可节约50%~75%。因此小井眼井应用领域和应用面越来越大。目前小井眼井主要用于:①以获取地质资料为主要目的的环境比较恶劣的新探区或边际探区探井;②600~1000m浅油气藏开发;③低压、低渗、低产油气藏开发;④老油气田挖潜改造等。

2.3.1.4 套管钻井技术

套管钻井就是以套管柱取代钻杆柱实施钻井作业的钻井技术。不言而喻套管钻井的实质是不提钻换钻头及钻具的钻进技术。套管钻井思想的由来是受早期(18世纪中期钢丝绳冲击钻进方法用于石油勘探,19世纪末期转盘回转钻井方法开始出现并用于石油钻井)钢丝绳冲击钻进(顿钻时代)提下钻速度快,转盘回转钻进井眼清洁且钻进速度快的启发而产生的。1950年在这一思想的启发下,人们开始在陆上钻石油井时,用套管带钻头钻穿油层到设计孔深,然后将管子固定在井中成井,钻头也不回收。后来,Sperry-sun钻井服务公司和Tesco公司根据这一钻井原理各自开发出套管钻井技术并制定了各自的套管钻井技术发展战略。2000年,Tesco公司将4.5~13.375in的套管钻井技术推向市场,为世界各地的油田勘探服务。真正意义的套管钻井技术从投放市场至今还不到10年时间。

套管钻井技术的特点和优势可归纳如下。

1)钻进过程中不用起下钻,只利用绞车系统起下钻头和孔内钻具组合,因而可节省钻井时间和钻井费用。钻进完成后即等于下套管作业完成,可节省完井时间和完井费用。

2)可减少常规钻井工艺存在的诸如井壁坍塌、井壁冲刷、井壁键槽和台阶等事故隐患。

3)钻进全过程及起下井底钻具时都能保持泥浆连续循环,有利于防止钻屑聚集,减少井涌发生。套管与井壁之间环状间隙小,可改善水力参数,提高泥浆上返速度,改善井眼清洗效果。

套管钻井分为3种类型:普通套管钻井技术、阶段套管或尾管钻井技术和全程套管钻井技术。普通套管钻井是指在对钻机和钻具做少许改造的基础上,用套管作为钻柱接上方钻杆和钻头进行钻井。这种方式主要用于钻小井眼井。尾管钻井技术是指在钻井过程中,当钻入破碎带或涌水层段而无法正常钻进时,在钻柱下端连接一段套管和一种特制工具,打完这一段起出钻头把套管留在井内并固井的钻井技术。其目的是为了封隔破碎带和水层,保证孔内安全并维持正常钻进。通常所说的套管钻井技术是指全程套管钻井技术。全程套管钻井技术使用特制的套管钻机、钻具和钻头,利用套管作为水利通道,采用绳索式钻井马达作业的一种钻井工艺。目前,研究和开发这种钻井技术的主要是加拿大的Tesco公司,并在海上进行过钻井,达到了降低成本的目的。但是这种钻井技术目前仍处于研究完善阶段,还存在许多问题有待研究解决。这些问题主要包括:①不能进行常规的电缆测井;②钻头泥包问题严重,至今没有可靠的解决办法;③加压钻进时,底部套管会产生横向振动,致使套管和套管接头损坏,目前还没有找到解决消除或减轻套管横向振动的可靠方法;④由于套管钻进不使用钻铤,加压困难,所以机械钻速低于常规钻杆钻井;部分抵消了套管钻进提下钻节省的时间;⑤套管钻井主要用于钻进破碎带和涌水地层,其应用范围还不大。

我国中石油系统的研究机构也在探索研究套管钻井技术,但至今还没有见到公开报道的成果。目前,套管钻井技术的研究内容,除了研制专用套管钻机和钻具外,重点针对上述问题开展。一是进行钻头的研究以解决钻头泥包问题;二是研究防止套管横向振动的措施;三是研究提高套管钻井机械钻速的有效办法;四是研究套管钻井固井办法。

