钻井技术论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇钻井技术论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

大位移井钻井在目前属于高精尖的钻井工艺，是一项结合水平井和定位井技术的综合系统工程，该技术存在很多技术难点，随着大位移井钻井设计理论的不断优化，国产化配套技术的不断发展，已经掌握了相关的研究方法，存在的技术难点也被相继攻克，现阶段国内浅海区域的油田对该项技术的应用已经成熟，而且取得了很好的经济效益。

2.地质导向钻井技术的特点及应用现状

导向工具结合地质导向仪器便形成了地质导向钻井技术，这实际上就是在导向钻井技术的基础上发展起来的，将测井和钻井技术与油藏工程技术合为一体，实现了随钻控制的效果。由于带有电阻率等地质参数以及其他辅助参数，该技术不仅具备了对储层特性、地层构造的判断能力以及钻头轨迹的控制能力，还大大提高了钻井的采收率和成功率，有效地降低了钻井成本。

3.连续管和套管钻井技术的特点及应用现状

目前，国内对连续管钻井技术进行了改进，在防喷器上安装了环形橡胶，这种密封环空的设计为欠平衡压力钻井的实现创造了一定的条件，且有效防止了对地层的伤害，不仅保证了欠平衡压力钻井作业的顺利进行，也对油气层起到了保护作用。连续管钻井技术在应用时无需停泵，确保了钻井液的连续循环，避免接单根而引发井喷事故，非常适合老井侧钻和加深、小眼井钻井等应用，由于无需过多设备，占地面积比较小，也常被应用于受条件限制的海上平台或地面作业。套管钻井实际上就是将下套管与钻井合并在一起，变成了一个作业过程，避免了常规的井下钻作业，能够有效改善水力参数和清洗井筒状况，提高环控上返速度。

篇（2）

 

要想在天然气水合物赋存地层钻井(进)时获得安全可持续的钻井作业环境和保证钻井质量，就必须控制水合物大量分解和再生，而控制的核心又在于对钻进过程中井内温度、压力的掌握和控制。钻井离不开钻井液，钻井液是实施井内温度和压力控制的主要途径，是实现上述目标的关键。论文大全，发展现状。针对天然气水合物赋存地层钻井特点和由水合物形成与分解所引发的主要钻井问题，常采取三种控制方式进行处理:分解抑制、生成抑制和诱发分解。

一、分解抑制

分解抑制主要是对钻进过程中所钻地层的水合物以及进入钻进体系的水合物分解进行抑制，使进入钻进体系的气量得以控制，结合生成抑制和诱发分解而保证钻进过程的安全与顺利。只要将水合物的温度压力条件控制在水合物温度和压力的相平衡稳定条件之内，就能够控制水合物的分解。论文大全，发展现状。目前，在钻进过程中抑制水合物分解主要通过压力控制、温度控制和化学稳定控制。

压力控制主要通过增加钻井液密度而提高孔底的静水压力，但是由于较小的温度变化需要较高的压力增加才能维持水合物的稳定，所以增加钻井液密度抑制水合物分解的能力是有限的。此外，钻井液密度增加会引起钻井液的漏失和失水量的加剧，护壁性能得不到有效的保证，从而有大量气体进入地层，进而影响钻井液的性能。为此，必须增加较多的套管柱，而这就提高了钻进成本。温度控制主要是对钻井液进行冷却，使其冷却至尽可能低的温度。钻井液的冷却通过地面钻井液池中的热交换器实现，另外采用孔底马达也有助于保持低的钻井液温度。不过在低温下还要考虑以下情况:首先，就要考虑低温下钻井液的相关总体性能，如流动性能、抗冻性能、失水控制，其次，还要考虑低温下的抑制剂的抑制性能以及钻井液中各种成分的相互影响。通常，当温度降低时，钻井液的粘度上升，这就会对钻井液的相关的总体性能造成很大的影响，因此，过分降低温度未必合适，而这可以通过添加合适的适量添加剂得以改善。

上述两种控制对水合物分解的抑制作用是有限的，因此，国外专家通过一系列的实验之后，发现了在钻井液中加入一定量的化学试剂(包括卵磷脂、多聚物或PVP等)之后抑制性得到增强。这些化学试剂通过吸附作用吸附于出露水合物的表面，结合钻井液泥皮形成多聚物的网格层，减少水合物和钻井液的接触，而且还能阻止分解产生的气体大量且快速地进入钻井液中，从而减缓水合物的分解速度。与此同时，还可使已分解出的自由水和气体迅速形成水合物，堵塞网格层的空隙从而控制气体的扩散。论文大全，发展现状。

二、生成抑制

生成抑制主要是指钻进系统中水合物的形成，它与分解抑制相互配合应用。生成抑制主要通过控制水合物形成的要素和改变水合物的相平衡稳定条件来实现。

由于水的存在对于钻井液系统的稳定和性能非常重要，因此，控制水合物形成的主要要素是指对钻进系统中水合物形成所需的气体的控制，而相关的解决途径就是断源限流。断源是指切断形成气体的来源，当水合物分解得到很好的抑制时，就使得形成水合物的气体来源得到控制，进而抑制水合物的生成。而限流就是尽可能地减少气体的侵入，这主要通过调节钻井液的密度以提高相应的静水压力和加入合适的添加剂改善泥皮的性能减少气体的进入，最终达到抑制水合物的生成。

从天然气水合物的相平衡稳定条件可以知道，只要使游离的甲烷气的温度、压力达不到生成条件，就能够抑制水合物的生成，即提高温度和/或降低压力。由于钻进水合物赋存地层的特殊性，即钻井液的温度较低，而且水合物的分解抑制需要较高压力，因此，改变水合物的相平衡稳定条件时，一般不考虑升高温度和降低压力，主要考虑加入合适的抑制剂改变水合物的相平衡稳定条件。论文大全，发展现状。一般采用的方法是，在钻井液中加入适当的抑制剂(NaCI等盐类、乙醇、乙二醇、丙三醇等)，改变水合物的相平衡稳定条件，使其相平衡曲线向左移动，从而抑制水合物的生成。论文大全，发展现状。国外的试验和实践表明，在对钻井液的流变特性和漏失特性影响不大的情况下:乙二醇衍生物、乙二醇衍生物混合物、盐类与醇的混合物等抑制剂可以有效抑制钻井液中水合物的形成，钻井液中的膨润土对水合物的形成也有影响。

