提速工具在大慶深層天然氣井中的應(yīng)用

　　摘要：為提高深層天然氣開發(fā)效率，解決深部地層機(jī)械鉆速低、鉆井周期長(zhǎng)等技術(shù)難題，大慶鉆探經(jīng)過多年的科研攻關(guān)和技術(shù)儲(chǔ)備，相繼開發(fā)出液動(dòng)旋沖、復(fù)合沖擊、渦輪鉆具等一系列深井提速工具，并對(duì)工具結(jié)構(gòu)和配套工藝流程進(jìn)行不斷優(yōu)化，最終形成了適合于深部難鉆地層的鉆井提速技術(shù)及配套工藝。通過現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)�；瘧�(yīng)用，深部地層機(jī)械鉆速得到明顯改善，同比提高20%以上，鉆井周期平均縮短20d以上。為保障深層天然氣的高效開發(fā)提供了有效的技術(shù)保障。

　　關(guān)鍵詞：深部地層,機(jī)械鉆速,鉆井周期,提速工具

　　大慶深部地層巖性強(qiáng)度大、可鉆性差，尤其是泉頭組到沙河子組，巖石可鉆性級(jí)值在8~10之間，機(jī)械鉆速極低，鉆頭磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了大慶油田深層天然氣的勘探開發(fā)進(jìn)度。為了提高深部地層機(jī)械鉆速，進(jìn)行了一系列提速工具的研究，并形成了適合深層的鉆井提速技術(shù)，使機(jī)械鉆速提高，鉆井周期縮短，為加快大慶油田深層天然氣的開發(fā)提供了技術(shù)支撐。

　　1液動(dòng)旋沖工具

　　液動(dòng)旋沖工具通過在常規(guī)鉆具組合上安裝液動(dòng)沖擊器，改變鉆頭破巖方式，從而大幅度提高機(jī)械鉆速。技術(shù)優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：(1)產(chǎn)生較高頻率的周向沖擊力，使巖石形成裂紋，改變PDC鉆頭與地層巖石的接觸方式，減少粘滑現(xiàn)象，起到輔助破巖作用;(2)液動(dòng)旋沖工具內(nèi)部特殊的水力學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，能夠改變鉆井液流態(tài)，產(chǎn)生高頻水力脈沖波動(dòng)，輔助破巖并能提高井底巖屑的清洗效果。(3)抗溫性強(qiáng)，能在井底較高溫度條件下使用[1-2]。

　　由于深部難鉆地層巖性特殊，要求鉆頭必須具有良好的耐磨性及抗沖擊能力，所以鉆頭的選擇和使用受到很大限制，深井直井營(yíng)城組以下800m左右的井段，占全井的19%，周期占全井的40%，鉆頭用量占全井的60%，常規(guī)PDC鉆頭不能應(yīng)用于該層位，通常使用的牙輪鉆頭也多出現(xiàn)鉆頭斷齒、掉齒、磨尖等現(xiàn)象，4000m以上的平均建井周期仍然高達(dá)150d以上。所以，在液動(dòng)旋沖工具技術(shù)基礎(chǔ)上，還需要優(yōu)選適合該層位的高效鉆頭來(lái)配合使用，以達(dá)到進(jìn)一步提高機(jī)械鉆速的目的。

　　通過分析巖石力學(xué)特性和地層特點(diǎn)，優(yōu)化鉆頭冠部曲線，采用高強(qiáng)度PDC球齒，優(yōu)化高性能脫鈷復(fù)合片，提高PDC鉆頭的耐磨性，形成一系列與液動(dòng)旋沖工具相配套的提速技術(shù)，有效解決了深層地層機(jī)械鉆速低的難題。

　　1.1液動(dòng)旋沖+6刀翼PDC鉆頭

　　這種提速工具組合在泥巖、砂巖及砂礫巖含量較少的地層中提速效果明顯，進(jìn)尺和使用壽命不斷提升。在試驗(yàn)井泉頭組—沙河子組，上部巖性砂泥巖，下部巖性流紋巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖，共施工2趟鉆，進(jìn)尺超過1700m，單支工具最高進(jìn)尺1300m，最長(zhǎng)使用時(shí)間275h。與鄰井同井段相比，平均單趟進(jìn)尺提高6.7倍，機(jī)械鉆速提高1.7倍，節(jié)省鉆頭8只，減少8趟起下鉆，縮短施工周期39d。

　　1.2液動(dòng)旋沖+牙輪鉆頭

　　對(duì)于砂礫巖、火山角礫巖等堅(jiān)硬研磨性地層，采用液動(dòng)旋沖工具匹配牙輪鉆頭的提速方式，起到了良好的提速效果。在試驗(yàn)井中共施工2趟鉆，平均單趟進(jìn)尺比鄰井提高了近80%，平均機(jī)械鉆速提高了15%。

　　1.3螺桿+液動(dòng)旋沖+5刀翼PDC鉆頭

　　針對(duì)強(qiáng)塑性泥巖地層，采用螺桿和液動(dòng)旋沖工具相結(jié)合的方式，通過復(fù)合鉆進(jìn)提高鉆頭鉆速，取得了較好的提速效果。在試驗(yàn)井中，使用井段2100~2500m，平均鉆速達(dá)到了4.5m/h，與同井段鄰井相比，平均機(jī)械鉆速提高20%以上。目前大慶油田自主研發(fā)的液動(dòng)旋沖提速工具及配套工藝技術(shù)已在深層鉆井施工中推廣應(yīng)用80口井以上，總進(jìn)尺超過5×104m，平均機(jī)械鉆速2.8m/h，與常規(guī)鉆進(jìn)方式相比平均提速120%以上，單井鉆井周期平均縮短15d左右。

