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1、·46·天然气工业2010年9月深水钻井技术进展与展望张晓东王海娟西南石油大学张晓东等.深水钻井技术进展与展望.天然气工业,2010,30(9):46-48.摘要深水钻井指作业水深大于400m而小于1500m的海洋钻井作业。为减少甚至避免深水钻井中由于地层破裂压力低、浅层流体入侵井筒、页岩不稳定性、天然气水合物问题、海底低温等引发的诸多严重钻井事故,总结了能够缓解部分钻井危险的深水钻井技术,例如:喷射下导管技术、动态压井技术、深水钻井液技术、随钻测井与随钻环空压力测量技术等。针对深水钻井新技术,包括无隔水管套管钻井技术、无隔水管钻井液回
2、收技术、控制压力钻井技术等,分析并总结了各项新技术的应用优势和基本原理,以期为深水油气田勘探开发提供理论依据和现场应用指导。同时,还可为实现智能钻井提供相关的技术支撑。关键词钻井技术深水油气套管钻井破裂压力孔隙压力展望智能钻井技术支撑DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.09.012与大陆架和陆上勘探钻井作业相比,深水作业的率一般较高。通常欠压实层的高渗透率使得高压层内施工风险高、技术要求高,成本非常昂贵,资金风险也地层水以很高的流速流向低压区,即浅部水层井涌。极高;作为回报,深水勘探钻井作业所发现的石油地
3、质浅层水井涌是许多钻井问题的起因,表现为钻井、下套储量也相对比较高。因此,单位储量发现成本并不算管以及固井出现困难,严重时会导致井眼坍塌,甚至引高。深水钻井是指作业水深大于400m而小于1500起海底沉降,最坏的情况则是造成油气井报废。m的海洋钻井作业,常规浅水钻井工艺和钻井装备表浅层气位于浅层、体积小、压力高、危险系数大,由现出明显的局限性,已经不再适应深水钻井;面对深水浅层气引发的井喷易发生、速度快、处理困难、危险性油气勘探开发的困难和危险性,深水钻井新技术不断大并且可预见性差。浅层气井喷属于严重的钻井事涌现。故,危害极大,常会造成
4、严重后果,例如天然气井喷着火,烧毁设备;又如表层套管下入深度较浅或封固质量1深水钻井面临诸多挑战不好,气体会从套管外喷出,造成套管外井喷,在地面1.1较小的破裂梯度形成大坑,使设备陷入地下等。一般来讲,特定深度岩石的破裂压力随着上覆岩1.3不稳定的页岩层石压力的增加而增大。随着水深的增加,上覆岩层压除了上部地层中浅层水或气的影响,继续钻进会力被海水水柱静水压力代替,岩石破碎压力随着水深钻遇不稳定的页岩地层,页岩对水的敏感性很强,利用的增加而减少,特别是海底表层,破裂梯度几乎为0。水基钻井液钻进页岩地层时,将有可能引发一系列钻随着水深的增
5、加,海底沉积物越厚,海底表层沉积物胶井事故。钻遇页岩地层失控引发的问题:井眼堵塞、下结性越差。套管作业困难、钻井液漏失、地层膨胀,井筒压力降低1.2浅层水、气流等。利用钻井液平衡页岩地层压力和阻止井筒压力降海底浅部地层地质年龄轻,压实时间短,地层渗透低很困难,钻遇页岩地层的必然后果是钻井液的漏失。基金项目:石油天然气装备教育部重点实验室(西南石油大学)资助项目(编号:2006STS02)。作者简介:张晓东,1959年生,教授,博士生导师;1982年毕业于原西南石油学院石油矿场机械专业,1995年毕业于北京科技大学矿山机械专业,获工学硕士
6、学位;现从事石油钻采设备新技术、现代设计理论与方法的教学及石油钻采工具,特别是井下动力钻具和井下工具的研发工作。地址:(610500)四川省成都市新都区西南石油大学机电学院。电话:(028)83032740。E-mail:zxd123420@126.com第30卷第9期钻井工程·47·1.4天然气水合物问题阻力,从而增加井底压力,达到压井的目的。在钻井过深水钻井中,天然气水合物是一种潜在的危险,它程,动态压井的环空流动压降均匀地分布在整个井身生成时会结冰阻塞管汇。天然气水合物对井控的影响长度上,常规压井的回压作用在整个井身的每一点上,最
7、大,它可能造成阻流管线和防喷器的阻塞,也可能阻也就是说动力压井法将产生较小的井壁压力。其基本塞钻柱环空而限制钻具活动,甚至造成卡钻。原理:以一定的流量泵入初始钻井液,使井底的流动压1.5温度梯度力等于或大于底层的孔隙压力,从而阻止地层流体进深水钻井中,随着水深的增加,温度逐渐降低,泥一步侵入井内,达到“动压稳”状态,然后逐步替入加重线附近位置水温为4℃,随着井筒深度的增加,温度以钻井液,以实现完全压井的目的,达到“静压稳”状态,3℃/100m的梯度逐渐上升。海底低温将引发一些从而减缓因浅层水、气流容易引发下套管困难、井壁坍钻井问题,比如
8、天然气水合物阻塞防喷器,甚至阻碍钻塌甚至井喷等严重钻井事故。具活动,钻井液性能降低和固井液流动性下降等问题。2.3深水钻井液技术这些问题都将有可能造成钻井失败。深水钻井存在井壁稳定性差、钻井液用量大、地层1