三、诱发分解

诱发分解主要通过往钻井液中添加抑制剂改变水合物的相平衡稳定条件，所解决的钻进过程中问题有:一是钻进管路中所形成的水合物堵塞:二是钻进过程中进入钻进体系的水合物的部分分解;三是当采用分解容许法钻进时，保证钻出的水合物块体在上返过程充分分解，以免堵塞管路，并获得全部水合物的分解气体样品。

之前所介绍的能有效防止钻进过程中天然气水合物再生成的抑制剂都能用于钻进管路中形成水合物的解堵，有时需要利用旁孔注入方法注入含抑制剂的钻井液。另外，聚环氧烷烃、氨基酸、氨基磺酸盐、单糖、甲基葡糖昔、甲基葡糖胺、双糖、果糖等也很有效。不同钻进过程对进入钻进体系的水合物的分解控制的要求不一样。对于通常的钻进方法，要求所进入的大块水合物部分分解，而后以小块岩屑的形式为钻井液所携带并排出，这主要通过添加相关的化学试剂。而当采用分解容许法钻进时，采用低密度钻井液(有时也适量加入上述抑制剂)诱发水合物分解(这种分解是被控制的，例如在起下钻、换钻头、测井时则需增加钻井液浓度，抑制水合物的分解)，在气体进入钻井液后，随钻井液循环到地面并被分离出来。该方法的可行性需要考虑钻井液循环过程中水合物形成的可能性、钻井液的循环速度和温度、发生井喷的可能性、孔(井)底水合物分解的可控制程度、地层特性等。

可见，上述三种方法都需要通过钻井液来实现，与钻井液的各项性能密不可分。

四、常规油气钻井液研究现状

随着世界石油天然气工业的迅速发展，钻井技术对钻井液提出了更高、更新的要求，特别是在钻井液技术发展受到环保政策及法律、法规限制的情况下，研究满足钻井工程技术和环境保护需要的新型钻井液体系更显得非常必要。论文大全，发展现状。国内外钻井工作者均在竞相研究开发新的环保型钻井液体系，包括聚合醇钻井液体系、多元醇钻井液体系、合成基钻井液体系、烷基葡萄糖普钻井液体系、甲酸盐钻井液体系和硅酸盐钻井液体系等。

参考文献：

[1]梁武东,刘小静.新型天然气水合物抑制剂的研究进展[J]内江科技,2009,(11).

篇（3）

 

1 前言

设备是企业的重要支柱之一，设备的生产能力对企业可持续发展起着至关重要的作用[1]。俗话说“一流的设备才能加工出一流的产品”，要想保持设备的良好状态，则必须要有一流的设备管理。在石油钻井行业，钻井设备种类多而杂，使用过程中会产生许许多多的数据，如何管理好这些数据是一项重要的工作。在过去，主要依赖人工填写纸质资料来处理这些数据，后来发展到计算机软件管理。由于石油行业钻井施工的分散性和流动性石油，使用设备管理计算机软件也存在一些难题，设备的信息仅集中在后勤机关部门，没有延伸到野外施工的钻井队一级，这种情况使得设备数据库中的数据不能与现场数据进行实现实时更新。

为了更好地做好钻井设备管理工作，江苏油田信息中心开发了基于数据中心的钻井设备信息管理系统，实现了钻井设备管理的信息化、网络化。

2 解决方案

2.1设计思路

开发一个钻井设备信息管理系统，利用无线传输技术，将系统延伸到钻井队。后勤设备管理部门负责采集设备静态信息——设备基本信息，钻井队和维修部门负责录入设备维修信息，所有数据集中保存到基地数据中心，实现野外钻井队和后勤基地数据共享。

2.2功能设计

按照功能，将钻井设备信息管理系统划分为数据采集、生成报表、数据查询、代码维护、用户配置等，具体实现以下目的：

（1）数据采集

实现钻井设备信息的采集，具体分为静态信息和动态信息，静态信息是指设备基本属性，动态信息是指设备使用信息和维修信息。

（2）生成报表

根据用户输入的查询条件，按照给定的模版自动生成一定格式的报表，供用户进行下载和打印论文格式模板。

（3）数据查询

供用户使用不同的条件查询设备的静态信息和动态信息。

（4）代码维护

管理人员可以对设备类别等代码进行扩展维护。

（5）用户配置

管理人员可以对各类用户进行授权配置，使不同的用户能够操作不同的数据石油，从而保证系统的信息安全。

系统的结构组成见图1。

图1 系统结构组成示意图

3 系统功能实现

3.1软件设计

在石油行业，进行钻井施工作业的钻井队具有分散性和流动性的特点，如果采用常规的安装计算机软件的方法，将导致软件维护升级工作难度非常大。为了避免这个问题，采用了基于Web的形式，即B/S模式。

3.2编码

钻井队用到的设备类型多而杂，每一种设备需要关注的属性也不一样，为了解决这个问题，采用了编码的方法。

（1） 钻井设备类型编码

对油田用到的所有钻井设备进行分类，然后进行编码，具体情况见表1。

 

钻井设备代码

钻井设备名称

0100

钻机组成部件

0101

井架

0102

天车

0103

游动滑车

……

……

0200

工程设备

0201

钻井泵

0202

柴油机

0203

压风机

……

……

0300

钻井液设备

0301

振动筛

0302

除砂器

0303

篇（4）

改革开放以来我国经济高速增长，对石油的依赖和需求也逐年上升，勘探开发的石油井数量也逐年增加，随之产生大量的钻井废弃液带来的污染问题越来越受到世界各国的重视.如不加以处理就直接排放，必然会对自然生态环境造成一定的破坏。

一、钻井废弃泥浆的污染物组成及危害

废弃钻井泥浆成分复杂大多呈碱性，pH值在8-12之间，甚至达到13以上，且色度大，外观呈粘稠流体或半流体状，具有颗粒细小，含水率高，不易脱水，粘度大等特点，由于钻井泥浆中含有多种有机和无机类化学处理剂，个别污染指标甚至超出国家允许排放浓度的数百倍，其中的主要污染物有：（1）悬浮物（2）酸碱物（3）有机质及其分解产物（4）油类（5）重金属（6）盐类（7）其他化学添加剂。

