發(fā)布時間：2022-03-18 13:10:20
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的鉆井技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：立井井筒，凍結(jié)法，鉆井法，制冷設(shè)備，鉆進設(shè)備
1.凍結(jié)法與鉆井法鑿井介紹立井井筒工程是礦井建設(shè)的關(guān)鍵工程。我國立井井筒的主要特點是井筒深度大、斷面積大、表土層厚、水文地質(zhì)條件復雜，導致其施工難度大、施工技術(shù)復雜、施工周期長。立井井筒表土段施工方法是由表土層的地質(zhì)及水文條件決定的。立井井筒穿過的表土層，按其掘砌施工的難易程度分為穩(wěn)定表土層和不穩(wěn)定表土層。在不穩(wěn)定表土層中施工立井井筒，用普通的施工方法是不可以通過其表土層的，必須采用特殊的施工方法，如凍結(jié)法、鉆井法、沉井法、注漿法、和帷幕法等。我國目前主要以凍結(jié)法和鉆井法為主。
凍結(jié)法鑿井就是在井筒掘進之前，在井筒周圍鉆凍結(jié)孔，用人工制冷的方法將井筒周圍的不穩(wěn)定表土層和風化巖層凍結(jié)成一個封閉的凍結(jié)圈。以防止水或流砂涌入井筒抵抗地壓，然后在凍結(jié)圈的保護下掘砌井筒。待掘砌到預計的深度后，停止凍結(jié)，進行拔管和充填工作。鉆井法是用鉆頭刀具破碎巖石，用洗井液進行洗井排渣和護壁，直到將井筒鉆到設(shè)計直徑和深度后，進行支護的機械化鑿井方法。
2主要施工設(shè)備工作原理分析2.1凍結(jié)法人工制冷設(shè)備凍結(jié)法鑿井分為鉆凍結(jié)孔、形成凍結(jié)壁和井筒掘砌三大工序。首先在未開鑿的井筒周圍打一定數(shù)量的凍結(jié)孔，其深度穿過不穩(wěn)定巖層進入穩(wěn)定巖層，在孔內(nèi)安裝凍結(jié)器。
形成凍結(jié)壁是凍結(jié)法鑿井的中心環(huán)節(jié)，是巖層冷凍的結(jié)果。人工制冷是通過凍結(jié)站的氨循環(huán)系統(tǒng)、鹽水循環(huán)系統(tǒng)、和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)來實現(xiàn)的。通常使用氨作為制冷劑。利用氨由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)吸熱的原理達到制冷。液態(tài)氨吸收蒸發(fā)器周圍鹽水的熱量，變?yōu)轱柡蜌鈶B(tài)氨，經(jīng)壓縮器壓縮變?yōu)檫^熱蒸汽氨，進入冷凝器中與冷卻水進行熱交換，又變?yōu)橐簯B(tài)氨，經(jīng)調(diào)節(jié)閥降壓后成為低壓、地溫的液態(tài)氨，回到蒸發(fā)器中重新汽化，構(gòu)成氨的循環(huán)系統(tǒng)。
2.2鉆井法鑿井主要鉆井設(shè)備鉆井法鑿井的鉆井設(shè)備主要為鉆井機，鉆井機由多套設(shè)備組成，各設(shè)備的構(gòu)造由鉆井工藝確定，按設(shè)備所起作用不同分為以下幾個系統(tǒng)：
鉆具系統(tǒng)設(shè)備。包括鉆頭和鉆桿，它們的主要功用是使鉆頭在旋轉(zhuǎn)中破碎工作面的巖石。
旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)備。包括轉(zhuǎn)盤及傳動裝置、方鉆桿。它們的功用是，電動機或液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩并經(jīng)方鉆桿傳給鉆桿和鉆頭，使鉆頭旋轉(zhuǎn)。
提吊系統(tǒng)設(shè)備。包括鉆塔、絞車、復滑輪組、大溝。主要用于提升和下放鉆具。正常鉆進時，提吊鉆具、控制鉆壓并調(diào)節(jié)給進速度；砌井時，提吊下方井壁。
洗井系統(tǒng)設(shè)備。免費論文。洗井系統(tǒng)設(shè)備主要有水龍頭、壓氣排液器、排漿管和排漿槽，在地面還有沉淀凈化、清除巖渣和空氣壓縮機等輔助設(shè)備。它們的功用是產(chǎn)生洗井液循環(huán)的動力，造成洗井液的循環(huán)；使洗井液及時清除鉆頭破碎的巖渣，避免刀具重復破碎巖渣，提高鉆井速度和效率；對刀具進行沖洗和冷卻。
輔助設(shè)備。包括鉆臺車、封口平車、龍門吊車和氣動卡瓦等。
3施工技術(shù)對比3.1凍結(jié)法施工特點凍結(jié)法施工其主要的技術(shù)包括冷凍站的安裝、鉆孔的施工、井筒凍結(jié)、井筒掘砌,在復雜和特殊地層施工中具有很大的優(yōu)越性:
(1) 支護結(jié)構(gòu)靈活、易控制?？筛鶕?jù)不同地質(zhì)條件、環(huán)境及場地條件靈活布置凍結(jié)孔、調(diào)節(jié)冷媒水的溫度,從而獲得高質(zhì)量的凍土帷幕,特殊情況下還可以采用液氮進行快速搶險,與鹽溶液人工凍結(jié)法相比,液氮人工凍結(jié)法具有溫度低、凍結(jié)速度快、凍結(jié)強度高、無污染等優(yōu)點。同時可通過地溫監(jiān)測指導施工,符合現(xiàn)代信息化施工的要求。
(2) 適應(yīng)性強。它適應(yīng)于各種復雜地質(zhì)及水文地質(zhì)條件下的任何含水地層的土層加固,并且基本不受基坑形式、平面尺寸和深度的影響。
(3) 隔水性好。它本身就是地下水的控制系統(tǒng),防滲性能是其它施工方法無法相比的。免費論文。
(4) 對環(huán)境影響小。它充分利用土體自身的特點,材料是土體本身,對地下水及周圍環(huán)境無污染,凍結(jié)壁解凍后,凍結(jié)管可回收,地下土層恢復原狀,對地下工程較為有利。
(5)缺點是存在鉆機性能跟不上要求、制冷系統(tǒng)跟不上要求、凍結(jié)壁強度不夠、井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等問題，導致產(chǎn)生斷管等重大事故。免費論文。
3.2鉆井法施工特點鉆井法施工主要工藝過程包括井筒的鉆進、泥漿洗井護壁、下沉預制井壁和壁后注漿固井等。
(1)鉆井法實現(xiàn)地面作業(yè)或遠距離控制操作，徹底改變了普通鑿井法打眼放炮的井下作業(yè)方式，從根本上改善了鑿井工人的勞動條件和安全條件。
(2)施工機械化。鉆井法均實現(xiàn)了鑿井工藝綜合機械化和部分工藝自動化，使鑿井工人從繁重的體力勞動中解脫出來。由于鉆井速度快，勞動生產(chǎn)率高，降低了工程成本，建井投資費用比普通鑿井法低15%~40%。
(3)立井建井法采用地面預制鋼筋混凝土井壁，井壁強度高，質(zhì)量好、減少了井筒的維護和排水費用。
(4)鉆井法不但能鉆鑿不穩(wěn)定的松軟巖層，而且能鉆鑿穩(wěn)定的硬巖層?？梢糟@鑿立井、斜井，也可以鉆鑿地下的垂直、傾斜巷道。
(5) 在鉆井法施工中也存在一些問題，例如成井偏斜率大，生鉆頭、刀盤、滾刀、吸收器及風管等物意外掉落井內(nèi)，在不穩(wěn)定地層中、松散的流沙及砂礫層中易出現(xiàn)塌幫。
4 結(jié)論通過對兩種特殊鑿井法的比較可知,兩種鑿井法各有利弊,實踐中要結(jié)合各地層的具體情況,合理地使用兩種鑿井法。凍結(jié)法施工不受井筒直徑和深度的限制，在深厚表土層中建鑿井筒時得到廣泛應(yīng)用,同時還應(yīng)用到建設(shè)斜井、水利工程、地下鐵道、過江隧道等工程。鉆井法在高層建筑樁基礎(chǔ)、大橋墩樁、高架公路基墩工程中也有廣泛應(yīng)用。
參考文獻
