深井超深井钻井技术现状和发展趋势

2023-02-24

在石油的开采过程中, 深井、超深井钻井技术的应用具有十分重要的作用。我国的石油资源储量丰富, 其中70%以上处于深层地下。发达国家凭借深井、超深井技术的应用, 提升了自己国家的油气行业竞争力。相比之下, 我国的油气行业发展面临困境, 因此急需发展深井、超深井的钻井技术。

一、深井、超深井钻井技术的发展现状

1. 地质环境的描述和评估技术

(1) 以地震资料为依据, 分析评估地层的孔隙压力, 分析准备钻井地段岩石的力学性质和分布特征, 以此来判断该地质环境是不是可以进行钻井工作。

(2) 在钻井工作中, LWD技术、MWD技术、SWD技术广泛应用。这些技术能够使用高温高压的方式对钻井的真实情况进行模拟, 通过分析各方面因素, 为钻井工作提供技术支持。

2. 防斜快打技术

在复杂的地质条件影响下, 深井、超深井的钻进过程中, 很容易出现井斜问题, 而且和钻进速度有密切关系。鉴于此, 钻柱涡动理论提供了一种防治井斜的方式, 使高陡构造中的防斜快打技术得以迅速发展。

3. 钻进速度提升技术

提高钻井的速度, 国内外普遍采用的办法有两种:第一, 更换钻具和钻头, 例如, 使用螺杆钻具和PDC钻头, 或者使用涡轮钻具和金刚石钻头。第二, 采用新型的钻井技术, 例如:欠平衡钻井技术、导向钻井技术、旋冲钻井技术、气体钻井技术等。如此一来, 能够加快钻井的速度, 提高开采效率。

4. 钻井液技术

在钻井液的分类上, 一般常分为水基、油基、气体三类。水基成本最低, 但稳定性最差;油基稳定性最好, 对电解质的抵抗能力也比较强, 但维护费用高;气体钻进在发达国家已经取得一定成果, 但国内才处于研究的起步阶段。

5. 固井技术

说到固井技术, 主要体现在创新使用了固井材料。在固井工作中, 水泥浆外加剂是不可缺少的一部分。国外对这一技术的研究比较成熟, 国内则处在不断深化之中。

6. 钻井信息技术

对于发达国家而言, 早在20世纪80年代就开始研究钻井的信息系统。到了90年代, 已经研制出人工智能技术。因此, 到目前为止, 国外的钻井信息系统已经建立完成。而我国, 从90年代开始对钻井计算机软件进行研发, 发展至今已经取得了不错的成绩, 但是和发达国家相比, 仍然具有很大的差距。

二、深井、超深井钻井技术的难点

1. 地质条件复杂

在我国, 深井、超深井钻井技术主要应用在新疆、四川等地, 这些地区的共同点是:第一, 地质条件复杂, 岩石的可钻性差。第二, 特殊的地质构造, 如高陡构造、山前构造。第三, 地层性质不稳定, 破碎、压力异常、塑性流变等情况经常存在。第四, 硫化氢的浓度较高, 矿化度的密度较高。另外就深井、超深井钻井技术自身而言, 面临着应用的压力系统比较多, 井壁的稳定性差, 裸眼段较长, 高温高压等难题。

2. 探井性质不确定

往往在一个地区开采第一口探井时, 对地质环境不了解, 因此环境因素不能确定。例如:岩石的应力情况、地层的压力大小、地层的稳定状况、地层的分层深度和完井深度等。这些因素的不确定, 就会影响到钻井的前期设计工作。钻井技术缺乏针对性和有效性, 就不能对井眼的轨迹进行准确控制, 就不能提高机械的钻进速度, 当遇到突发事故, 不能采取及时的措施进行处理。