由于废弃钻井液成份比较复杂，钻井废弃泥浆对环境的影响也是多方面的，表现为：（1）污染地表水和地下水资源（2）各种重金属滞留于土壤影响植物的生长和微生物的繁殖（3）过高的pH、高浓度的可溶性盐及石油类造成土壤板结，危害动植物的生长（4）废物中的有机处理剂使水体的COD、BOD增高，影响水生生物的正常生长。

二、钻进废弃泥浆的主要处理方法

目前国内外对钻井废液的处理方法主要有固化、注入地层、处理后直接排放、回注、焚烧、填埋等化学和物理方法。化学固化法被固化后的有害物质不再向环境扩散和迁移，但固化处理需一定的成本，一次性处理量大；回注法是废弃泥浆经化学絮凝等方法处理后应用于配制泥浆或将其注入井中，但是优良的絮凝剂较少；焚烧法处理成本高，而且会给空气造成二次污染；填埋法易对地表及地层水产生污染。这些方法虽然在一定程度上对钻井废泥浆进行了处理，但是钻井废泥浆中的有机污染物并未分解，依然对环境可能造成污染。

三、钻进废弃泥浆的生物处理方法概述

广义的生物处理技术指一切以利用生物为主体的环境污染治理技术，包括利用动物、植物和微生物吸收，降解，转化土壤或水体中的污染物，使污染物的浓度降低到可以接受的水平，或将有毒有害污染物转化为无害的物质，也包括将污染物稳定化，以减少其向周边环境扩散。目前钻井废弃泥浆的生物处理技术已成为国内外石油天然气勘探开发作业技术中的研究热点，根据生物处理技术所利用的生物种类，可分为动物处理、植物处理、微生物处理以及微生物——植物联合处理技术。目前，以微生物处理技术研究和利用的最为广泛，并取得了可喜的研究成果。

四、微生物法处理钻进废弃泥浆的研究进展

微生物处理技术是在人为优化的条件下，利用自然环境中生息的微生物或人为投加的特效微生物的生命代谢活动来分解污染物，微生物对物质进行各种转化作用的生理学基础是其新陈代谢活动，即分解代谢和合成代谢，可用于生物处理的微生物有很多，包括细菌，真菌等。

1.微生物法处理钻井废弃泥浆的影响因素

人们对微生物处理废弃钻井泥浆的研究较多。主要是从废弃钻井泥浆中筛选出高效降解微生物，然后将其投加到废弃钻井泥浆中，调整微生物作用环境，如温度，营养元素，pH值，盐度等。部分地区受环境因素的影响，生物降解速率慢，通过提高温度，施加营养元素，接种专性细菌等方法促进生物降解。

2.微生物法的室内研究

崔靖园等利用从平湖油田钻井废弃液中分离的一株菌株对废弃液进行处理，使COD和TOC的降解率达到50%以上；樊琳从石油污染土壤中分离出一株假丝酵母菌株Y2，通过正交实验确定最佳培养温度、pH值、营养因子构成，使废弃泥浆中的石油烃降解率达到91%；廖玲通过色度和CODcr去除率的高低从四川井场中筛选出六株高效降解菌种，并对其中五个菌株做了16srDNA分析，构建了系统发育图。

3.微生物法的现场应用

通过向废弃泥浆池投入菌剂以及必要的营养物质，达到使废弃物降解和富集的过程。陕西省科学院酶工程研究所生产的复合菌剂在长庆油田应用，陈立等利用目标泥浆池筛选优化的复合菌剂，处理陕北地区58个油气田的废弃泥浆，经30-60天的微生物处理，治理效果完全达到国家标准。高磊等从废弃泥浆池中筛选出四个优势菌种，利用正交试验确定菌种最佳配比及培养最佳条件，在目标泥浆池投入菌剂，经四十天处理后，废弃泥浆完全固化，残余烃含量明显降低，龟裂度较高，pH值由碱性恢复中性。

五、展望

目前低污染低成本的微生物处理技术处理效果好，生化处理后污染物残留量低，对环境影响小，对人体无害。但是目前的微生物处理技术还不完善，还需要开展进一步研究。

1.如今多数降解菌是从污染物中直接分离出的，广谱性不强，具有降解多种污染物的基因工程菌的研究还比较少。

2.研究微生物，动物植物联合降解废弃物，充分发挥各自的优势，并相互协同，从而达到高效降解有害物的目的。

3.微生物处理废弃物的时间较长，如何提高菌种的降解速率是一个亟待解决的问题。

4.建立已有降解菌的数据库，研究每一分支的降解机理，建立废弃泥浆组成的数据库，研发二者相关联的应用软件，以便为目的废弃泥浆快速选择相应的降解菌。

参考文献

[1]崔靖园，李辉，牟伯中.生物法处理钻井废液的研究.[J]石油炼制与化工，2011.41（12）：56-60.

[2]黄汉仁，杨坤鹏，罗平亚.泥浆工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1984.

[3]丁克强等.石油污染土壤的生物降解研究[J].生态学杂志，2001，20（4）：16-18.

[4]陈立.陕北地区油气田钻井混合废弃物的微生物原位修复技术研究[学位论文].西安：西北大学，2009.

[5]廖玲.钻井废弃泥浆降解菌的分离及特性研究：[学位论文].成都：四川农业大学，2010.