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論文關(guān)鍵詞：清潔生產(chǎn),鉆井液,環(huán)境
1.前言
在石油天然氣鉆井行業(yè)，就環(huán)境影響而言，鉆井液（鉆井泥漿）是最為顯著一個方面：配制鉆井液需要消耗大量的新鮮水，添加維持鉆井液性能化學藥劑，廢棄泥漿構(gòu)成了最大的廢物流，甚至是環(huán)境負債，其中油基鉆井液（非水溶性鉆井液）礦物油相含的多環(huán)芳烴（PAH）是生物毒性主要來源。例如，在與厄瓜多爾石油二十年的聯(lián)營期結(jié)束后，根據(jù)政府按新的法規(guī)監(jiān)督審計的結(jié)論，從按1995年開始，德士古石油公司（TexacoPetroleumCompany）花費4000萬美元，對161處泥漿池進行生態(tài)恢復，包括清理、換土、水處理、分析、植被恢復等多個環(huán)節(jié)。另一方面，鉆井液對提高鉆井效率、保護油氣藏、防治井噴事故起著不可或缺的作用。
按國際慣例，廢棄泥漿的環(huán)境責任由業(yè)主—油氣開發(fā)商承擔，盡管如此，對于專業(yè)的鉆井液公司，為主動保護環(huán)境、提升競爭力，開展專項清潔生產(chǎn)審核、實施清潔生產(chǎn)方案，依然十分必要。
2.審核重點與效果
2.1.產(chǎn)污節(jié)點分析
鉆井液的循環(huán)大致可以分為兩個部分，在地下是通過鉆桿、鉆頭高壓噴射到鉆遇層，而后攜帶巖屑從井筒返回地面。在地面則是經(jīng)過一系列的固液分離、性能調(diào)整、增壓后重新進入地下。圖1是地面循環(huán)示意圖。在正常循環(huán)情況下，固液分離系統(tǒng)的固相物會將鉆井液帶出循環(huán)系統(tǒng)，造成了鉆井液的損失，或者說是廢棄鉆井液的形成。如在鉆進過程中調(diào)整鉆井液的性能、更換鉆井液配方、完井時，也會部分、甚至全部排放。
圖1鉆井液地面循環(huán)示意圖
根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，某口水平井累積配制鉆井液1940m，到完井時，累積排放200m，回收392m，井筒內(nèi)留存144m，循環(huán)損失1200m。排放和循環(huán)損失合計1400m，價值達100萬元，占配置總量的72%，其中新鮮水780，鹵水653噸，柴油18噸，其他添加劑的綜合為327噸。
2.2.清潔生產(chǎn)方案
采用先進的堵漏工藝及材料，可顯著減少鉆井液在井筒內(nèi)的漏失和降失水。投入防漏材料費用100萬元，防漏成功率85.91%，堵漏成功率78.79%。根據(jù)鉆遇的地質(zhì)情況，每年可獲得經(jīng)濟效益147萬元。
在保證性能、滿足鉆井生產(chǎn)的前提下，采用的新型劑有RT001、聚合醇，固體劑等替代柴油。年減少柴油2791噸的使用，價值1674萬元，扣除劑的費用后的凈效益達1346萬。
3.持續(xù)清潔生產(chǎn)
鉆井液公司的清潔生產(chǎn)水平滿足當前環(huán)境管理的要求，但與國際先進水平相比，還有一定的差距，應(yīng)在以下幾個方面持續(xù)推進清潔生產(chǎn)：
通過減少基液的多環(huán)芳烴含量降低生物毒性。高芳烴柴油通常含有2~4%PAH，低毒礦物油的芳烴含量0.8%，二者的LC50介于0~0.25%。經(jīng)特殊處理的礦物油芳烴含量遠遠小于0.1%，毒性微乎其微，LC50可達20%。
提高固控系統(tǒng)的分離效率。安裝干燥器可減少震動篩后的鉆屑上鉆井液損失89.5%，從原來的從34.2%降到3.61%，既可減少廢物的產(chǎn)生量，也顯著地節(jié)約鉆井液的費用。
推行全面的鉆井液管理（TFM）。由專業(yè)公司提供鉆井、完井、廢物處置全過程的鉆井液服務(wù)，采用前沿技術(shù)、工藝和設(shè)備，能夠降低業(yè)主的環(huán)境責任風險，提高鉆井液系統(tǒng)的成本績效。
論文摘 要：隨著海洋石油的大力開發(fā)，鉆井技術(shù)的研究至關(guān)重要，本文主要闡述海上鉆井發(fā)展及現(xiàn)狀，我國海上石油鉆井裝備狀況，海洋石油鉆井平臺技術(shù)特點，以及海洋石油鉆井平臺技術(shù)發(fā)展分析。
1 海上鉆井發(fā)展及現(xiàn)狀
1.1 海上鉆井可及水深方面的發(fā)展歷程
正規(guī)的海上石油工業(yè)始于20世紀40年代，此后用了近20年的時間實現(xiàn)了在水深100m的區(qū)域鉆井并生產(chǎn)油氣，又用了20多年達到水深近2000m的海域鉆井，而最近幾年鉆井作業(yè)已進入水深3000m的區(qū)域。圖1顯示了海洋鉆井可及水深的變化趨勢。20世紀70年代以后深水海域的鉆井迅速發(fā)展起來。在短短的幾年內(nèi)深水的定義發(fā)生了很大變化。最初水深超過200m的井就稱為深水井;1998年“深水”的界限從200m擴展到300m，第十七屆世界石油大會上將深海水域石油勘探開發(fā)以水深分為:400m以下水域為常規(guī)水深作業(yè)，水深400~1500m為深水作業(yè)，大于1500m則稱為超深水作業(yè);而現(xiàn)在大部分人已將500m作為“深水”的界限。
1.2海上移動式鉆井裝置世界擁有量變化狀況
自20世紀50年代初第一座自升式鉆井平臺“德朗1號”建立以來，海上移動式鉆井裝置增長很快，圖2顯示了海上移動式鉆井裝置世界擁有量變化趨勢。1986年巔峰時海上移動式鉆井裝置擁有量達到750座左右。1986年世界油價暴跌5成，海洋石油勘探一蹶不振，持續(xù)了很長時間，新建的海上移動式鉆井裝置幾乎沒有。由于出售流失和改裝(鉆井平臺改裝為采油平臺)，其數(shù)量逐年減少。1996年為567座，其中自升式平臺357座，半潛式平臺132座，鉆井船63座，坐底式平臺15座。此后逐漸走出低谷，至2010年，全世界海上可移動鉆井裝置共有800多座，主要分布在墨西哥灣、西非、北海、拉丁美洲、中東等海域，其中自升式鉆井平臺510座，半潛式鉆井平臺280座，鉆井船(包括駁船)130艘，鉆井裝置的使用率在83%左右。目前，海上裝置的使用率已達86%。
2我國海洋石油鉆井裝備產(chǎn)業(yè)狀況
我國油氣開發(fā)裝備技術(shù)在引進、消化、吸收、再創(chuàng)新以及國產(chǎn)化方面取得了長足進步。
2.1建造技術(shù)比較成熟海洋石油鉆井平臺是鉆井設(shè)備立足海上的基礎(chǔ)。從1970年至今，國內(nèi)共建造移動式鉆采平臺53座，已經(jīng)退役7座，在用46座。目前我國在海洋石油裝備建造方面技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，有國內(nèi)外多個平臺、船體的建造經(jīng)驗，已成為浮式生產(chǎn)儲油裝置(FPSO)的設(shè)計、制造和實際應(yīng)用大國，在此領(lǐng)域，我國總體技術(shù)水平已達到世界先進水平。
2.2部分配套設(shè)備性能穩(wěn)定海洋鉆井平臺配套設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)與陸上鉆井裝備類似，但在配置、可靠性及自動化程度等方面都比陸上鉆井裝備要求更苛刻。國內(nèi)在電驅(qū)動鉆機、鉆井泵及井控設(shè)備等研制方面技術(shù)比較成熟，可以滿足7000m以內(nèi)海洋石油鉆井開發(fā)生產(chǎn)需求。寶石機械、南陽二機廠等設(shè)備配套廠有著豐富的海洋石油鉆井設(shè)備制造經(jīng)驗，其產(chǎn)品完全可以滿足海洋石油鉆井工況的需要。
