时间：2023-05-30 10:46:02
关键词：油田 小井眼 水平井 开窗侧钻 钻井技术 研究
社会的不断进步，各个企业的发展，产业不断扩张，对于能源的需求量激增。石油产业作为能源行业的重要组成部分，在该社会形势下得到了长足的发展。油田的开发经历了较长的时间，在开采过程中，油井的情况有了较大的变化，使得需要多油井的产量降低，而被迫停产，设备老化，甚至直接报废等，尤其是西部地区，地层情况十分复杂，周边的环境较为恶劣，在进行勘探及开发时存在较多的困难。现代科学技术的发展，小井眼开窗侧钻技术即是较为先进的技术之一，其能够提高老化油井的产量，达到较好的经济效益及社会效益。
一、小井眼开窗侧钻水平井钻井技术概述
小井眼开窗侧钻水平井钻井技术属于较为新型钻井技术，其综合了定向井技术、水平井技术、小井眼钻井技术等，基本上可以视为钻井工艺发展水平的代表技术。该技术作用在于能够恢复各种油井的生产效率，包括停产井、套损井、报废井、低产井等，并适用于开发各个类型的油藏，有效的降低油田的综合开发成本。对于老化的油井，可以充分利用其自身的结构优势，如原有的场地、地面的配套采输设备、成熟的操作流程等，深入开发油藏，有效降低钻井费用，减少套管使用费，避免了地面建设费的投入，从而控制了建设成本，也极大的缩短了施工周期，并有助于保护环境，保障企业的经济效益[1]。
二、小井眼开窗侧钻水平井钻井方案设计
1.侧钻方式选择
侧钻方式可以根据实际情况合理选择，常用的侧钻方式可以分为段铣侧钻及开窗侧钻两种，二者的优势及缺点均有不同，具体内容如下：①段铣侧钻 先在设计侧钻的位置，利用段铣工具铣掉一段套管，注入水泥，再利用侧钻钻具，以定向钻井的方式，打出新的井眼。该技术的优势在于工艺较为简单，掌握较为方便，可靠性良好，并能够有效避免套管的磁干扰，在定向钻井过程中使用磁性测斜仪器，能够准确的定向。但是该技术也存在一定的缺陷，即为套管段铣段长度较大，一般超过18m，受到各种因素的影响，包括工具因素、技术水平因素等，需要耗费较多的时间及精力进行反复磨铣才能完成。段铣工作结束后，需要打入水泥塞，等待其冷却硬化，在清理表面，流程较为复杂；②开窗侧钻 该技术是先使用斜向器和开窗铣锥，于设计位置对套管进行打磨，最终形成窗口，再利用侧钻钻具打出新的井眼。该技术的优势在于设计简便，且施工较为简单，但是测量仪器会受到套管的磁干，而需要改用陀螺测斜仪进行定向，侧钻形成新井眼前20m，均需要陀螺测斜仪作为检测辅助，测量成本较高[2]。
2.钻具组合及钻井参数设置
在对短半径水平井实时钻井工作时，需要在较短的井段内的完成造斜，井眼曲率的波动较大，造斜井段会对钻柱产生强大的弯曲应力，钻具容易出现疲劳损害。钻柱在旋转的过程中，处于弯曲井段的钻柱会受交变应力影响，极易出现疲劳破坏，因此在施工中需要尽量降低钻柱持续受到交变应力影响，在每趟钻到曲井段的钻柱位置时，应尽量避免钻柱受到疲劳失稳破坏。在造斜段及水平段需要全部利用斜坡钻杆，而加重钻杆则运用于直井段，能够降低钻柱磨擦，强化钻柱的抗压失稳性能。
3.井眼轨迹设计