篇（5）

 

一、采油指数的影响因素分析

目前，水平井以其泄油面积大、生产井段长、井底降小等优势，受到广泛关注。为了更好地提高水平井的产能，充分发挥水平井的开发潜力，必须对影响其产能的因素进行研究。首先对影响水平井采油指数的因素进行分析。

1、水平井采油指数公式的推导

在生产过程中，水平井泄油区的形状与垂直井不同，垂直井形成的泄油区可认为是一个圆柱体，而水平井所形成的泄油区是椭球体，泄油区的长半轴与水平井的开采长度有关。在不考虑油井表皮效应时，由Economides的水平井产能公式[1]推导出水平井采油指数表达式，Jh为水平井的采油指数，m3/(MPa·d);KH为水平渗透率，10-3μm2;h油藏厚度，m；B0为地层油体积系数，m3/m3；μ为流体粘度，mPa·s;a是水平井椭球体泄油区的长半轴，m;L为水平井水平段长度，m；β为渗透率各向异性系数，rw为井径，m；Kv为垂直渗透率真，10-3μm2。在存在渗透率各向异性的油藏中，当考虑水平井伤害表皮效应时，根据伤害形状的几何结构，Hawkins推导出了水平井表皮因子的计算公式[1]，从而推导出考虑了表皮效应的水平采油指数计算公式。论文写作，产能。Seq’为Hawkins表皮因子；K为地层原始渗透率，10-3μm2；Ks为地层伤害后渗透率真，10-3μm2；ah max为水平井伤害截面的长轴，m。

2、影响水平井采油指数的因素

大多数油藏在一定程度上都存在着渗透率各向异性，尤其在砂岩油层中，而岩夹层是一种常见现象，可能存在严重的各向异性。所以对于开发砂岩油层的水平井，更应该重视地层非均质性对水平井产能影响。假设一口水平井的水平段最大长度304.8m，水平泄油半径507.45m，油藏厚度15.24m，流体粘度1.7mPa·s,水平渗透率2μm2，地层体积系数1.1m3/m3。当不考虑表皮效应而渗透率各向异性系数为0.1，0.25，1，4，10时，分别计算水平井的采油指数。同时，还计算了油藏厚度为7.62m和30.48m时的采油指数。论文写作，产能。研究表明，当油层厚度一定时，随着渗透率各向异性系数的增大，采油指数趋于减小。并且当油藏厚度为15.24m时，渗透率各向异性系数等于1即均质油藏，采油指数为159.32m3/(MPa·d)；而当渗透率各向异性系数为4时，即水平渗透率是垂直渗透率的16倍时，采油指数为114.0m3/( MPa·d),产能下降；当渗透率各向异性系数为0.25时，即垂直渗透率是水平渗透率真对产能的影响明显比水平渗透率要大，而且这种影响随着油层厚度的增大将更加显著。因此，在水平井钻井之前，必须对地层的水平与垂直渗透率真进行测定，应沿着最小水平应力方向钻井，以减小渗透率各向异性的影响；同时也可采取水力压裂技术，对地层进行改造，发挥出水平井的潜能]。在相同的钻井工艺下，钻一口水平井比钻一口垂直井费时长，致使产层与钻井液的接触时间相对较长，这样就加大了井底污染程度。利用公式(3)，假设在油藏非均质系数一定的情况下，伤害椭圆锥的最长水平轴分别为0.518，0.762，1.006m，计算表皮因子和采油指数，并做出产能变化指标数据。

经实验，对于一口水平井，随着伤害程度的增大，水平井的产能将明显降低。论文写作，产能。当伤害椭圆锥的最长水平轴为0.762m,表皮因子为0时，采油指数为114.04 m3/( MPa·d)；而表皮因子为26时，采油指数为38.57 m3/( MPa·d)，产能降低了66%。因此，在钻井过程中选用合适的钻井液，通过减少泥浆固相和钻井过程中选用合适的钻井液，通过减少泥浆固相和钻井岩屑进入地层，减少固井水泥浆对地层的侵入等措施，达到降低井底污染的目的是十分必要的。论文写作，产能。地层渗透率各向异性对水平井产能影响非常显著，特别是地层垂向渗透率的影响起着主层作用。在水平井钻井、作业过程中造成的表皮效应对产能影响也较大，建议在施工中昼减少油层污染，这样能充分发挥了水平井的产能。对已生产的水平井，可以通过水力压裂、基质酸化等措施进行油层改造，以减小渗透率各向异性和表皮效应两方面的影响，使油井增产。

二、油藏渗流的耦合研究

1、井筒—油藏的耦合模型

油藏和井筒的耦合条件为：1)从油藏流入水平井的流量和水平井筒内的流量平衡；2)井筒内压降和油藏中的压降在井壁处相等。利用该条件，把井筒模型方程式（9）和油藏模型方程式（13）结合起来得到井筒／油藏的耦合模型。该模型是由2N个方程和2N个未知数组成的方程组。用迭代法对耦合模型进行求解，迭代格式如下：由初始值对P0=[PWf，PWf，…，PWf]开始，应用迭代格式依次产生新的压力向量和径向流入向量，直到p、q 的改变量小于一定的误差值。

2、计算实例

计算所用油藏、水平井参数为：油藏压力pe=41.6MPa；渗透率K=0.165μm2；原油黏度μ=0.29mPa·s;；原油密度ρ=840g/m3；原油体积系数B0= 1.165 ；油层厚度h =33.5m ；井距油层底部的距离zW，=22m ；井筒直径D =0.103m ；水平井段长度L =600m ；井筒相对粗糙度。ε／D=0. 0001 ; 井筒跟端压力pwf=41.35 MPa。从耦合模型和无限导流模型的流量分布剖面对比结果，其井筒截面轴向主流量分布剖面对比。由油藏径向流人水平井筒的流量沿井长分布是不均匀的，总体上呈现“U”形，反映出水平井筒不同位置的供给范围不同，这主要是由于稳态流时水平井段相互干扰增强，端部供给范围大、中部范围小，导致端部呈拟半球形流、中部呈拟线性流形态。论文写作，产能。若忽略井筒内的压降，即假定水平井具有无限导流能力，得到的流量分布明显估计过高。另外，水平井井筒内的流动是变质量的，表现为井筒流量从指端到跟端呈不断增加的趋势。

水平井生产时井筒内存在压降损失，为井各压降的分布。总的压降损失呈现从指端（X=600）到跟端（X=0）逐渐增加的趋势；在该实例的计算中，摩擦压降在井筒总压降中占有较大的分量，加速度压降和混合压降的影响较小。

从耦合模型和无限导流模型的井筒内压力分布剖面对比。可以看出，水平井筒中压力从指端到跟端呈下降趋势．靠近指端（X=600），压力变化较小；靠近跟端（X=0二一O ) ，压力变化越大。这主要是因为井筒中总压降从指端到跟端逐渐增加，越靠近跟端主流流量越大，摩擦引起的压力损失和径向流人引起的压力损失越大。

