浅析钻井技术的应用

2022-09-11

目前, 我国现有的钻井技术与国内同行及国外还存在着较大差距, 需要研制出符合我国探区错综复杂地质条件的新技术, 同时还要加快钻井装备的更新, 以满足老油田勘探开发的需求, 进一步提高完井古井质量、加快钻井速度、降低勘探成本。

一、套管钻井技术及其应用

1. 套管钻井技术简介

套管钻井是指用套管或尾管作为钻柱进行钻进, 在一个钻井过程中同时完成钻井与固井工作。套管钻井技术的最初目的在于处理复杂地层, 如易坍塌段、压力异常段、盐膏岩地层等, 套管只要钻过该段, 封隔住复杂段, 即达到目的。与其他技术一样套管钻井技术也是因需要而产生的, 浅层气、岩丘下面的碎石层、薄弱的衰竭产层产生的许多问题都可以用套管钻井技术来解决。

2. 套管钻井技术在盐膏岩段层中的应用

套管钻井的钻具组合一般都是:领眼钻头+井下扩眼器+回收机构或者领眼钻头+回收机构+套管鞋扩眼器, 这两种组合能够满足膏盐层钻井的要求, 因为套管钻井技术能够实现边钻孔边扩眼, 能够有效避免出现对快速蠕变的盐膏岩造成阻卡的现象。通常情况下, 在套管钻井中套管柱是不加扶正器的, 都是通过BHA来对井斜问题进行控制, 不仅可以达到良好的控井斜效果, 还能在井眼环空较小而排量又能满足的前提下, 以其较高的反速对井底进行快速清洗, 其效率是非常可观的。另外, 在钻井过程中, 采取常规钻盐膏层的技术要求时, 如果套管始终处于旋转状态, 那么就可以起到维持井壁相对稳定性的作用, 避免在钻井过程中出现挤毁套管的现象。而且, 在回收BHA时, 如果运动顶驱, 还可以进行循环, 这样能使钻井的危险性大大降低。总之, 如果将套管技术成功的应用到盐膏层钻井中, 能够为盐膏层钻井技术的突破创造可能, 无论在钻井时效上, 还是在成本控制上都会发挥重要的作用。

二、欠平衡技术及其应用

1. 欠平衡技术简介

所谓的欠平衡钻井就是井底压力 (包括静液柱压力、井筒循环压耗、井口回压等) 小于地层孔隙压力情况下的钻井作业。欠平衡钻井的基本的概念有多种表述。无论哪种表述都应包含以下两个主要内容即:第一, 井筒液柱压力一定要小于所钻储层的孔隙压力;第二、地层流体一定要有控制地流入井筒。因此, 地层流体在储层压力下向井筒连续流动所进行的有控制的钻井, 叫做欠平衡钻井。

2. 欠平衡技术的应用与发展

在我国, 欠平衡技术起步较晚, 但是发展较快。90年代起我国开始从国外引入欠平衡技术, 并且陆续在各大油田进行钻井实验, 欠平衡技术的推广和应用, 为我国经济的增长做出了杰出的贡献, 同时也解决了很多地质方面的难题, 并且在实践中获得了发展和完善。从1996年的Williams高压旋转头到1999年的17.5MPa旋转控制头, 再到现在的3.5MPa、5MPa、7MP旋转控制头, 欠平衡钻井技术的设备也在不断完善中, 不仅解决了地质难题, 还为油田的可持续发展注入了新鲜的血液。我国欠平衡技术主要用于低渗、特低渗油气田的建产和高角度非均质裂缝性油气藏的开发。目前, 我国已经成功研制出一套适合欠平衡钻井完井工艺配套技术, 在钻井液的研制上也获得了突破性的发展, 研制出了能够适应180℃的低密度水包油钻井液, 在地面数据的采集、分析与处理上也取得了不小的进展。

三、钻井技术的应用趋势

1. 向信息化方向发展

石油大多埋藏在地表深处, 对各类信息都要进行实时判断, 这样才能保证施工工作的正常施行, 保证各种决策的正确性。如果想使钻井工程正确开工, 必须要保证信息采集的实时性、真实性。目前, 很多钻井工程都得不到真实完整的数据, 这主要是因为钻井工程施工过程的数据具有不确定性、随机性的特点。而且, 钻井施工过程中数据的施工测量条件之间具有相互制约性, 使得在施工过程中常会出现这样一种情况:完善了一部分数据的施工测量条件的同时, 另一部分数据的施工测量条件却被破坏了, 使得钻井过程的控制效果很难得到有效的改善。针对此情况, 首先要做的就是进行细致的分析, 可以采用随机数学理论、混沌理论、非线性理论等方法来确保分析的准确性和科学性, 同时还可以从整体上考虑, 建立一套提高钻井技术的方法。在信息的采集上, 无论是井上还是下都不能单独进行, 需要将二者有效的结合到一起, 这样才能保证信息采集的全面性, 但是就目前情况而言, 我国在钻井采用的大都是流动式的综合录井仪器, 在地面信息的搜集上存在着一定的缺陷, 无论是可靠性还是开采精度都不高, 这就需要引用电子式的钻井信息采集装置来进行, 在钻头上直接测试钻压等随机参数, 将信息采集、解释以及反馈控制等先进技术用于井下钻井工作。

2. 井下测量和控制仪器与工具朝智能化、自动化进一步发展

近年来, 随钻测量、随钻测井技术处于强势发展阶段, 随钻井系列也不断完善中, 很多适用于各种井眼尺寸的工具已经被成功研制, 例如:MWD/EMWD、LWD等。其测量参数也在逐渐增加中, 目前应经有了近20种钻井和地质参数, 而且与最初的随钻测井相比, 先进的随钻测井仪器与钻头之间的距离也在逐渐缩短, 近钻头传感器离钻头只有1-2米的距离。可靠性和稳定性都得到了一定提高, 能对油、气、水层进行更加科学、准确的评价。随钻测井在决策信息的提供上具有实时性, 能对井下复杂情况的发生进行有效防控, 引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层, 所以在未来要大力促进井下测量和控制仪器与工具朝着智能化、自动化的方向发展。