开窗侧钻水平井需要顺利施工，需要先进行井眼轨迹的形状设计工作。如果油井属于三维水平井，在实时小井眼开窗侧钻时，需要参考普通水平井的特点，还充分考虑其他因素，包括井眼直径小定向井段高造斜率、套管开窗可控井段短等特点。油层开采还必须考虑有利于油层开采，并兼顾达到地质设计需求。大部分老油井均有一定的井斜方位，该方位往往与新设计方位有所出入。因此井眼轨迹需要根据油井的情况，进行三维设计。其井眼轨迹一般需要设计三增轨道，中间的造斜段造可以作为调整，因此斜率相对较低，在第一和第三高造斜率井段实际造斜率与设计造斜率产生误差时，作为补充[3]。
4.测量作业
分析比较各个类型的测量仪，综合评估后认定在小井眼侧钻三维水平井造斜井段施工是使用有线随钻测量仪的效果最佳。造斜井段在使用有线随钻测量仪器时，先运用电缆将井下各物资传输至地面，包括仪器测量的测点井斜、测点方位、当时动力钻具的工具面角等。有线随钻测量仪的优势在于数据传输速度较快，测量仪器的传感器与钻头的距离较近，一般为5m～8m，测量的准确度高好，且成本较低，但是由于其需要反复的使用电缆进行传输，工作效率受到较大的限制。另外，无线随钻测斜仪器也是较为常用的测量仪器。其与有线随钻测斜仪的区别在于无需电缆，工作效率也较高，但是相对成本高，且数据传输较为耗时，测量仪器传感器与钻头的距离一般为15～18m，准确度受到一定的限制。
三、质量控制措施
在进行该项工程时也需要采取一定的措施，保障钻井的质量及油井再次使用时的生产效率，具体措施有以下几点：①井眼轨迹控制 在对井底参数进行预测时，需要准确计算出动力钻具造斜率。在该项施工中，在造斜段及水平段钻进时会产生的井斜角与方位角，先以螺杆钻具造斜率计算结果为基础，使用水平井工程软件，对其的变化规律进行准确地预测，保障井眼轨迹能够顺利进入设计靶窗；②钻井液控制 钻井液需要具有表观粘度低、低剪切速率、动塑比高、粘度良好、泥饼厚度小、悬浮携砂能力强、性良好、抑制性强等各项性能，且需要有流变性强、性能稳定、维护简单、无污染等特点；③摩阻、扭矩控制 要达到降低摩阻、降扭矩的目标，可以充分利用计算机软件，对钻具组合及相关的条件下，钻柱轴受到的力量进行分析计算，根据计算结果及时调整钻井方式及钻井参数。另外，可以在斜井段使用柔性斜坡钻杆，从而降低钻柱与井壁之间的阻力[4]。
四、总结
由于现在许多油田的开发已经到达后期，在前期的开采中也使用了较多的技术。提高油井的产量，而使得油井的情况十分复杂，出现了较多问题，如油井老化、产量下降、工作效率低等，情况严重的油井会直接报废，大大浪费了资源。科学技术的发展，使得小井眼开窗侧钻水平井钻井技术的应用逐渐广泛。其属于一项综合性的钻井技术，能够有效的提高油井的产量及生产效率，并将报废的油井重新启动，发展前景十分广阔。本文仅从一般的角度分析了施工方案的设计及质量控制措施，实践中还需要施工人员全面掌握油井的各项因素，探索出适合实际情况的施工方案，并注意质量控制，提高油井的生产能力，创造更好的经济效益及社会效益。
参考文献
[1]张毅，华健.开窗侧钻井三维轨迹的可视化实现及工程应用[J].石油工业计算机应用.2013（02）：17-18.
[2]赵恩远，夏柏如，赵士强，艾教银.套损井开窗侧钻水平井挖潜剩余油技术[J].石油钻采工艺.2009，31（01）：79-72.
[3]徐云龙.川西浅层气藏小井眼长水平段水平井钻井技术[J].钻采工艺.2013，36（04）：111-113.