套管钻井应用实例:2001年,美国谢夫隆生产公司利用加拿大Tesco公司的套管钻井技术在墨西哥湾打了2口定向井(A-12和A-13井)。两井成井深度分别为3222×30.48cm和3728×30.48cm。为了进行对比分析,又用常规方法打了一口A-14井,结果显示,同样深度A-14井用时75.5h,A-13井用时59.5h。表层井段钻速比较,A-12 井的平均机械钻速为141ft/h,A-13井为187ft/h,A-14井为159ft/h。这说明套管钻井的机械钻速与常规方法机械钻速基本相同。但钻遇硬地层后套管钻井,钻压增加到6.75t,致使扩眼器切削齿损坏,钻速降低很多。BP公司用套管钻井技术在怀俄明州钻了5口井。井深为8200~9500ft,且都是从井口钻到油层井段。钻进过程中遇到了钻头泥包和套管振动问题。

此外,膨胀套管技术也是近年来发展起来的一种新技术,主要用于钻井过程中隔离漏失、涌水、遇水膨胀缩经、破碎掉块易坍塌等地层以及石油开采时油管的修复。勘探所与中国地质大学合作已立项开展这方面的研究工作。

2.3.1.5 石油钻机的新发展

国外20世纪60年代末研制成功了AC-SCR-DC电驱动钻机,并首先应用于海洋钻井。由于电驱动钻机在传动、控制、安装、运移等方面明显优于机械传动钻机,因而获得很快的发展,目前已经普遍应用于各型钻机。90年代以来,由于电子器件的迅速发展,直流电驱动钻机可控硅整流系统由模拟控制发展为全数字控制,进一步提高了工作可靠性。同时随着交流变频技术的发展,交流变频首先于90年代初成功应用于顶部驱动装置,90年代中期开始应用于深井石油钻机。目前,交流变频电驱动已被公认为电驱动钻机的发展方向。

国内开展电驱动钻机的研究起步较晚。兰州石油化工机器厂于20世纪80年代先后研制并生产了ZJ60D型和ZJ45D型直流电驱动钻机,1995年成功研制了ZJ60DS型沙漠钻机,经应用均获得较好的评价。90年代末期以来,我国石油系统加大钻机的更新改造力度,电驱动钻机取得了较快发展,宝鸡石油机械厂和兰州石油化工机器厂等先后研制成功ZJ20D、ZJ50D、ZJ70D型直流电驱动钻机和ZJ20DB、ZJ40DB型交流变频电驱动钻机,四川油田也研制出了ZJ40DB交流变频电驱动钻机,明显提高了我国钻机的设计和制造水平。进入21世纪,辽河油田勘探装备工程公司自主研制成功了钻深能力为7000m的ZJ70D型直流电驱动钻机。该钻机具有自动送钻系统,代表了目前我国直流电驱动石油钻机的最高水平,整体配置是目前国内同类型钻机中最好的。2007年5月已出口阿塞拜疆,另两部4000m钻机则出口运往巴基斯坦和美国。由宝鸡石油机械有限责任公司于2003年研制成功并投放市场的ZJ70/4500DB型7000m交流变频电驱动钻机,是集机、电、数字为一体的现代化钻机,采用了交流变频单齿轮绞车和主轴自动送钻技术和“一对一”控制的AC-DC-AC全数字变频技术。该型钻机代表了我国石油钻机的最新水平。凭借其优良的性能价格比,2003年投放市场至今,订货已达83台套。其中美国、阿曼、委内瑞拉等国石油勘探公司订货达42台套。在国内则占领了近2~3年来同级别电驱动钻机50%的市场份额。ZJ70/4500DB型钻机主要性能参数:名义钻井深度7000m,最大钩载4500kN,绞车额定功率1470kW,绞车和转盘挡数I+IR交流变频驱动、无级调速,泥浆泵型号及台数F-1600三台,井架型式及有效高度K型45.5m,底座型式及台面高度:双升式/旋升式10.5m,动力传动方式AC-DC-AC全数字变频。