2.3深海油氣開發(fā)裝備研制進入新階段目前，我國海洋油氣資源的開發(fā)仍主要集中在200m水深以內(nèi)的近海海域，尚不具備超過500m深水作業(yè)的能力。隨著海洋石油開發(fā)技術(shù)的進步，深海油氣開發(fā)已成為海洋石油工業(yè)的重要部分。向深水區(qū)域推進的主要原因是由于淺水區(qū)域能源有限，滿足不了能源需求的快速增長需求，另外，隨著鉆井技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，已經(jīng)能夠在許多惡劣條件下開展深水鉆井。雖然我國在深海油氣開發(fā)方面距世界先進水平還存在較大差距，但我國的深水油氣開發(fā)技術(shù)已經(jīng)邁出了可喜的一步，為今后走向深海奠定了基礎(chǔ)。
3海洋石油鉆井平臺技術(shù)特點
3.1作業(yè)范圍廣且質(zhì)量要求高
移動式鉆井平臺(船)不是在固定海域作業(yè)，應(yīng)適應(yīng)移位、不同海域、不同水深、不同方位的作業(yè)。移位、就位、生產(chǎn)作業(yè)、風暴自存等復雜作業(yè)工況對鉆井平臺(船)提出很高的質(zhì)量要求。如半潛式鉆井平臺工作水深達1 500~3 500 m，而且要適應(yīng)高海況持續(xù)作業(yè)、13級風浪時不解脫等高標準要求。
3.2使用壽命長，可靠性指標高
高可靠性主要體現(xiàn)在:①強度要求高。永久系泊在海上，除了要經(jīng)受風、浪、流的作用外，還要考慮臺風、冰、地震等災(zāi)害性環(huán)境力的作用;②疲勞壽命要求高。一般要求25~40 a不進塢維修，因此對結(jié)構(gòu)防腐、高應(yīng)力區(qū)結(jié)構(gòu)型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(zhì)量，采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(chǎn)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(chǎn)管理明顯地高于常規(guī)船舶。
3.3安全要求高
由于海洋石油工程裝置所產(chǎn)生的海損事故十分嚴重，隨著海洋油氣開發(fā)向深海區(qū)域發(fā)展、海上安全與技術(shù)規(guī)范條款的變化、海上生產(chǎn)和生活水準的提高等因素變化，對海洋油氣開發(fā)裝備的安全性能要求大大提高，特別是對包括設(shè)計與要求、火災(zāi)與消防及環(huán)保設(shè)計等HSE的貫徹執(zhí)行更加嚴格。
3.4學科多，技術(shù)復雜
海洋石油鉆井平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析涉及了海洋環(huán)境、流體動力學、結(jié)構(gòu)力學、土力學、鋼結(jié)構(gòu)、船舶技術(shù)等多門學科。因此，只有運用當代造船技術(shù)、衛(wèi)星定位與電子計算機技術(shù)、現(xiàn)代機電與液壓技術(shù)、現(xiàn)代環(huán)保與防腐蝕技術(shù)等先進的綜合性科學技術(shù)，方能有效解決海洋石油開發(fā)在海洋中定位、建立海上固定平臺或深海浮動式平臺的泊位、浮動狀態(tài)的海上鉆井、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。
4海洋石油鉆井平臺技術(shù)發(fā)展
世界范圍內(nèi)的海洋石油鉆井平臺發(fā)展已有上百年的歷史，深海石油鉆井平臺研發(fā)熱潮興起于20世紀80年代末，雖然至今僅有20多年歷史，但技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，海洋油氣開發(fā)的水深得到突飛猛進的發(fā)展。
4.1自升式平臺載荷不斷增大
自升式平臺發(fā)展特點和趨勢是:采用高強度鋼以提高平臺可變載荷與平臺自重比，提高平臺排水量與平臺自重比和提高平臺工作水深與平臺自重比率;增大甲板的可變載荷，甲板空間和作業(yè)的安全可靠性，全天候工作能力和較長的自持能力;采用懸臂式鉆井和先進的樁腿升降設(shè)備、鉆井設(shè)備和發(fā)電設(shè)備。
4.2多功能半潛式平臺集成能力增強
具有鉆井、修井能力和適應(yīng)多海底井和衛(wèi)星井的采油需要，具有寬闊的甲板空間，平臺上具有油、氣、水生產(chǎn)處理裝置以及相應(yīng)的立管系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)控制中心等。
4.3新型技術(shù)FPSO成為開發(fā)商的首選
海上油田的開發(fā)愈來愈多地采用FPSO裝置，該裝置主要面向大型化、深水及極區(qū)發(fā)展。FPSO在甲板上密布了各種生產(chǎn)設(shè)備和管路，并與井口平臺的管線連接，設(shè)有特殊的系泊系統(tǒng)、火炬塔等復雜設(shè)備，整船技術(shù)復雜，價格遠遠高出同噸位油船。它除了具有很強的抗風浪能力、投資低、見效快、可以轉(zhuǎn)移重復使用等優(yōu)點外，還具有儲油能力大，并可以將采集的油氣進行油水氣分離，處理含油污水、發(fā)電、供熱、原油產(chǎn)品的儲存和外輸?shù)裙δ?，被譽為“海上加工廠”，已成為當今海上石油開發(fā)的主流方式。
4.4更大提升能力和鉆深能力的鉆機將得到研發(fā)和使用
由于鉆井工作向深水推移，有的需在海底以下5000~6000m或更深的地層打鉆，有的為了節(jié)約鉆采平臺的建造安裝費用，需以平臺為中心進行鉆采，將其半徑從通常的3000m擴大至4000~5000m，乃至更遠，還有的需提升大直徑鉆桿(168·3mm)、深水大型隔水管和大型深孔管等，因此發(fā)展更大提升能力的海洋石油鉆機將成為發(fā)展趨勢。
參考文獻
關(guān)鍵詞：隨鉆測量；地質(zhì)導向鉆井；旋轉(zhuǎn)導向鉆井；導向鉆井技術(shù)
中圖分類號：TE22 文獻標識碼：A文章編號：
鉆井的目的是開發(fā)油氣藏、進行地質(zhì)評價，鉆井是一個利用鉆機設(shè)備破碎地層形成井筒的工藝過程?？死斠烙吞镂挥谖覈陆貐^(qū)，主要任務(wù)是進行準噶爾盆地的地油氣資源的銷售、集輸、開發(fā)勘探等業(yè)務(wù)。準噶爾盆地儲存油氣資源豐富，具有極大潛力，擁有廣闊的勘探前景?？死斠朗形挥跍矢翣柵璧氐奈鞅?，市內(nèi)公路網(wǎng)發(fā)達，交通十分便利。其中，位于準噶爾盆地的莫171井是克拉瑪依油田的勘探評價井，該井環(huán)境存在底水的可能性較大，因此，在進行水平段鉆進時，引入了旋轉(zhuǎn)導向技術(shù)，該技術(shù)與傳統(tǒng)的滑動導向鉆井相比較，位移延伸能力強、井身軌跡精度控制性高、凈化井眼效果好。通過鉆井導向技術(shù)的運用，為克拉瑪依油田復雜油氣藏的勘探與開發(fā)提供了技術(shù)支持。在上個世紀九十年代，現(xiàn)代導向鉆井技術(shù)誕生，伴隨鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，形成了一項高新科技尖端技術(shù)，那就是旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)，該技術(shù)所涉及學科廣泛，導向鉆井由MVVD、導向動力鉆具、高效能鉆頭組成，導向鉆井系統(tǒng)是在其基礎(chǔ)上再輔之計算機軟件而構(gòu)成的。按照導向工具進行劃分，導向鉆井技術(shù)可分為旋轉(zhuǎn)導向鉆井和滑動導向鉆井，文章主要圍繞旋轉(zhuǎn)導向鉆井進行論述。在進行旋轉(zhuǎn)導向作業(yè)時，隨著鉆頭的轉(zhuǎn)動，鉆柱也發(fā)生旋轉(zhuǎn)，具有井眼清洗效果好等特點。