关键词：茂斜27井 优化设计 轨迹控制 安全钻井
大庆长垣南部青一段源岩埋藏深，有机质成熟度高，生油条件良好，为了落实可升级储量边界，扩大可升级储量规模，在松辽盆地中央坳陷区大庆长垣敖南鼻状构造部署的茂斜27井，该井设计斜深：2286.21m设计垂深：2034.17m，井斜角40°，方位角75.53°。
一、优化设计技术
1.井身结构优化设计
根据茂斜27井的地质特点，结合三个压力剖面数据，对茂斜27井井身结构进行优化设计，采用二层套管结构设计结果如表1所示。
2.井眼轨迹优化设计
茂斜27井地质设计有两个靶点，对井眼轨迹进行优化，优化后使钻井施工时的摩阻扭矩最小，优化设计结果如表2所示。
二、井眼轨迹控制技术
1.直井段轨迹控制技术
直井段主要是“防斜打直”。为了保证直井段打直，在进行井架安装时严格按照要求进行校正，使天车、转盘、井口三点误差控制在10mm以内。二开直井段施工中，采用钟摆钻具组合进行施工，钻具组合为：215.9mmPDC钻头+178mm钻铤*2根（其中一根为无磁钻铤）+214mm螺旋扶正器+178mm钻铤*1根+214mm螺旋扶正器+178mm钻铤*3根+159mm钻铤*12根+27mm18°斜坡钻杆。施工合理选取钻压和转速等相关施工参数，每钻进100-150m进行定点测斜，发现井斜有增大的趋势要加密测斜，在距离造斜点前100m采用轻压吊打，保证造斜点处井斜角不超过0.5°。
2.造斜段和稳斜段轨迹控制技术
根据直井段多点测斜数据对造斜井段重新进行井眼轨迹修正设计，造斜段与稳斜段钻具组合为：215.9mmPDC钻头+172mm螺杆钻具（单弯1.25°）+208mm螺旋扶正器+172mmLWD随钻测斜仪器+ +178mm钻铤*3根+127mm加重钻杆*30根+27mm18°斜坡钻杆。施工中，详细记录每个单根的施工状况，采用复合钻进和滑动钻进相结合的方式，在保证造斜率5°/30m左右的前提下，尽量提高机械钻速。钻进至井深1295.23m时，此时井斜39.2°，方位75.1°，进入稳斜井段施工。
在稳斜井段施工中，因在螺杆钻具后面加入一个208mm螺旋扶正器，使该钻具稳斜效果更好，但是由于地层倾角的存在，井斜角和方位角还是会出现增大或者减小的情况。为了更好的控制稳斜井段的井眼轨迹，保证中靶，施工中如果相邻两个测点间井斜和方位变化不大，可钻进30m进行测斜一次，如果发现井斜和方位变化比较大，那就要进行定向，保证井斜和方位在纵向上和横向上不大范围偏离设计线，直至命中靶点A和靶点B。
三、安全钻井施工技术
1.井眼清洁技术
在215.9mm井眼施工中，保证钻井泵的排量在34L/s以上，使钻屑能够及时的清理井底，避免钻头重复破碎，同时定向和稳斜段每钻进一个单根划眼两次，使钻屑有足够的时间进行返出地面，钻进200-250m进行短起下一次，采用四级固控设备，严格控制钻井液中的有害固相含量。
2.井壁稳定技术
调整钻井液性能，严格控制钻井液失水，使钻井液形成一层薄而致密的井壁。严格控制起钻速度，起钻要求每柱不低于3min，以免起钻过快引起抽吸，造成井壁失稳。下钻要求每小时不超过10柱，防止由于压力激动造成井漏，下钻到底开泵先小排量顶通，待泥浆正常返出后逐渐提高正常排量。
四、结论
1.良好井身结构设计和轨迹设计是保证茂斜27井施工成功的关键。
2.在茂斜27井轨迹控制过程中，直井段是基础，造斜段是关键，稳斜段保证不偏离设计线，保证了靶点A和靶点B的顺利入靶。
3.采用合理的井眼清洁技术和井壁稳定技术保证了茂斜27井施工的安全。
参考文献：
关键词：阜宁X1，井壁稳定，高温，钻井液性能
1.概况
阜宁X1井深3560m，东台组砂砾岩、粉砂岩为主；盐城组上部含砾砂与黄绿色粘土互层、下部细砂岩夹棕红色灰绿色泥岩；阜宁组灰色灰质泥岩与深灰色泥岩、油页岩互层，底部有“四尖峰”、“七尖峰”易垮塌硬脆泥岩；泰州组浅灰色粉砂岩、不等粒砂岩与棕紫色泥岩不等厚互层为主，夹风化壳碎屑岩；浦口组棕褐色泥岩、含膏泥岩夹泥质、膏质泥岩；古生界是富含CO2碳酸盐岩、碎屑岩地层。