对水平井产量随水平段长度变化的关系问题，耦合模型和无限导流模型计算出了不同的结果。论文写作，产能。经实验可以看出，水平井水平段长度较短时，两种模型计算的结果相差不大；水平井水平段长度越长，无限导流模型计算的水平井产量越高，而耦合模型计算显示产量增加逐渐缓慢，水平段达到一定长度后，产量将不再增加。实际上由于井筒中压降的存在，产量不能随水平段长度的增加而无限制的增加。因此预测水平井产量尤其是大位移井的产量时应该考虑井筒内的压降，耦合模型计算的结果更合理。

篇（6）

随着钻井技术的发展，勘探、开发、采油过程中人们对地下油藏的逐步认识，套管钻井技术在大庆油田得到了研究与试验。通过现场试验，油层钻遇情况、工期控制、成本控制等达到了预期效果，说明套管钻井技术工艺的设计符合现场试验要求。套管钻井过程中，着重注意以下几个方面问题：

1 套管钻井应用的范围

1.1 套管钻井适用于油层埋藏深度比较稳定的油区。

由于套管钻井完井后直接固井完井，然后射孔采油，没有测井工艺对储层深度的测量、储层发育情况的评价，故此要求油层发育情况及埋藏深度必须稳定，这样套管钻井的深度设计才有了保证。

1.2 适用于发育稳定，地层倾角小的区域。

由于套管钻井过程中不可避免地存在井斜，井斜影响结果就是导致完钻井深和垂深存在差异，井斜越大，这种差异越大。而地层倾角的大小、裂缝、断层等的发育情况，对井斜的影响起着重要作用。因此设计套管钻井区域地层倾角要小，裂缝、断层为不发育或欠发育，才有利于套管钻井中井斜的控制。

2 套管钻井中的准备条件

就位钻机基座必须水平，为设备平稳运转及钻井过程中的防斜打直创造良好的条件。

套管钻井中所选择套管必须是梯形扣套管，因其丝扣最小抗拉强度是同规格型号圆形扣套管的2倍左右，能有效增大套管钻井过程中的安全系数；其次梯形扣套管，便于操作过程中上卸扣钻头优选条件必须满足施工中扭矩尽可能小，水马力适中的原则。根据扭矩的情况，可以考虑选择牙轮钻头和PDC钻头。因牙轮钻头数滚动钻进，能有效减少转盘及套管扭矩，但其要求钻压较大，不利于套管柱的防斜。PDC钻头需钻压小，一般（20-60KN），钻进速度较快，套管柱所受弯曲应力小，扭矩小，符合选择要求。在选择钻头的同时，还要求选好水眼。水眼过小，总泵压高，对套管内壁冲蚀严重，长时间高压容易损坏套管；水眼过大，钻头处冲击力低，将影响钻井速度。

3 套管钻井施工中需注意几方面问题

3.1 井斜控制问题

套管钻井过程中，井斜控制是首要问题，井斜直接影响到所钻井眼的垂直深度。也就是说油层的埋藏深度与所钻实际深度能否相稳合，关键取决于井斜。控制钻压10-30KN合理范围内钻进。由于套管钻井时，套管柱中没有钻铤和扶正器等，在加压过程中，套管柱受压极易弯曲导致井斜。因此钻井过成中要严格控制钻压，从这个角度讲，选择PDC钻头更适合于套管钻井。转盘转速控制为低转速，一般控制在60-120r/min内，低转速钻进过程，有利于套管柱的稳定，有利于井斜的控制。井架基座安装平直，保证开钻井口垂直，加强中途测斜监控，一方面便于了解控制下部井斜控制情况，另一方面便于计算垂深。

3.2 套管保护问题

套管钻井完井后，套管柱直接留在井内，因此对套管保护很重要。要使用套管丝扣胶。套管依靠丝扣密封，在套管钻井过程中，要使用套管专用胶，保证丝扣部位密封可靠，联接牢固。套管防腐问题。套管钻进时，由于旋转，外壁受到磨损，其外防腐层容易脱落。内壁受到钻井液的冲刷，内防腐层也受到冲蚀。一是要求用于钻井的套管，做好内外涂层防腐；二是钻井中采用低转速小钻压钻进，有利于减少套管外壁的磨损，三是采用增大钻头水眼尺寸，降低管内泵压，减少钻井液对套管内壁的冲蚀。 转贴于

3.3 钻井参数控制

钻压控制在10-30KN。一是有利于防止套管弯曲引起井斜；二是有利于减少套管扭矩，防止钻进过程中出现套管事故。

转速控制压60-120r/min。其优点是：①减少套管柱扭矩；②低转速钻进，有利于减轻套管柱外壁与井壁之间的磨损。

总泵压控制在6-7MPa以内。一是减少钻井液对套管柱内壁冲蚀；二是减少对回压凡尔的冲蚀磨损。

3.4 完井工艺过程控制

钻头上部、套管柱底部安装回压凡尔，有利于固井施工后能实施敞压侯凝。完钻后要处理好钻井液的粘切性能，并充分循环洗井，为提高固井质量做好准备。固井施工采用压塞碰压固井，碰压后试压，并尽可能敞压侯凝。如果敞不住压，可实施蹩压侯凝，所蹩压力为最大替压三分之一左右，并分别在3小时后放掉50%，8小时后放尽。

4 结论与建议

4.1 套管钻井在大庆地区目前适用于700米以内，且地层稳定区域。

4.2 由于受到井斜的影响，套管钻井井深受到限制。如何扩大套管钻井深度需要在钻压、转速、钻头选型、施工工艺等各方面进一步优化。

篇（7）

一、概述：

胜利油田是我国东部重要的石油工业基地,是全国第二大油田。目前，胜利石油管理局共有陆上钻机166台，其中电动钻机37台，混合驱动钻机25台，其余104台钻机为机械钻机，占钻机总量的63%。

油田电网目前分220kV、110kV、35kV、10kV和6kV等五个电压等级，油田钻机采用网上电力主要涉及6kV线路。目前油田电网6kV线路有979条，其中电力管理总公司284条，采油厂695条。在所有6KV线路中，运行负荷低于1200kW的有478条，也就是说这些6kV线路有能力为钻机用网电提供1300kW的供电负荷，占6KV线路总数的48.8%。