導向鉆井技術(shù)現(xiàn)狀與進展
1.1旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)
采用轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆柱進行鉆進時，井身軌跡平滑、建井周期短、鉆井效率高、鉆頭進尺多、鉆進成本低、鉆速高。伴隨多分支井、大位移井、水平井等結(jié)構(gòu)復雜井的開采，上世紀九十年代就誕生了旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)。
1.2滑動導向鉆井技術(shù)
因為隨鉆測量系統(tǒng)可以將方位角、井斜角等描述井身幾何軌跡的參數(shù)傳送到地面，實現(xiàn)了鉆頭方向的可調(diào)。在上世紀八十年代，導向鉆井的關(guān)鍵技術(shù)就是滑動導向鉆井技術(shù)。但是，滑動導向鉆井技術(shù)存在著一些不足，在降低進尺成本、提高鉆速的同時，會造成馬達斷脫或嚴重磨損等事故發(fā)生。隨著，人們對資源的需求量的增加，因油氣藏地質(zhì)、環(huán)境等問題，勘探、開采的難度不斷增大，滑動鉆井技術(shù)已經(jīng)不能勝任現(xiàn)代導向鉆井的任務(wù)，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向了旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)。在進行滑動鉆井時，人們?yōu)榱丝朔碥壽E難以控制、成本較高、鉆速低、粘滑卡阻嚴重、凈化井眼效果不佳、扭阻及摩阻偏大等不利因素，同時使用了轉(zhuǎn)盤法配合滑動鉆井進行交替鉆進。但是這中交替鉆進的方法并未使問題得以改善。反而降低了鉆井效率、增加下鉆次數(shù)，從而引發(fā)渦動、粘滑、井身質(zhì)量差、井身軌跡缺少平滑、井眼方位不穩(wěn)定等故障。采用滑動鉆井技術(shù)進行鉆進時，井深大于臨界井深度四千米時，就難以連續(xù)、均勻滑動或者不能滑動的狀況，使滑動鉆進成為困難。這時由于鉆柱在鉆進時向下滑動，降低了旋轉(zhuǎn)鉆頭有效功率，降低了鉆頭有效鉆壓，摩阻大，從而降低了鉆速?；瑒訉蜚@井的缺點還體現(xiàn)在水平井大位移井或大角度斜井中，巖屑床存在與井眼底邊，既導致了井眼凈化不佳，又增加了井壁與鉆柱的摩阻。往往還會發(fā)生鉆柱不旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，鉆柱因與井壁貼靠的緣故，因此產(chǎn)生較大摩阻。而且，摩阻隨著導向鉆具彎角的增大而增加。
1.3井底動力經(jīng)驗鉆井技術(shù)
鉆定向井技術(shù)應(yīng)用渦輪鉆具將定向斜井鉆出，有限陀螺測斜儀與測性多點測斜儀的發(fā)展，也奠定了定向下鉆技術(shù)的成功。定向鉆井技術(shù)被稱為井底動力鉆井經(jīng)驗預測定向鉆井法，因為井身軌跡信息來自于鉆后。
1.4轉(zhuǎn)盤經(jīng)驗鉆井技術(shù)
該技術(shù)的應(yīng)用年代在上世紀二十年代末期，鉆井者依靠變化鉆壓轉(zhuǎn)速參數(shù)、下部鉆具組合結(jié)構(gòu)以及自身的經(jīng)驗，來對鉆頭造斜效果進行預測。通過經(jīng)驗來預測造斜定向效果，例如：在鉆進一段后，將轉(zhuǎn)速、鉆壓、鉆具組合結(jié)構(gòu)進行改變，然后繼續(xù)鉆進，再起鉆測斜。
導向鉆井技術(shù)發(fā)展方向
2.1控制旋轉(zhuǎn)導向鉆井理論
控制現(xiàn)代導向鉆井技術(shù)的發(fā)展可通過：a在進行旋轉(zhuǎn)導向鉆井時，研究鉆柱力學的求解方法、模型以及理論；b設(shè)計自主式旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)時，可采用自主制導理論；c控制指令的設(shè)計，可按照地面向井下傳達下行指令的原理，其設(shè)計能夠使旋轉(zhuǎn)導向工具通過指令發(fā)生動作；d要想解決超調(diào)、大滯后、不確定性因素等復雜性的問題，可采用旋轉(zhuǎn)導向智能控制理論來解決；e待鉆井身與已鉆井身之間所存在的偏差可采用旋轉(zhuǎn)導向矢量控制理論進行調(diào)控。
2.2新型旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具的開發(fā)
在推靠鉆頭旋轉(zhuǎn)導向工具的基礎(chǔ)上，又研發(fā)出定向鉆頭，與推靠鉆頭導向原理不同，定向鉆頭可以使鉆頭定向造斜，其難于在直井防斜，在井斜較大的情況下可降低斜度，而在井眼井斜度為5度以上，可穩(wěn)斜、增斜。定向鉆頭旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具如圖所示。
圖定向鉆頭旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具
2.3旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)的完善
通過以下措施可以使旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)其功能更加完善。①軟件系統(tǒng)，在實際鉆井工作中，旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)中包括了可視化和導向閉環(huán)鉆井系統(tǒng)軟件、控制旋轉(zhuǎn)導向工具專用軟件、調(diào)正井深軌跡的設(shè)計軟件、預置井身軌跡設(shè)計軟件等。②地面監(jiān)控系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)中，地面監(jiān)控系統(tǒng)分別由智能決策支持系統(tǒng)、地面計算存儲分析模擬系統(tǒng)以及傳輸和接收信號的子系統(tǒng)組成。從地面將控制指令發(fā)送到井下，是該系統(tǒng)所具有的關(guān)鍵性技術(shù)，通過閉環(huán)信息流可監(jiān)視并調(diào)控井身軌跡。③井下與地面雙傳輸通訊系統(tǒng)，目前主體技術(shù)體現(xiàn)在無線泥漿脈沖雙向傳輸系統(tǒng)，但該系統(tǒng)存在著一定的局限性與滯后性。④隨鉆實時測量參數(shù)系統(tǒng)，其中包括有隨鉆工程參數(shù)、隨鉆地震等評價參數(shù)、隨鉆測井、隨鉆地層評價、隨鉆井身幾何參數(shù)等實時信息技術(shù)。隨鉆測井已有聲波、密度、中子、電阻率的等多聯(lián)隨鉆測量儀；隨鉆聲波和隨鉆壓力等測量技術(shù)也得到了很好的發(fā)展，隨鉆地震技術(shù)也逐漸邁向多元化。④為了能夠?qū)崿F(xiàn)在苛刻、惡劣工況的復雜井下環(huán)境順利進行鉆進作業(yè)，現(xiàn)代旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)的技術(shù)指標也在不斷提升。
結(jié)束語