本井用Φ444.5mm钻头钻至35m，下入Φ508mm导管34.5m；用Φ444.5mm钻头钻至706m，下入表套Φ339.7mm×704.46m；用Φ311mm钻头钻至2280.54m，入技术套管Φ244.5mm×2264.88m；用Φ216mm钻头钻进，完钻井深为3541m。电测完后，加深至井深3560m，下入油层套管Φ139.7mm×3550.05m。
2.难点分析与技术思路
2.1难点分析
从地质、工程分析，主要的技术难点有：
(1)Φ444.5mm大钻头钻穿盐城组含砾砂层，存在大井眼携砂困难、易沉砂卡钻。
(2)Φ311mm钻头钻至2280m，钻穿阜宁组'四尖峰'、'七尖峰'泥岩、泰州组灰黑色、深灰色泥岩以及风化壳碎屑岩地层，存在长裸眼井段硬脆泥岩井壁稳定问题。
(3)古生界高地温易引发钻井液性能易突变，地层硬、可钻性差易导致钻井液长期浸泡使井壁失稳，要解决高温下井壁稳定问题。
(4)预探井材料使用要利于发现和保护油气层。
2.2.技术思路
1、上部井段采用复合金属离子聚合物钻井液，保持钻井液高粘度、低粘切，确保携砂。
2、下部阜宁组、泰州组井段使用防塌钻井液，提高钻井液防塌封堵能力；提高钻井液密度，采用衡钻井技术，确保裸眼井段硬脆泥岩井壁稳定。
3、深井阶段采用聚磺钻井液，选石蜡纳米乳液作为高温润滑剂[1]，提高钻井液高温稳定性和高温润滑性，从而保障井下安全、减少复杂、缩短钻井周期。
4、通过石蜡纳米乳液和KLG-1形成的油膜屏蔽[1]带实施屏蔽暂堵保护。
3.现场应用
3.1导管（0-35m）
钻井液配方：清水+2-3％钠土粉+0.2-0.3% Na2CO3
保持大排量钻进，钻完后循环充分，下入导管，固封顺利。
3.2一开（35-706m）
钻井液配方：原浆+0.3-0.5%PMHA-Ⅱ+0.1-0.2%K2CO3+0.4-0.5%NH4HPAN
PMHA-Ⅱ“细水长流”式补充，保持钻井液漏斗粘度50-55s、切力0.5-2/1-5之间，钻井液携砂良好。每钻进200m使用1%KD-23和1%QS-2封堵地层，改善泥饼质量，提高井壁承压能力。
工程上配合加快接单根速度、大排量钻进，钻完一开井深充分大排量循环，采用1%MV-CMC的稠浆清扫井眼。起钻、下表层套管、固井顺利。
3.3二开（720-2280.54m）
钻井液配方：原浆+0.2-0.3%PMHA-Ⅱ+0.1%CSW-Ⅱ+0.1%K2CO3
+ 0.5%NH4HPAN+2%QS-4+1%KLG-1+1.0-2.0%石蜡纳米乳液
(1) PMHA-Ⅱ加量控制在1Kg/1m，配合使用0.5 Kg/1m 的coater，提高抑制包被性。
(2)进入阜宁组后提高密度，保持在1.23g/cm3，振动筛上返砂大小规则、无垮塌垮塌掉块。
(3)使用1.5%OSAM-K、1%LYD进行防塌处理，配合适量0.2%K2CO3。每钻进100-150m补充一次防塌剂QSAM-K，总含量保持在3%以上。
(4)定向成功后使用0.5%-2%石蜡纳米乳液替代原油作为润滑剂，利于油气层发现。。根据摩阻变化 “少食多餐”式补充，提高润滑、减少钻具对硬脆泥岩摩擦碰撞。
(5) 在钻至油层前50m，使用2%石蜡纳米乳液、1.5%KLG-1和3%QS-2，利用石蜡纳米乳液和KLG-1形成的油膜屏蔽带对油气层实施屏蔽暂堵保护。
(6)控制中压失水API<5ml，防止因地质、工程原因，造成钻井液长期浸泡井壁，引起井壁不稳定。
(7)起钻前加入1t RH102，增强钻井液的润滑性，确保下技术套管固封顺利。
3.4三开（2250-3560）
钻井液配方：原浆+0.2-0.3%PMHA-Ⅱ+0.5-0.6%Na-HPAN（1-2%SMP-2）
+0.2%SF-1+3%QS-4+2%OSAM-K（KLG－1）+1.0-2.0%石蜡纳米乳液
(1)三开后使用1%SMP和2%PST将原钻井液转变成聚磺抗高温钻井液。