二、网电钻机改造方案：

1、目前油田钻井柴油机驱动现状：

现在我国各油田使用的钻机大部分采用2-3台PZ12V190柴油机并车驱动。柴油机结构复杂、故障率高、无自保功能，需要24小时值班。大修过的柴油机可靠性差，油耗高、噪音大，跑、冒、滴、漏和环境污染严重。

2、网电驱动的优点

通过对机械钻机进行网电驱动改造，可以大大提高钻机工作的可靠性、先进性和经济性，降低钻井成本和工人的劳动强度，降低噪音、减少污染。同时油田电网发展迅速，电网容量和密度可以较好的满足钻井的需求。因此将柴油机驱动改为网电驱动，实现绿色环保钻井已成为今后发展的必然趋势。

3、根据油田实际情况，制定ZJ30L机械钻机改造方案：

（1）基本结构是，利用原有的井架、底座、绞车、转盘、并车箱等机械传动系统、悬吊系统、泥浆泵及泥浆净化系统等。采用网电供电系统带动钻机工作的方式为：取消一台原有柴油机，增加与柴油机功率相匹配的交流电机，加装10（6）kV/600（400）V的干式变压器、高低压开关、谐波抑制和功率补偿装置、软启动、液力偶合器等设备，电动机通过可调速液力减速偶合器与原有的并车装置直接连接，其余部分基本不变。如果现场不满足网电条件，则可以恢复到使用原来的柴油机。

在网电钻机改造后，因为电网供电的可靠性不能达到100％，为保障钻井生产的安全，网电改造时，将保留一台备用柴油机提供应急动力。

（2）改造方案电气连接示意图

三、网电钻机改造后使用情况：

胜利油田第一台ZJ30L机械钻机改造后首先在东辛采油厂的营1-斜70井进行了施工，这口井设计井深2134米，2007年4月22日开始钻进，2007年6月8日8：00完钻。随后该网电钻机又进行了辛34-斜62井的施工作业，整个钻井施工运行期间，现场噪音小，设备运行平稳、可靠，没有出现任何异常。

四、结束语：

篇（8）

随着资源勘探开发的纵深发展，我国深井钻探的数量逐年增加，然而深部钻探所钻遇地层更加复杂多样，因此更易发生井壁不稳定问题。

为了控制井壁失稳，提高钻探效率，必须提高地层的承压能力，影响地层承压能力的因素很多，主要有地层本身性质（内因）和钻井、封堵工艺水平（外因）两个方面的影响。前者包括地层岩性，胶结程度，裂缝发育方式、开度、宽度，地层温度，近井壁岩石水化程度等；后者则包括钻井液性质、种类、封堵剂组成，所使用的封堵工艺以及相应的钻井参数、工艺等。然而，钻探时地层压力本身往往具有不确定性和不可控性，而钻井液的封堵性能则可以根据实际进行调控，所以钻井液的封堵性能往往决定着提高地层承压能力的高低。

1 桥接材料封堵技术

桥接封堵就是通过不同配比将不同形状和级配的惰性材料，混合加入到钻井液中，随着钻进液循环而封堵漏失层的方法。

此种封堵方法较为传统，但实际施工时却得到广泛应用，主要原因在于此种封堵方法不仅可以有效解决井内孔隙和裂缝造成的部分及失返漏失，而且材料具有易买价廉、使用安全、操作方便等优点。

常见桥堵材料根据形状一般分为颗粒状材料、纤维状材料及片状材料三种类型（具体情况见表1），他们级配和浓度应根据井内漏失层性质及严重程度进行合理选择。堵漏时钻井液中添加桥接材料的含量一般为4%～6%，且上述三种材料在施工时常用的混合复配比例为2∶1∶1，并且应尽可能使大于桥堵缝隙尺寸的惰性材料含量不低于5%；此外需要注意的是如果使用过程中常用尺寸的桥接材料堵漏不成功，应根据情况及时换用更大尺寸的颗粒并增大使用比例。

采用桥接封堵的施工方法有两种，即挤压法和循环法。施工前应准确地确定漏层位置，钻具尽量下光钻杆，钻头不带喷嘴（不然应选择合适的桥接材料的尺寸，以避堵塞钻头水眼）；钻具一般应下在漏层的顶部，个别情况可下在漏层中部，严禁下过漏层施工，以防卡钻。施工时要严格按照施工步骤进行。封堵成功后，应立即使用振动筛筛除井浆中的堵漏材料。特别要提出的是，对于在试压过程中出现的井漏，由于漏失井段长、位置不清楚，采用大量桥浆（通常为40～60m3）覆盖整个裸眼井筒的封堵方法，经常可取得成功。

但是，在使用过程中桥接类封堵材料仍然存在以下3点主要问题：

因纤维类封堵材料在井壁无法形成有效低渗阻挡层，故其在微裂缝上搭桥时不具备阻止钻井液侵入和防止井眼失稳的能力；

在渗透地层利用不同尺寸和级配的封堵材料形成泥饼屏蔽层的条件是要具有足够的瞬时滤失。但实际情况是由于井内微裂隙的瞬时滤失过低，致使封堵材料很难形成保护性泥饼；

片状云母类材料使用时通常需要在高浓度快速作用才可以在裂隙处搭桥，发挥封堵作用。但是此种材料在钻井液中浓度的增加会使钻井液循环当量密度也随之增加，导致井底压力进一步提高，最终可能加剧滤失或漏失；

部分桥接材料在使用时因条件限制达不到最好功效，如沥青，其使用时温度必须达到软化点温度以上方可发挥最强封堵作用，但实际施工中绝大多数地层都达不到这个温度。

2 屏蔽暂堵技术

钻井液中起主要暂堵作用的惰性材料称之为屏蔽暂堵剂。屏蔽暂堵技术就是将钻井液中加入屏蔽暂堵剂利用井内钻井液液柱压力与地层液柱压力之间形成的压差压人地层孔喉，并在短时间内形成渗透率接近零的暂堵带技术。

屏蔽暂堵带主要具有以下两方面功能：一是能够有效使地层避免固井水泥浆的污染，二是降低钻井液对地层浸泡时间，降低钻井液污染，进而起到保护作用。

一般来说，暂堵颗粒由起桥堵效的刚性颗粒和起充填作用的粒子及软化粒子组成。在各种处理剂材料中，各种粒度碳酸钙是常用的刚性粒子；沥青、石蜡和油溶性树脂等是常用软化粒子。