通過文章的分析，我們可以了解到旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)指出了現(xiàn)代導向鉆井的發(fā)展方向，克拉瑪依油田屬于分支井、大位移井、叢式井，旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)的應(yīng)用給克拉瑪依油田的勘探與開發(fā)提供了技術(shù)保障。隨著隨鉆參數(shù)測量傳輸、隨鉆地震、隨鉆測井等技術(shù)的出現(xiàn)，也發(fā)展了旋轉(zhuǎn)導向鉆井的相關(guān)配套技術(shù)。現(xiàn)代導向鉆井技術(shù)是設(shè)計了數(shù)學、力學、計算機、自動化、機電儀表、鉆井等多元化、多學科的高科技系統(tǒng)工程，該技術(shù)的完善推動了社會經(jīng)濟更加穩(wěn)步發(fā)展。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：鉆井工程；事故監(jiān)測；預警方法
1引言
目前，石油鉆井工程，具有投資高、風險高、施工技術(shù)要求高及隱蔽性強等特點。因此，在鉆井的過程中，一旦遇到復雜多變的地層或者某一工序失誤時，都會引發(fā)工程事故，對施工人員與企業(yè)財產(chǎn)的安全具有巨大的威脅。因此，做好事前的預警工作，提前把可能出現(xiàn)的事故進行排除也就非常的重要。
2石油鉆井工程事故的預警重要性
我國經(jīng)濟的發(fā)展對石油的依賴性非常大，而鉆井工程是石油開采的必要環(huán)節(jié)，關(guān)乎開采作業(yè)的水平高低。但是，鉆井工程耗資大、風險高、作業(yè)環(huán)境惡劣、意外因素多，一旦發(fā)生事故，將造成巨大的損失。而有效的事故監(jiān)測和預警方法能在事故發(fā)生的早期進行評估分析，控制風險，減少損失，確保人員和財產(chǎn)的安全。
3石油鉆井工程事故的主要預警要素和內(nèi)容
在石油鉆井過程中，利用大量鉆井監(jiān)測數(shù)據(jù)進行石油鉆井工程事故的某些設(shè)備等的預警和故障診斷已得到廣泛重視。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊系統(tǒng)、專家系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)都得到應(yīng)用。而智能化的模糊診斷專家系統(tǒng)技術(shù)主要運用了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以結(jié)合鉆井工程的實際情況進行事故預警。該技術(shù)具有以下要素和內(nèi)容：
3.1設(shè)備故障診斷
設(shè)備故障的診斷，主要有狀態(tài)監(jiān)測、分析診斷以及治理預防等三個階段。
1、狀態(tài)監(jiān)測
監(jiān)測指的是對設(shè)備日常正常的運行狀態(tài)進行檢測，主要運用傳感器對設(shè)備正常運行時的相關(guān)參數(shù)進行采集，在免除干擾參數(shù)的基礎(chǔ)上，監(jiān)測設(shè)備的主要特征參數(shù)。
2、治理預防
在進行狀態(tài)監(jiān)測與分析診斷后，對于出現(xiàn)故障或有故障趨向的部位進行治理與預防，可以運用模糊推理與理論來描述診斷系統(tǒng)，保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。
3.2專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)主要指在運用智能計算機網(wǎng)絡(luò)程序后，能夠?qū)θ祟愄崆拜斔偷拿顏砟７聦＜夜逃型茢嗄芰?，并根?jù)命令要求來解決實際存在的故障與問題，具有鮮明的啟發(fā)性、靈活性以及透明性的優(yōu)點。
由于鉆井技術(shù)的特殊性，對于相關(guān)技術(shù)人員來講具有極大的挑戰(zhàn)，不能僅以人工經(jīng)驗或者參數(shù)監(jiān)測來完成。而鑒于專家系統(tǒng)的優(yōu)點，只要計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)符合要求，就可以高效連續(xù)的進行工作，同時可長時間的保存日常的故障經(jīng)驗或者相關(guān)數(shù)據(jù)，并在升級后，提升與吸取新的操作經(jīng)驗，加強系統(tǒng)的預警技術(shù)。
3.3建立系統(tǒng)模型
1、建立預警模型類庫
在預警技術(shù)的運用上，從事故對象的分析到預警技術(shù)的設(shè)計制造屬于一個逐漸擴散與細化模型的步驟。
①細化對象
對系統(tǒng)中對象之間的交互作用與相關(guān)行為進行細化，從而形成一套明確、完整及穩(wěn)定的定義。然后在根據(jù)參數(shù)和事故問題微秒關(guān)系的前提下，把已經(jīng)出現(xiàn)過事故的行為、趨向等進行關(guān)聯(lián)，確定參數(shù)的可用性。
②認定類型
在預警技術(shù)模型的設(shè)計上，一般都要求分為不同種類。如出現(xiàn)溢流、井涌、井噴、氣侵或者油侵等分到溢流的類型上。
2、建立模型
①在之前經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對事故參數(shù)的變化情況來確立事故發(fā)生特殊點，然后對事故與參數(shù)行為、部件等屬性進行聯(lián)系。
②對于出現(xiàn)過工程事故的鉆井與設(shè)備條件、錄井參數(shù)等進行分析與研究，得到他們之間的關(guān)聯(lián)點進行關(guān)系的確認。主要包括包含、繼承、創(chuàng)建等靜態(tài)關(guān)系。
③建立動態(tài)對象問的主要關(guān)系，然后才能形成一套較為全面的系統(tǒng)模型。
4鉆井工程事故監(jiān)測和預警方法
4.1鉆井工程的現(xiàn)狀
安全是鉆井工程首要考慮的問題，隨著計算機技術(shù)和綜合錄井技術(shù)的發(fā)展，鉆井監(jiān)控和風險控制的水平也得到提高，尤其是運用人工智能技術(shù)，預判工程的走向，及早的預警，有效的控制風險。但是，目前鉆井事故監(jiān)測和預報方法仍然存在缺陷，限制了鉆井工程的優(yōu)化發(fā)展。鉆井中常見的事故有井漏、井涌、井噴、鉆具損壞、堵塞水眼、牙輪掉落等，常常迫使工程停工，嚴重的還會引發(fā)安全事故。而目前的事故監(jiān)測和預警方法主要是研究工程參數(shù)，觀察其變化情況，進而判斷工程的狀態(tài)。目前為止，此類技術(shù)的自動化水平還不高，構(gòu)建的系統(tǒng)還比較單一，大多采用經(jīng)典數(shù)學工具建立模型，難以客觀、精確的反映鉆井復雜多變的情況。人工智能技術(shù)雖然為鉆井工程監(jiān)測和預警拓展了廣闊的前景，但是它仍處于探索階段，有待深入的發(fā)展應(yīng)用。
4.2鉆井工程事故監(jiān)測和預警方法
1、鉆具振動分析
此項技術(shù)比較先進，由于在鉆井時，巖石與鉆頭、井壁與鉆柱相互作用，會導致鉆具的振動。但是各項因素相互作用所產(chǎn)生的應(yīng)力比較復雜，可以通過測量其動力學的特征，如使用MWD測量儀，進行分析。目前鉆具振動的分析系統(tǒng)比較有名的是美國的VibrA軟件，而我國的研究處于實驗階段。鉆井過程中，產(chǎn)生的應(yīng)力波頻譜不同，進而可分析地質(zhì)信息，尤其是低頻段可以識別牙輪鉆頭的情況。通過研究分析鉆具的振動，可以監(jiān)測鉆具、鉆頭的工作狀態(tài)，預防共振、諧振等狀況。但也有一定的局限性，對井場其他鉆井事故的監(jiān)測和預警作用很小。