(2)补充PMHA-Ⅱ，控制用量0.5Kg/1m，保持良好的流变抑制性和携岩能力。
(3)根据摩阻补充石蜡纳米乳液，配合0.5%RH102增强润滑、提高钻速。
(4)进入破碎性地层后添加1%FT-388、2%QS-2和1.5% LXJ-1提高封堵防垮塌能力，增强井壁稳定。
(5) 提高固控设备运转效率，特别是提高离心机使用效率。。工程上钻进150-200m短起下一次，修复井壁、清除岩屑床。保持钻井液低固含，利于钻井液性能稳定。
(6) 完钻后充分循环，加入1t RH-102改善润滑。完井电测、下油层套管和固封顺利。
4.效果评价
4.1实钻钻井液性能
阜宁X1井实钻钻井液性能见下表。
表6 阜宁X1井实钻钻井液性能
关键词：栗1井 基岩 工程设计 难点 措施 施工 建议
1 栗1井施工技术难点
1.1 基岩井段因地层原因而使钻井钻速十分缓慢
栗1井基岩不仅层段长，而且埋藏深，位于2100-3500m，岩性大多属于灰(白)色荧光大理岩及部分深灰色片岩，由于岩石坚硬致密、可钻性差、研磨性强，所以造成基岩井段机械钻速非常低。
1.2 基岩井段钻具磨损严重
基岩段因地层致密，研磨性极强，机械钻速缓慢，而使钻具磨损特别严重。尽管采用具有滑动轴承、金属密封、特别保径、掌背强化结构特点的钻头和高速马达钻头，一定程度上提高了基岩段钻头寿命和机械钻速，但钻头的磨损仍然严重，不但外径平均磨损2～4mm，而且内、外排齿磨损也很严重，牙齿高度一般磨损2～4mm；同时钻柱因振动而造成的“蹩跳钻”，对钻头轴承磨损及牙齿磨损、掉牙齿、断齿影响也特别大，使得所用钻头不得不硬性规定纯钻时间一般不得超过60h、浅层钻进不得超过150m、深层钻进不得超过80m，从而减少了钻头的正常使用寿命。
1.3 基岩段钻进易出现钻具粘扣及断损
究其原因主要是以下几个方面造成：①钻具在基岩地层钻井时所受的复杂应力、交变应力和振动远大于其它岩性的地层；②钻具在长期工作中承受拉伸、压缩、弯曲、扭切等复杂应力；③钻具在弯曲的井眼中转动，一方面以自身的轴线为中心进行旋转，使钻具靠井壁的一边受拉力，离井壁的一边受压力，每旋转一圈，拉压应力交变一次，如此形成频繁的交变应力，促使钻具早期破坏；另一方面由于有强烈的钻具共振，因此不能排除由于井眼弯曲引起的弯曲应力对钻具造成的疲劳破坏；④钻进时的跳钻、蹩钻，既使钻具产生纵向振动，又使钻具产生横向振动，对受压部分的钻具破坏极为严重，所以在坚硬的基岩地层钻进容易发生钻铤事故。
2 采取的针对性技术措施
2.1 优选钻头类型
通过分析邻近基岩井返出的岩屑和所用钻头的实际使用情况（包括机械钻速、牙齿的磨损和折断、外径的磨损、及轴承的磨损等），栗1井筛选出具有金属密封、修边齿、巴掌强化、高抗研磨性等特殊功能的江汉HJT537GK、HJT617GH系列钻头，螺杆钻具选用MD537X钻头，且现场应用也取得良好的效果。
2.2 优选钻具组合和优化钻进参数并推荐使用减震器
以往基岩井基岩层都比较薄，基岩段大都采用三扶刚性满眼钻具或光钻铤钻具钻进，此2种钻具虽然强化了下部钻具的刚度，但由于钻挺加量一般比较多，远超中和点，所以常发生刺、断钻具和粘卡事故。为此，栗1井钻进长基岩段简化了钻具结构，采取双扶正器或单扶正器钻具（螺杆钻具除外）。合理的钻具组合和钻井参数能有效降低钻柱的振动幅度，可以达到防断打快的目的，所以对钻头加压和转盘转速应加以规定，以确保钻柱通过调整钻压来实现不断变换的中和点始终位于加重钻杆上，防止钻柱发生断、刺、粘扣事故，现场主要采用低速重载的钻井参数，即钻压18～22t、钻速50～60 rpm。另外，通过基岩层钻井和研究发现，带扶正器的钻具使用减震器可有效降低钻柱的振动强度，而且双减震器比单减震器防震效果更好，同时得出减振器的最佳安放位置应该在距钻头9.8～47m 处。
2.3 使用含有耐磨带的钻杆和镶有特殊硬质合金材料的扶正器