引起压差卡钻的主要原因是钻井液在滤失过程中形成的泥饼较厚，泥饼与钻杆的接触面积较大，进而增加了卡钻的概率。但使用低渗透钻井液时，由于其能够在井壁上迅速形成一层低渗透薄膜，相较于传统钻井液而言可以大幅度降低滤失量，所以压差不会传递到地层，从而有效避免了卡钻问题的发生。

（4）防止钻井液漏失

超低渗透钻井液含有气泡和泡沫，这些气泡和泡沫可使过平衡压力降到最低，并且气泡和泡沫可桥塞各种孔径的喉道，阻止钻井液的渗漏，防止地层层理裂隙的扩大和井下复杂情况的发生。

4 结语

桥接材料封堵、屏蔽暂堵以及低渗透成膜封堵是现阶段国内施工实践中主要应用的三种封堵技术手段，其中桥接材料封堵及屏蔽暂堵技术因材料价格低廉、易购买等因素而在实际生产中得到广泛应用，低渗透成膜封堵也因适用地层范围广、封堵性能出色而得到越来越多的研究与关注，发展潜力巨大。所以在施工生产中我们应结合施工实际对封堵剂进行综合考量和使用，争取达到经济效益最大化。

参考文献

[1] 张洪利，郭艳，王志龙.国内钻井堵漏材料现状[J].特种油气藏，2004，11（2）：1-2

[2] 黄进军，罗平亚，李家学，等.提高地层承压能力技术[J].钻井液与完井液，2009，26（2）：69

[3] 申威.我国钻井用堵漏材料发展状况[J].钻采工艺，1997，20（1）：57

[4] 薛玉志.超低渗透钻井液作用机理及其应用研究[D].博士学位论文.山东：中国石油大学（华东），2008

篇（9）

作者单位：牟德强（胜利油田胜利动力机械集团有限公司，山东东营257032）

孙佳俊（胜利油田胜利动力机械集团有限公司，山东东营257032）

刘庆雷（胜利油田胜利动力机械集团有限公司，山东东营257032）

1前言

现在，油田钻井使用柴油成本高，油田内部支持以气代油节能减排，降本增效。同时，从油田反映使用双燃料机组情况来看，减排和节支效果不太理想，更倾向于用纯天然气机组。开发钻井动力用天然气机的目的是在满足钻井动力性要求的情况下，利用天然气作燃料，最大限度地降低钻井成本，实现节能减排、清洁生产。如果钻井动力用天然气机经验证性能可完全取代柴油机，那么会在油田进行全面普及，将开创油田钻井新局面，使油田经济效益和社会效益双丰收。本文通过对一台12V190天然气机的性能对比试验，模拟钻井动力性能需求变化，系统研究了各工况机组参数变化，验证了钻井动力用天然气机的可行性。通过优化配置和改善燃气控制、调速等系统，初步确定和设计出适合钻井动力用的天然气机基本配置及型式。

2正文

2.1柴油机井队应用现状

大部分井队配置3台柴油机，驱动2台泥浆泵、一台发电机、转盘和压缩机，适合于“三开”钻井作业。12V190柴油机配置现在多采用2台1000kW加上1台882kW，认为阶梯型功率配置节能。1500r/min的柴油机实际使用转速空车时在1350r/min，带载后的转速在1250~1300r/min。作业中突加负荷转速最低一般降到1130r/min，最大转速下降量为160r/min。据考察，柴油机运行点常在外特性线上。负荷突增幅度最大的工况为提钻，此时柴油机不带注水泵，只带电机，柴油机从200kW突加450kW,达到了650kW。在竖井架和撤井架时用单台柴油机工作在1000r/min。因此，通过对钻井时柴油机应用现状的了解，针对12V190天然气机进行了模拟试验。

2.212V190天然气机有关参数和配置

表1发动机有关技术参数和配置

型号

T12V190Z D

型式

四冲程、V形、增压中冷

气缸数

12

气缸直径，mm

190

活塞行程，mm

210

总排量，L

71.45

活塞平均速度，m/s

7

活塞压缩比

（8~9）：1

旋转方向

逆时针（面对输出端）

起动方式

24V直流电机起动或气马达起动

点火方式

火花塞电点火

点火次序

1-8-5-10-3-7-6-11-2-9-4-12

点火系统

篇（10）

 

1.铝合金钻杆的特点

(1)与传统钻杆材料钢相比,铝合金具有宝贵的物理力学性能。铝合金的密度和弹性模量几乎是钢的1/3,而比强度(断裂强度极限与密度之比)却是钢的1.5～2倍。

(2)铝合金钻杆质量轻,在钻机能力一定的条件下,用铝钻杆能钻达钢钻杆无法达到的深度。俄罗斯曾用400t能力的钻机钻成世界最深的СГ- 3井（12262m) ,用300t钻机钻成7000m深井。

(3)铝合金在腐蚀环境中的稳定性非常好。它表面覆盖一层稳定的氧化膜阻止与环境的进一步反应,可用于任何浓度的硫化氢和二氧化碳环境,而且其抗腐蚀能力与温度无关。

(4)铝合金钻杆与井壁的磨阻小,可减轻起下钻的阻卡。铝钻杆的浮力系数比钢小得多,可节省20%～25%的起下钻时间,并节省燃料。所以,铝合金钻杆用于3000m以深的钻井最有效。

(5)在相同井眼曲率下,铝合金钻杆的弯曲应力远小于钢钻杆,从而适用于钻斜井、曲率半径小的定向井和水平段长的水平井。

(6)铝合金钻杆具有和镍钴合金相似的无磁特性,方便随钻测量仪器的使用。

(7)铝合金钻柱对裸眼和套管的作用力减小,能有效地保护套管,适应裸眼段更长的井。铝合金钻杆内泥浆的流动阻力小,可提高钻头的水功率。论文参考。

(8)铝合金钻杆的钢接头可按API标准加工丝扣,正常条件下,一般不会因丝扣磨损而更换钻杆。论文参考。

(9)钻探(井)属于高风险性行业,孔内事故在所难免,尤其是卡钻或钻杆折断事故时有发生。使用钢钻杆时处理孔内钻杆事故常需要漫长的时间,甚至造成钻孔报废。而处理铝合金钻杆事故时,用一般牙轮钻头就可把井下铝合金钻具“消灭掉”,钻速可达30m/h左右。