2、綜合錄井參數(shù)研究
鉆井工程中的多變性，采用綜合錄井參數(shù)分析技術(shù)，可以對其進行綜合的處理分析，判斷井況和鉆具的狀態(tài)，進而監(jiān)測地層壓力信息。該技術(shù)需要計算機的配合，自動化程度要求高，但限于操作人T的專業(yè)素質(zhì)、責任意識、判斷能力不高，無法全程監(jiān)測數(shù)據(jù)的微小變化，也難以及時、準確的判斷出鉆井的狀態(tài)。因而計算機監(jiān)測與預警系統(tǒng)的研究被廣泛重視，如法國開發(fā)的ALS-K快速探測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井事故的監(jiān)測和預警自動化，對于出口流量、鉆井液進口等計算的精度高，自動計算出流量門限值，在鉆井工程事故和預警領(lǐng)域發(fā)揮著很大的作用。
3、模糊理論的應(yīng)用
綜合錄井參數(shù)分析法是一種專家系統(tǒng)，它會根據(jù)預測的可能性給出提示或預警信息。由于預判的不確定性，而以自然語言為基礎(chǔ)的經(jīng)驗性知識，沒有明確的界限，如果采用經(jīng)典邏輯來表述具有局限性，使得問題的處理過于單一，不能體現(xiàn)出智能的特點。而模糊理論具有隨機性和概率性，是分析隨機和統(tǒng)計的數(shù)學工具，運用模糊理論建立的數(shù)學判斷工具能取代精確的數(shù)學模型，模擬人的思維方式，在處理隨機性和不確定性的問題具有很好的優(yōu)勢。由于鉆井工程中的不確定性，采用精確的數(shù)學模型預判顯然是存在缺點的，也難以客觀的反映問題，而基于模糊理論的先天的優(yōu)勢，對定量化的信息進行模糊處理，達到多因素綜合分析的目的，模糊理論的事故監(jiān)測和預警系統(tǒng)也成為了重要的發(fā)展方向。
【關(guān)鍵詞】無意外風險鉆井技術(shù) 概念 發(fā)展方向
油氣資源是人類生產(chǎn)發(fā)展和日常生活所必須的能源資源，然而其開采和發(fā)掘卻具有一定的高危險性和高投入性。尤其是對深海內(nèi)部的油氣資源進行鉆井開采，其發(fā)生意外的可能性會更大，風險性會更高。為了改變這種現(xiàn)狀，科學工作者研究和開發(fā)了一種無意外風險鉆井技術(shù)。
1 無意外風險鉆井技術(shù)1.1 無意外風險技術(shù)的概念
無意外風險鉆井技術(shù)，英文縮寫為NDS。它是在21世紀初，國外的BP公司利用其豐富的鉆井作業(yè)技術(shù)，同時結(jié)合斯倫貝公司先進的工具，共同開發(fā)的一種新型鉆井技術(shù)。后來，經(jīng)過多次試驗和現(xiàn)場檢查，證明其應(yīng)用性、目的性較強，故而得以在鉆井技術(shù)中被廣泛使用。
在開發(fā)無意外風險鉆井技術(shù)的過程中，兩家公司主要堅持這樣一個核心思想，即集合各領(lǐng)域的專家，先進的預測和鉆井數(shù)據(jù)庫軟件，先進的硬件，為它們提供整套工作框架及工藝方法，通過這些要素的協(xié)作和交流，讓其以結(jié)構(gòu)化的方法對深海井下的風險進行鑒別、分析，之后采用適當?shù)念A防措施，控制這些風險。最終根據(jù)不同的條件設(shè)計不同的鉆井方案，解決井筒壓力、井壁穩(wěn)定等問題，消除鉆井過程中，可能出現(xiàn)的意外事故，達到降低鉆井成本的目的。
1.2 無意外風險鉆井技術(shù)的系統(tǒng)組成
通常情況下，無意外風險鉆井技術(shù)系統(tǒng)的主要工作環(huán)節(jié)為：
由圖可知，無意外風險鉆井技術(shù)綜合了最先進的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，通過參數(shù)測量、井下信號采集與傳輸系統(tǒng)、井下控制技術(shù)，將地層信息和深海井下的風險控制相結(jié)合，又采用鉆井專家系統(tǒng)、井下風險評價系統(tǒng)、三維可視化技術(shù)構(gòu)造的地質(zhì)模型，對鉆井區(qū)域的信息進行收集和分析，之后向硬件設(shè)備發(fā)出反饋工作指令，調(diào)整鉆井方案，控制鉆井風險。
1.3 無意外風險技術(shù)的特點
根據(jù)無意外風險鉆井技術(shù)的系統(tǒng)圖，可知這項技術(shù)有以下幾個特點：
（1）利用多種學科解決高難度問題。無意外風險鉆井技術(shù)中包含了石油鉆井、深海測繪、計算機網(wǎng)絡(luò)、多媒體、地理等各個學科的先進技術(shù)，通過這些技術(shù)主要解決深水復雜地形探測和鉆井等高風險和高投資的問題。
（2）強大的信號采集和傳輸功能。要完成整個無意外風險鉆井技術(shù)，就要獲取與之相關(guān)的地層流體、放射性、動態(tài)鉆井液、鉆井工具、井眼軌跡、地層物理等各項參數(shù)。在采集參數(shù)的過程中，需要強大的信號做支撐，數(shù)據(jù)采集完成后，需要有快速高效的傳輸訊號做支撐。
2 無意外風險鉆井關(guān)鍵技術(shù)
無意外風險鉆井的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：鉆前風險預測技術(shù)；隨鉆風險發(fā)現(xiàn)技術(shù)；隨鉆風險決策技術(shù)；鉆后風險評價技術(shù)等。
通常在進行鉆井前，工作人員會對鉆井過程中可能會出現(xiàn)的風險進行提前預測，之后采用一定的辦法避免這些風險，這個就是鉆前風險預測技術(shù)的實施過程。在這個過程中，工作人員一般要使用WellTRAK知識系統(tǒng)、地質(zhì)力學模型、RiskTRAK數(shù)據(jù)系統(tǒng)或者鄰井資料進行對比，完成鉆前風險預測。
而在隨鉆風險發(fā)現(xiàn)技術(shù)中，NDS技術(shù)最核心的鉆井工程信息和地質(zhì)信會被獲取和分析。其獲取信息的過程主要是通過隨鉆測量工具以及實時動態(tài)監(jiān)控軟件共同完成。通過這些數(shù)據(jù)，工作人員能夠制定相應(yīng)的方案，優(yōu)化鉆井作業(yè)，評價地層狀況。
通過隨鉆風險發(fā)現(xiàn)技術(shù)，能夠鑒別和發(fā)現(xiàn)鉆井過程中的某些風險。在此基礎(chǔ)上，就要使用隨鉆風險決策技術(shù)，解決這些風險。而要完成這一技術(shù)的實施工程，通常要借助于三維以及斯倫貝協(xié)作和決策中心等方面的技術(shù)。
鉆后風險評價技術(shù)是整個無意外風險鉆井技術(shù)的最后一環(huán)。一般在完成鉆井工作之后，工作人員會利用數(shù)學模型對鉆井過程中發(fā)現(xiàn)的風險進行統(tǒng)一評價和總結(jié)，將其收集到數(shù)據(jù)庫中，完善和更新鉆井風險的數(shù)據(jù)。
3 無意外風險鉆井技術(shù)的發(fā)展方向
當前，無意外風險技術(shù)已經(jīng)在國外和國內(nèi)部分油田中，有了一定的應(yīng)用，但是在應(yīng)用的過程中也存在一定問題，故而未來的無意外風險鉆井技術(shù)的發(fā)展方向就是解決好這些問題，促進整個技術(shù)的發(fā)展。