基岩钻井对钻具磨损比较严重，使用常规扶正器时，一幅新扶正器入井不长时间外径磨损便可达3～5mm，更有甚者磨损量高达7～8mm，造成钻具快速失效，这样既不利于井身轨迹控制，又造成频繁起钻更换钻具组合（或换新扶正器），同时为下步使用正常尺寸的扶正器带来大段扩眼的复杂情况，而且会因操作不慎造成小井眼卡钻风险。所以，为减少钻具磨损，避免钻具提前报废，现场采用敷焊耐磨带的高强度钻杆和使用特殊硬质合金材料的扶正器。
2.4 优选钻井液体系
基岩钻井所用钻井液一般为低密度低固相聚合物磺化钻井液体系，密度一般为1.07—1.13g/cm3、粘度45—60s。大段基岩在钻进过程中要根据实际地层情况及时调整钻井液性能；同时还要根据处理剂的消耗不断持续的补充；而且有时还要根据实际需要添加其它处理剂，如发生漏失时加入单封、复合堵漏剂等。
3 施工过程
3.1 基岩段施工
进入基岩地层后，依据待钻井眼轨迹设计，首先下入双扶微增钻具钻进，钻进至2406m时井斜7°、方位14°。鉴于井底方位偏大16°而且需要增斜，所以接下来下入1°螺杆钻具，该钻具钻进至2494m，把井斜提至22.8°，方位调到254.15°。之后继续下入双扶微增钻具，该钻具除2686m取心6m外一直钻进至2705m，把井斜提至25.9°，方位右漂到5°。鉴于井斜增加较慢，之后下入了双扶强增钻具，在钻压20t、转盘转速60rpm的工况下该钻具钻至2865m，把井斜提至31.7°，方位稳在5°。接下来重新下入双扶微增钻具，钻至3139m时井斜增至32.8°，方位右漂到10.5°。接下来下入的双扶微增钻具钻至3278m时曾发生漏失，通过加入单封、复合堵漏剂仍不能完全堵漏，最后只好采用边漏边钻的方法下入光钻铤钻具钻进。整个基岩段钻井液采用聚合物磺化钻井液体系、属于低密度聚合物混油防塌钻井液配方，密度1.05—1.12g/cm3、粘度47—57s。
3.2 侧钻施工
该井实际侧钻从2103m开始，选用1.25°单弯进行，侧至2178m完全出新眼，此时井斜12.7°、方位24.15°。接着下入单扶稳斜钻具钻进，钻进至2388m时井斜10°、方位23°。依据待钻井眼轨迹设计，接下来需要下入0.75°螺杆钻具增斜，该钻具钻进至2515m，把井斜提至17°，方位调到11.15°。之后下入另一种双扶微增钻具，该钻具钻过A靶（斜深2687m）一直钻至2752m，把井斜提至24°，方位右漂到22°。鉴于井斜增加较慢、方位右漂太快，所以二次下入0.75°螺杆钻具进行增斜和左扭方位，钻至2823m时把井斜提至32.1°，方位左扭至6°。接着又下入上面的双扶微增钻具，该钻具钻至3055m，井斜增至34.85°、方位大致稳在10°。紧接着再次下入单扶稳斜钻具，该钻具钻至3281m，此时井斜降至24°、方位右漂到23.85°，已接近B靶。余下（3281～3467m）井段采用光钻铤钻具、光钻杆钻具钻完。
4 结论及建议
4.1 用加重钻杆代替部分钻铤，可防止钻柱发生断、刺事故。
4.2 为避免强烈的振动，降低振动频率以减小振动幅度，尽量采用低速重载的钻井参数。
4.3 应使用耐磨性钻杆和镶有特殊硬质合金材料的扶正器，以减少钻具磨损，避免钻具提前报废。
4.4 在能使用扶正器的情况下尽量使用扶正器，提高钻柱抗屈曲的能力。
论文摘要：随着油田进一步开发，勘探与钻井技术进一步发展，套管钻井技术逐步提到议事日程。尤其是通过勘探开发的结合，人们对地下油藏认识进一步加深，从钻井成本、工期、地下油气层的污染角度，套管钻井技术有着较广泛的发展前景。
随着钻井技术的发展，勘探、开发、采油过程中人们对地下油藏的逐步认识，套管钻井技术在大庆油田得到了研究与试验。通过现场试验，油层钻遇情况、工期控制、成本控制等达到了预期效果，说明套管钻井技术工艺的设计符合现场试验要求。套管钻井过程中，着重注意以下几个方面问题：
1 套管钻井应用的范围
1.1 套管钻井适用于油层埋藏深度比较稳定的油区。