　　2渦輪鉆具

　　渦輪鉆具是一種通過鉆井液驅(qū)動(dòng)的井下液動(dòng)馬達(dá)。工作時(shí)高壓鉆井液能夠沖擊葉片和彎曲的渦輪定子，將鉆井液的壓能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)鉆頭高速轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到提高機(jī)械鉆速的目的。該工具耐高溫性能好、橫向振幅小、耐鉆井液腐蝕、井眼規(guī)則、穩(wěn)定性高，比螺桿鉆具更適合用于深部高溫油氣井的開采[3]。

　　從美國(guó)和俄羅斯引進(jìn)的渦輪鉆具在大慶油田的3口深井中進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。大慶油田自主研發(fā)的渦輪鉆具配合優(yōu)選的孕嵌金剛石鉆頭在SS9H等井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。其中SS9H三開一趟鉆鉆至設(shè)計(jì)井深，大幅度提高了機(jī)械鉆速，減少了起下鉆等停時(shí)間和鉆頭使用數(shù)量，整體指標(biāo)已接近國(guó)外同類產(chǎn)品。

　　3復(fù)合沖擊工具

　　復(fù)合沖擊工具工作原理是在井下環(huán)境中，鉆井液流經(jīng)節(jié)流裝置，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)橫向沖擊裝置和縱向沖擊裝置所需的內(nèi)部液體壓差。在內(nèi)部液體壓差的驅(qū)動(dòng)下，橫向沖擊裝置和縱向沖擊裝置分別往復(fù)撞擊殼體，使復(fù)合沖擊器產(chǎn)生一定頻率的周向和軸向振動(dòng)。該工具所產(chǎn)生的三維沖擊振動(dòng)具有高頻率和均勻穩(wěn)定的特點(diǎn)，并能夠直接傳遞給PDC鉆頭，使得在鉆井過程中顯著提高機(jī)械鉆速[4-5]。

　　在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，復(fù)合沖擊工具下井50h，純鉆時(shí)間40h，進(jìn)尺超過850m，機(jī)械鉆速超過12m/h�，F(xiàn)場(chǎng)泥漿泵的排量為30L/s，最大鉆壓為80kN，復(fù)合沖擊器的壓降為2MPa，整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程中，性能穩(wěn)定。與鄰井螺桿和PDC鉆頭組合施工情況相比，平均機(jī)械鉆速提高150%以上，說明復(fù)合沖擊工具具有良好的提速效果。鉆完井后，PDC鉆頭冠部齒無(wú)磨損，只有側(cè)齒有輕微磨損，比鄰井PDC鉆頭磨損程度下降很多。

　　4旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

　　旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)是鉆柱在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過程中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確增斜、穩(wěn)斜、降斜及扭方位的技術(shù)，已經(jīng)成為復(fù)雜超深定向井和大位移水平井使用的必備技術(shù)，在尋找油藏、提高機(jī)械鉆速方面，具有其他技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。大慶油田在深層天然氣鉆井中，全部使用國(guó)外旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，在提高機(jī)械鉆速方面也取得了顯著效果。由于國(guó)外公司旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)引進(jìn)費(fèi)用和租賃費(fèi)用昂貴，近年來(lái)大慶油田也開展了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的自主研發(fā)，技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，將來(lái)在深層天然氣的開發(fā)過程中會(huì)發(fā)揮更大的作用。

　　5結(jié)論

　　(1)大慶深部天然氣開采過程中，普遍存在著因地質(zhì)條件復(fù)雜、巖石可鉆性差而引起的機(jī)械鉆速低、鉆井周期長(zhǎng)等技術(shù)難題。為解決此類問題，大慶油田研發(fā)了液動(dòng)旋沖、渦輪鉆具等一系列深井提速工具和配套工藝技術(shù)。(2)在大量現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中，提速工具提速效果明顯，使鉆井周期縮短，節(jié)約了大量鉆井成本，說明形成的提速工具及配套工藝技術(shù)能夠滿足大慶深層天然氣的高效開發(fā)。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2]羅玉財(cái)，李晶瑩，李振昊，等.深潛山陽(yáng)探1井鉆井提速技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2015,43(6)：130-134.

　　[3]陳紹云，邢琛，孫妍.提高慶深氣田氣體鉆井效率技術(shù)研究[J].石油鉆采工藝，2014,36(1)：22-25.

　　[4]王海波.大慶徐家圍子超深井提速技術(shù)研究[D].東北石油大學(xué)，2013.

　　[5]李瑞營(yíng)，王峰，陳紹云，等.大慶深層鉆井提速技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2015，43(6):130-134.

　　天然氣方向論文范文：天然氣工藝發(fā)展現(xiàn)狀及環(huán)保措施

　　摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)能源的需求量不斷增加，天然氣作為一種環(huán)保能源，越來(lái)越受到人們的關(guān)注，相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速。為此，對(duì)天然氣工藝發(fā)展現(xiàn)狀及環(huán)保措施進(jìn)行探析，希望對(duì)促進(jìn)我國(guó)天然氣事業(yè)的發(fā)展，可以起到有利的作用。

　　關(guān)鍵詞：天然氣工藝;發(fā)展現(xiàn)狀;環(huán)保措施

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