國外無意外風險技術(shù)中的隨鉆測量、旋轉(zhuǎn)導向等工具，以及阻礙信息共享網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展較為先進，同時其無意外風險技術(shù)已經(jīng)具備了一定的鉆井能力。然而受技術(shù)和各種因素的影響，其隨鉆測量工具的精度較差、像素分辨率也較低，影響了數(shù)據(jù)的準確性。另外，由于受網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的限制，其數(shù)據(jù)處理和風險評價軟件主要以靜態(tài)為主，而動態(tài)的實時的軟件系統(tǒng)仍不夠完善。所以在未來的無意外風險鉆井技術(shù)中，解決隨鉆測量工具的精度，建立和開發(fā)實時動態(tài)的數(shù)據(jù)處理和風險評估軟件，將是主要發(fā)展方向之一。
與國外的無意外風險鉆井技術(shù)相比，中國的NDS鉆井技術(shù)起步較晚，雖然在隨鉆測量和導向工具的研發(fā)上，取得了一些成績，并且也提高了NDS鉆井技術(shù)的系統(tǒng)和應(yīng)用能力，但與國外的技術(shù)仍舊有一定的差距。同時為了提高NDS鉆井技術(shù)的數(shù)據(jù)監(jiān)控能力，中國搭建了中石油鉆井實時數(shù)據(jù)監(jiān)測分析匯中心，并且建立了完善的鉆井專家系統(tǒng)和鉆井信息庫系統(tǒng)。通過這樣的方式，可以是全國甚至全世界范圍內(nèi)的石油鉆井數(shù)據(jù)完成采集、傳輸和交流，為國內(nèi)的無意外風險鉆井技術(shù)提供相應(yīng)是軟件和硬件保證。
無意外風險鉆井技術(shù)能夠?qū)ι詈；蛘邚碗s地形中的油氣資源開采提供相應(yīng)的預測、鑒別方案，減少鉆井過程中的意外風險，同時控制鉆井的投資，減少其成本。在未來的鉆井技術(shù)中，具有良好的發(fā)展前景，應(yīng)該被廣泛使用。
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【關(guān)鍵詞】海洋鉆井；高溫高壓；技術(shù)分析；事故
一、概述
由于高溫高壓，加之海上的特殊環(huán)境，出現(xiàn)作業(yè)周期長、非生產(chǎn)時間高、達不到地質(zhì)目的、井眼報廢、成本高等一系列問題。因此，雙高天然氣井的鉆井技術(shù)，仍然是一個國際性的難題。東非海域A-1和B-1井分別鉆于2010年1月和2010年5月，屬于高溫高壓天然氣探井。井底最高溫度分別為179℃，166℃，最大泥漿比重達18.5PPG（2.22g/cm3），17.6PPG（2.13g/cm3），鉆探目的層主要為砂巖及碳酸鹽巖。本文主要針對兩口高溫高壓井鉆井作業(yè)中遇到的問題，從地層壓力預測、套管結(jié)構(gòu)、高溫高密度鉆井液、固井、鉆井設(shè)備與工具等進行了分析總結(jié)。
二、作業(yè)情況介紹
A-1井于2010年1月17日開鉆，2010年5月7日該井作業(yè)全部結(jié)束，鉆井周期94天，建井周期122.4天。設(shè)計井深3700米（MSL），實際完鉆深度為3413米。平均日進尺36.31米，平均機械鉆速為9.12米/小時，純鉆時間為15.60天，純鉆時效為12.75%。實際作業(yè)時間比計劃時間多近50天，主要是鉆前準備、下20“套管后處理復雜情況、19”井眼時間及增加了6“井眼花的時間。B-1井于2010年5月12日開鉆，2010年9月22日該井作業(yè)全部結(jié)束，鉆井周期123.67天，建井周期137.75天。設(shè)計井深3700米（MSL），實際完鉆深度為3366米。平均日進尺27.22米，平均機械鉆速為4.15米/小時，純鉆時間為33.82天，純鉆時效為19.89%。實際作業(yè)時間比計劃時間多近59天，主要是下20“套管遇阻、19”井眼復雜情況、17-1/2“井眼和12-1/4”井眼井下事故和復雜情況時間明顯增加。
三、井下復雜情況及事故
（1）A-1井井下復雜情況及事故。在使用17英寸×19英寸偏心鉆頭鉆19英寸井眼過程中發(fā)生嚴重漏失，之后用LCM和CemNET進行堵漏，最后進行擠水泥作業(yè)。鉆12-1/4英寸、8-1/2英寸及6英寸井眼時多次發(fā)生溢流進行壓井。在對9-7/8英寸套管進行試壓時，由于操作失誤造成鉆具壓彎的現(xiàn)象。（2）B-1井井下復雜情況及事故。26英寸井眼作業(yè)過程中發(fā)生漏失，下20英寸套管前通井過程中下部鉆具斷裂，井下有6.8米落魚，最后導致測鉆。19英寸井眼作業(yè)發(fā)生斷鉆具現(xiàn)象，落魚93.3米，不過打撈成功，之后進行測16英寸套管固井質(zhì)量時，電測儀器部件落井；12-1/4英寸井眼發(fā)生溢流及轉(zhuǎn)盤銷子入井的現(xiàn)象。
四、井下復雜情況及事故分析
（1）地層壓力及地層情況預測不準。一是由于地層壓力及地層情況預測不準及存在不同壓力體系，導致難以制定合理的井身結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)難以處理的井下復雜情況；二是由于準確預測地層壓力難以做到，在鉆出套管鞋過程后進行了多次擠水泥作業(yè)，降低了鉆井實效。（2）高溫帶來的問題。高溫不僅給鉆井液、水泥漿的穩(wěn)定性造成巨大困難，也給工具和設(shè)備的使用造成阻礙，如井口裝置、電測儀器、LWD等等。因此在選擇井下工具時候一定要把好關(guān)，選擇適合井下溫度的井下工具。（3）使用井下復雜鉆井工藝和工具。采用了以下井下鉆井工具：17-1/2英寸X19英寸及14-3/4英寸x17-1/2英寸隨鉆擴眼器擴眼和14-1/2英寸+17英寸偏心鉆頭。使得井眼不規(guī)則，鉆井參數(shù)變化大，造成下部鉆具斷裂落井以及鉆具被刺漏等事故，增加了成本，降低了鉆井實效。（4）鉆井承包商的選擇不到位。工作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)不高，平臺管理混亂，出現(xiàn)井下事故，延長鉆井周期，增加了成本。
五、經(jīng)驗總結(jié)
A-1井和B-1井，屬于高溫高壓井，難度大，在作業(yè)管理、鉆井施工以及費用控制等方面都經(jīng)歷了諸多挑戰(zhàn)，積累了寶貴的經(jīng)驗，為今后的海外海上作業(yè)打下了基礎(chǔ)。（1）鉆井設(shè)計要求過高。在設(shè)計過程中嚴格按照預測的要求進行設(shè)計，采取了合理的井身結(jié)構(gòu)，氣密型套管，下部為油基泥漿的設(shè)計，盡量避免同一井眼出現(xiàn)不同壓力體系。（2）選擇合適抗高溫高密度鉆井液。第一，油基泥漿與水基鉆井液比較，高溫穩(wěn)定性要好，故要盡量選擇油基泥漿。第二，控制泥漿性能。為維護性能的穩(wěn)定，控制膨潤土含量、無固相含量是十分重要。（3）高溫高壓井固井。第一，套管柱的密封性。在滿足套管強度要滿足要求的基礎(chǔ)上，套管的螺紋要使用密封性能好的特殊螺紋，而且所有附件的螺紋都要達到要求。第二，選用性能良好的、具有防氣竄的水泥漿體系。（4）采用合理的堵漏方法。第一，采取常規(guī)方法，即泵入堵漏材料進行堵漏。對于不嚴重的漏失采取此種方法，即增加了地層的承壓能力又保證了鉆進的繼續(xù)進行。第二，采用水泥為堵漏材料。對于的較為嚴重的漏失采取此方法。對于承壓薄弱的地層，根據(jù)井身結(jié)構(gòu)的需要進行擠水泥，提高地層的承壓能力。（5）井下工具的選擇。井下鉆具復雜，是導致井下復雜情況的原因之一，應(yīng)盡量簡單化鉆井。對定向井儀器的使用也要分不同井段使用，能不用盡量不用。（6）費用分析。兩口井的費用都超出了預算值，分析原因如下：一是非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計以及復雜井下工具的應(yīng)用；二是對遣散費認識不足，原估算沒有考慮安全、天氣、護航等因素，導致估算較低；三是某些服務(wù)項目使用不太妥當，直井作業(yè)，沒有必要全井段使用MWD/LWD工具；四是鉆井承包商的總體素質(zhì)欠缺，影響了作業(yè)失效，增加了鉆井費用。沒有及時按照對區(qū)塊的新認識調(diào)整設(shè)計。例如在第一口井完成后沒用對第一井的設(shè)計進行變更而減少鉆井費用的投入。（7）作業(yè)管理。第一，加強聯(lián)合公司在鉆井作業(yè)過程中的管理和合作。分清工作界面，加強溝通，重要問題會議討論通過。第二，加強聯(lián)合公司管理隊伍穩(wěn)定，有利于工作延續(xù)和高效。第三，加強專家組的作業(yè)。專家組可在工程技術(shù)、作業(yè)管理以及成本控制等方面提出了切實可行的方法和措施。對于正確的方案應(yīng)及時采納。