由于套管钻井完井后直接固井完井，然后射孔采油，没有测井工艺对储层深度的测量、储层发育情况的评价，故此要求油层发育情况及埋藏深度必须稳定，这样套管钻井的深度设计才有了保证。
1.2 适用于发育稳定，地层倾角小的区域。
由于套管钻井过程中不可避免地存在井斜，井斜影响结果就是导致完钻井深和垂深存在差异，井斜越大，这种差异越大。而地层倾角的大小、裂缝、断层等的发育情况，对井斜的影响起着重要作用。因此设计套管钻井区域地层倾角要小，裂缝、断层为不发育或欠发育，才有利于套管钻井中井斜的控制。
2 套管钻井中的准备条件
就位钻机基座必须水平，为设备平稳运转及钻井过程中的防斜打直创造良好的条件。
套管钻井中所选择套管必须是梯形扣套管，因其丝扣最小抗拉强度是同规格型号圆形扣套管的2倍左右，能有效增大套管钻井过程中的安全系数；其次梯形扣套管，便于操作过程中上卸扣钻头优选条件必须满足施工中扭矩尽可能小，水马力适中的原则。根据扭矩的情况，可以考虑选择牙轮钻头和pdc钻头。因牙轮钻头数滚动钻进，能有效减少转盘及套管扭矩，但其要求钻压较大，不利于套管柱的防斜。pdc钻头需钻压小，一般（20-60kn），钻进速度较快，套管柱所受弯曲应力小，扭矩小，符合选择要求。在选择钻头的同时，还要求选好水眼。水眼过小，总泵压高，对套管内壁冲蚀严重，长时间高压容易损坏套管；水眼过大，钻头处冲击力低，将影响钻井速度。
3 套管钻井施工中需注意几方面问题
3.1 井斜控制问题
套管钻井过程中，井斜控制是首要问题，井斜直接影响到所钻井眼的垂直深度。也就是说油层的埋藏深度与所钻实际深度能否相稳合，关键取决于井斜。控制钻压10-30kn合理范围内钻进。由于套管钻井时，套管柱中没有钻铤和扶正器等，在加压过程中，套管柱受压极易弯曲导致井斜。因此钻井过成中要严格控制钻压，从这个角度讲，选择pdc钻头更适合于套管钻井。转盘转速控制为低转速，一般控制在60-120r/min内，低转速钻进过程，有利于套管柱的稳定，有利于井斜的控制。井架基座安装平直，保证开钻井口垂直，加强中途测斜监控，一方面便于了解控制下部井斜控制情况，另一方面便于计算垂深。
3.2 套管保护问题
套管钻井完井后，套管柱直接留在井内，因此对套管保护很重要。要使用套管丝扣胶。套管依靠丝扣密封，在套管钻井过程中，要使用套管专用胶，保证丝扣部位密封可靠，联接牢固。套管防腐问题。套管钻进时，由于旋转，外壁受到磨损，其外防腐层容易脱落。内壁受到钻井液的冲刷，内防腐层也受到冲蚀。一是要求用于钻井的套管，做好内外涂层防腐；二是钻井中采用低转速小钻压钻进，有利于减少套管外壁的磨损，三是采用增大钻头水眼尺寸，降低管内泵压，减少钻井液对套管内壁的冲蚀。
3.3 钻井参数控制
钻压控制在10-30kn。一是有利于防止套管弯曲引起井斜；二是有利于减少套管扭矩，防止钻进过程中出现套管事故。
转速控制压60-120r/min。其优点是：①减少套管柱扭矩；②低转速钻进，有利于减轻套管柱外壁与井壁之间的磨损。
总泵压控制在6-7mpa以内。一是减少钻井液对套管柱内壁冲蚀；二是减少对回压凡尔的冲蚀磨损。
3.4 完井工艺过程控制
钻头上部、套管柱底部安装回压凡尔，有利于固井施工后能实施敞压侯凝。完钻后要处理好钻井液的粘切性能，并充分循环洗井，为提高固井质量做好准备。固井施工采用压塞碰压固井，碰压后试压，并尽可能敞压侯凝。如果敞不住压，可实施蹩压侯凝，所蹩压力为最大替压三分之一左右，并分别在3小时后放掉50%，8小时后放尽。
4 结论与建议
4.1 套管钻井在大庆地区目前适用于700米以内，且地层稳定区域。
4.2 由于受到井斜的影响，套管钻井井深受到限制。如何扩大套管钻井深度需要在钻压、转速、钻头选型、施工工艺等各方面进一步优化。
4.3 套管防腐与耐冲蚀问题还有待进一步解决。
【关键词】控压 钻井技术 应用
1控压钻井技术的应用形式
1.1控压钻井技术概述