2.钻杆材料分析

目前世界上已有的钢钻杆、铝合金钻杆和钛合金钻杆基本参数对比,其中钢钻杆的密度、弹性模量最高,但自重过大对深孔钻机的提升能力要求高;铝合金钻杆的密度、弹性模量最低,线膨胀系数最高,可适用于陆地深孔钻进和海底钻进;钛合金钻杆的密度、弹性模量和线膨胀系数都居中,应该是理想的深孔钻探用管材,但其接近天文数字的价格使用户无法承受。

GB/T 20659 - 2006/ISO 15546: 2002中列举了4组铝合金钻杆。其中第二组钻杆最常用,价格也最低,其主要成分为Al-Zn-Mg,最小屈服强度480MPa,最小抗拉强度530MPa (20℃时) ,最小伸长率7%。虽然最高使用温度仅120℃,但对于地质勘探深孔作业而言足够了。高可靠性铝钻杆的抗腐蚀性其腐蚀速度表示每平方米表面积的铝钻杆在不同介质中每小时因腐蚀造成的失重(g)。可见,铝钻杆在碱环境、酸环境下很少腐蚀,而在全饱和的H2S环境下完全不腐蚀。这对于复杂地质条件下使用泥浆化学处理剂和钻进具有腐蚀性的矿产或地下水非常有利。

3.钻杆工艺分析

铝合金钻杆柱的关键结构要素是铝钻杆与钢接头的连接问题。俄罗斯传统铝钻杆采用无止推面的三角形丝扣连接,而高可靠性铝钻杆的连接方式有3个特点: (1)采用梯形丝扣与接头连接;(2)铝钻杆设置了内支撑端面和锥形配合面;(3)通过高温装配工艺实现丝扣、配合面及支撑端面的过盈配合。

在深井(尤其是斜井和水平井)钻进条件下,钻杆柱最容易发生疲劳破坏。而新型铝钻杆的锥形配合面及支撑端面可减轻丝扣的负担,明显提高接头的抗疲劳指标, 比普通三角形螺纹提高抗疲劳强度60%-80%。这类铝钻杆自1993年起已成功用于海洋深水钻井作业。

4.钻杆在深孔中的应用

铝合金钻杆已经在国内外的科学钻探和石油钻井(包括斜井和水平井)中应用,展现了用小吨位钻机钻进深孔的良好前景。(1)铝合金钻杆在俄罗斯СГ-3 超深井的应用。采用高可靠性铝合金钻杆是俄罗斯СГ-3井创造世界超深井纪录的关键技术之一。现场400t能力的钻机额定最大井深为8000m,但用铝合金钻杆取代钢钻杆后钻成了世界最深的井( 12262m) 。统计该井195个回次中￠147mmX11mm规格的铝合金钻杆磨损情况表明,最大磨损量发生在7000～8000m井段,其中钢接头最大磨损618mm,由于钢接头的保护铝合金钻杆本体的最大磨损量仅为0.92mm。(2)铝合金钻杆在塔里木某勘探井的应用。该井井深7600 m,水平位移达1000 m,基本钻进参数:钻压200 kN,转速65 r/min,泵量21 L / s,钻井液密度210 g/ cm3 ,钻速118 m /h。钻进与提升时使用不同钻杆的效果,是使用铝钻杆+钢钻杆除了钻杆伸长量有所增加外,整个钻杆柱的重量、大钩载荷、总阻力、扭矩、水力损失等参数都明显下降。论文参考。

5.结论

深部钻探不能仅着眼于大型深孔设备,还可以在钻杆柱的材质上想办法,在不更换大吨位钻机的前提下使钻孔钻得更深。因此,近年来轻质铝合金钻杆成了国内外同行关注的热点。20世纪60年代初,苏联开始在钻井中使用铝合金钻杆,经过不断改进,目前俄罗斯已批量生产达世界领先水平的高可靠性铝合金钻杆并大量出口。欧盟在俄罗斯铝合金钻杆标准的基础上,于2002年制定了石油天然气工业用铝合金钻杆的国际标准,其地位与美国制定的钢钻杆API国际标准等同。由我国中石油管材所提出,高蓉等人承担制定的等同标准于2006年12月15日作为中华人民共和国国家标准《石油天然气工业铝合金钻杆》正式,自2007年5月1日起实施。因此,让国内钻探技术人员全面了解铝合金钻杆的特点及其在深孔中的应用前景是十分必要的。随着地质工作向深部发展,随着我国自2007年5月1日起正式实施铝合金钻杆国家标准,铝合金钻杆成了国内同行关注的热点。与传统钢钻杆相比,铝合金钻杆在自重、比强度、弹性和耐腐蚀性等方面具有突出的优点。在钻机能力一定的条件下,用铝合金钻杆能钻达钢钻杆无法达到的深度。高可靠性铝合金钻杆采用与钢接头连接的新方法和高温装配工艺,使其在深井、斜井和大位移水平井钻进中可明显提高抗疲劳强度,在深孔、斜孔和水平孔中具有良好的应用前景。铝合金钻杆耐腐蚀,对天然气和煤层气开发(尤其在钢钻杆易发生“氢脆”的井区)具有重要的意义。

参考文献:

[1] 鄢泰宁. 访问俄罗斯有关铝合金钻杆科研生产单位资料[ Z]. 2007.

[2] BS EN ISO 15546: 2002, Petroleum and natural gas industries—Aluminumalloy drill pipe[S].

[3] GB/T 20659-2006/ISO15546: 2002,石油天然气工业铝合金钻杆[S].

[4] 刘希圣,等.钻井工艺原理[M].北京:石油工业出版社,1998.

[5] 鄢泰宁,等.岩土钻掘工程学[M]. 武汉:中国地质大学出版社,2001.

[6] 李冬. 急倾斜临界角煤层开采围岩破坏规律[J].煤炭工程, 2010, (01).

[7] 史文臣. 急倾斜煤层中综采技术的应用[J].陕西煤炭, 2010, (01) .