參 考 文 獻
【關(guān)鍵詞】 石油 鉆井施工 安全隱患
石油鉆井施工在工作環(huán)境和工作性質(zhì)都具有特殊性，這些特殊性主要體現(xiàn)在施工條件惡劣、職業(yè)危害以及立體交叉作業(yè)多等方面[1]。加之，現(xiàn)有的大部分井隊的一線作業(yè)人員中，素質(zhì)較低的人員較多，尤其是在安全意識較弱的情況下，容易導致安全事故的出現(xiàn)。從這個層面出發(fā)，本文對石油鉆井施工中的安全隱患進行研究。
1 石油鉆井施工中影響安全的因素分析
影響石油鉆井施工安全的因素主要包括環(huán)境因素、設(shè)備因素以及人為因素三類。從環(huán)境因素的層面來看，天氣直接會對鉆井施工產(chǎn)生安全方面的影響，如雷雨威脅設(shè)備安全；在涉海作業(yè)中，潮汐會影響施工安全；鉆井施工場地狹小，施工條件差，也容易因為環(huán)境因素而引發(fā)事故[2]。從設(shè)備因素的層面來看，主要表現(xiàn)在設(shè)備設(shè)計不當、結(jié)構(gòu)不符合要求、設(shè)備帶病運行、設(shè)備失靈以及公用防護品達不到安全要求等方面。從人為因素的層面來看，施工者及管理者如果對風險源的感知錯誤，從而帶來的是判斷和操作上錯誤。對作業(yè)動態(tài)判斷不準確；對設(shè)備運行狀態(tài)判斷不準確；對人員工作情況判斷不準確；對即將發(fā)生的危險采取的措施不恰當?shù)鹊?。環(huán)境因素對石油鉆井施工安全帶來的隱患具有可預測性，在提前預測的基礎(chǔ)上，施工者可通過采取措施降低風險。設(shè)備因素多是由于人的操作不當或者對設(shè)備運行情況的認識不足，這類安全隱患也主要歸因于施工者或施工負責人對安全隱患的認識。從石油鉆井施工中發(fā)生安全問題的原因來看，百分之八十以上的安全問題是人為因素導致。簡而言之，在石油鉆井施工影響安全因素中發(fā)揮作用最大的是人為因素。
2 石油鉆井施工中的安全隱患情況分析
從我國現(xiàn)有的石油鉆井施工中所存在的安全施工的情況來看，安全隱患主要表現(xiàn)在吊裝作業(yè)現(xiàn)場管理不善、交叉作業(yè)施工管理存在不足、操作人員安全素質(zhì)水平不高以及日常安全管理等方面[3]。以交叉作業(yè)施工管理存在不足為例，主要的安全隱患情況體現(xiàn)在作業(yè)現(xiàn)場無專人管理或者作業(yè)人員違反操作規(guī)程等方面。從操作人員安全素質(zhì)的層面來看，導致安全隱患存在的原因是員工隊伍整體素質(zhì)不高，操作人員安全意識低，如高處作業(yè)不系安全帶，進入現(xiàn)場不戴安全帽等習慣性違章行為經(jīng)常出現(xiàn)。在石油鉆井施工過程中，現(xiàn)場使用的設(shè)備、工具或安全設(shè)施極有可能存在著缺陷，例如護罩松動、保險繩老化、電氣開關(guān)損壞等都容易導致安全隱患問題的出現(xiàn)。總之，石油鉆井施工本身是一個動態(tài)的系統(tǒng)化工程，該工程中所存在的安全隱患情況較多，需要結(jié)合實際情況進行科學合理的處理。
3 石油鉆井施工中安全隱患的應(yīng)對建議
結(jié)合上文對石油鉆井施工中影響安全的因素以及石油鉆井施工中的安全隱患情況的分析，本文提出以下石油鉆井施工中安全隱患的應(yīng)對建議。
3.1 提高鉆井施工隊伍的整體素質(zhì)
石油鉆井施工隊伍整體素質(zhì)的高低對石油鉆井施工安全水平有著重要的影響，尤其是石油鉆井施工安全管理監(jiān)督工作人員的水平，對安全隱患的處理有著不可低估的作用。企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身的實際情況，對鉆井施工人員以及鉆井施工安全管理監(jiān)督工作人員進行培訓。重點培養(yǎng)工作人員的責任心、專業(yè)知識和其他相關(guān)操作技能。以安全管理監(jiān)督工作人員為例，應(yīng)做到不但能夠發(fā)現(xiàn)問題、指出問題，還要能夠提出有效的對策，堅決杜絕一切鉆井施工中存在的安全隱患。
3.2 對石油鉆井施工進行規(guī)范化管理
石油鉆井施工的規(guī)范化管理應(yīng)做到規(guī)范管理，堵塞漏洞，規(guī)范各作業(yè)方的安全行為。主要是做到三個規(guī)范，即規(guī)范吊裝作業(yè)現(xiàn)場管理、規(guī)范交叉作業(yè)施工管理以及規(guī)范不良環(huán)境施工管理[4]。通過規(guī)范化管理實現(xiàn)全員參與安全隱患的應(yīng)對管理。施工是人員密集勞動的作業(yè)，需要大量施工人員來完成，因此必須推行標準化、規(guī)范化管理。針對不同工種、不同作業(yè)環(huán)境修訂、完善管理規(guī)定和崗位安全標準，做到明確、簡單、可操作性強。在此基礎(chǔ)上，對照標準，讓作業(yè)人員養(yǎng)成十分準確的動作行為，切實扭轉(zhuǎn)施工中的習慣性違章。
3.3 堅決執(zhí)行安全生產(chǎn)責任制
安全生產(chǎn)責任制能夠讓生產(chǎn)人員嚴格地依照安全生產(chǎn)管理的相關(guān)規(guī)定進行生產(chǎn)，任何生產(chǎn)行為都需要在保證安全的前提下進行。對于石油鉆井施工人員而言，需要對其進行明確的崗位劃分、職位劃分，依照等級的不同承擔相應(yīng)的安全責任，一旦出現(xiàn)問題便能夠及時找到負責人采取補救措施，并追究責任人的安全責任。例如設(shè)立若干個副隊長，分別負責安全生產(chǎn)責任、質(zhì)量責任、成本責任、進度責任，而專項負責安全生產(chǎn)的副隊長則還可以根據(jù)實際情況進行權(quán)力下放，設(shè)立專人負責每一項安全管理事務(wù)。
除此以外，還應(yīng)強化安全檢查。石油鉆井施工過程中都要設(shè)立一個完備的安全檢查的組織，建立安全檢查制度，按制度要求的規(guī)模、時間、原則以及處理等進行落實，采用定期、突擊性和特殊檢查的方法進行全面的安全檢查。
綜上所述，石油鉆井施工本身涉及到的因素較多，決定了石油鉆井施工中存在的安全隱患呈多元化與復雜化的特點[5]。這就需要企業(yè)應(yīng)從自身的實際情況出發(fā)，結(jié)合實際鉆井施工中存在的安全隱患確定科學合理的安全隱患應(yīng)對策略，并結(jié)合實際情況不斷的調(diào)整策略，只有這樣才能從根本上確保石油鉆井施工應(yīng)有的安全性。
參考文獻
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