在石油井中采用控压钻井技术的主要目的就是为了更好地控制井底压力。即无论是何种作业状态中，井底的压力都是处于精确控制之中的，这样才能保证钻井技术的安全性和高效性。近年来，随着人们对控压钻井技术的重视程度越来越大，控压钻井技术有了飞速的发展。而且，在控压钻井技术发展的过程中一些新型的技术也融入到其中，例如信息化技术、智能化技术，从而进一步提高了控压钻井技术的先进性，使其在石油开采领域中的应用变得更加有意义。
控压钻井的原理就是通过对地面节流阀的控制来调控井底压力，使其处于一个稳定的范围内，这样就可以有效避免出现井漏或者是井涌的现象，从而确保钻井作业的安全性。而且，通过精准地控制井底压力，还可以有效提高钻井作业的效率，减少经济成本。
控压钻井技术可以分成两种类型，第一种是精细控压钻井技术。正如上文所说，控压钻井技术是一种控制井下压力的技术。根据对井下压力控制的精确程度的不同还可以将精细控压钻井技术分成不同的类型，例如流量控压钻井技术、井底恒压控制钻井技术等。第二种是自动控压钻井技术。在钻井的过程中采用该种技术可以实现自动控制环空压力的目的，该种技术是未来控压钻井技术发展的主流趋势。
1.2控压钻井技术的具体应用
第一，介绍井底压力恒定技术。井底压力恒定技术是一种精确控制井眼压力的技术，在钻井的过程中主要是通过环空水利摩阻、钻井液静柱压力等实现对井眼压力进行控制的目的。采用井底压力恒定技术的控压钻井无论是在何种作业状态时都能保证环空压力剖面是恒定的，这样就可以有效控制井漏、井涌现象。而井底压力恒定技术可以对井漏、井涌现象进行有效控制的主要原理就是该种类型的控压钻井是在对井下相关参数进行准确分析以后才进行参数调整，进而实现对井下压力进行精确控制的目的；
第二，介绍加压泥浆帽钻井技术。加压泥浆帽钻进技术是在泥浆帽钻井技术的基础上发展起来的，而泥浆帽钻井技术已经是一种比较成熟的工艺，在钻井领域中的应用也是比较普遍的。加压泥浆帽钻井技术相比于泥浆帽钻进技术而言就是在钻井的进口施加了一个正压，这主要是因为钻井中的环空流体密度太小了。如果在钻井作业的过程中出现了严重的井漏现象则需要采用加压泥浆帽钻井技术。而且这种技术对钻进作业的地理环境要求比较小，无论是在海洋上还是陆地上都可以使用这种技术；
第三，介绍双梯度钻井技术。随着石油开采技术的不断发展，石油开采的环境已经不再局限于陆地和浅海地区，在深海中也蕴藏着大量的石油资源，人们逐渐将石油开采的重点放在了深海区域。但在深海区域中开采石油的难度比较大，存在一些难以通过常规技术或者设备就可以解决的难题。鉴于这种情况，人们提出了双梯度钻井技术，这一技术的出现解决了大部分深海区域开采石油过程中存在的难题。双梯度钻井技术原理就是用海水或者和海水密度相近的介质注入到隔水管中，通过海底泵和小直径回流管线旁路将钻井液运输出去。在钻井液返回的过程中要控制好井眼和井底的压力，使之维持在一个比较稳定的状态，这样就可以保证钻井作业的安全性；
第四，介绍HSE控压钻井。所谓的HSE控压钻井技术就是指健康、安全、环境控压钻井技术，该种技术又被人们称之为回流控制钻井技术。回流控制钻井技术相比于其它技术而言对环境、安全、健康的要求比较高，这也是人们将其称为HSE控压钻井技术的原因。回流控制钻井技术采用的是封闭的循环系统，这也是该种技术区别于一般技术的地方。如果在钻井作业过程中发生突况而被迫停止钻井作业时存在一定的危险性，则可以采用该种技术。采用该种技术还可以有效避免岩屑等废物、废气进入到大气中，对于环保而言也是具有重要意义的。
2 国内研究的重点
我国关于控压钻井技术的研究仍处于初级阶段，因此研究的重点和国外发达国家相比也有一定的差别。下文将具体介绍我国在控压钻井技术领域中研究的重点内容。
第一，是进行控压钻井系统设计方面的研究，这主要是为了满足我国不同类型的钻井作业要求。在进行控压钻井系统设计时应采用不用的设备组合方式以及不同的控压钻机技术；
第二，是要加强对控压钻井设备的研究力度。我国现在还没有控压钻井设备，这主要是因为缺少一些关键设备的制造技术。因此，必须要将控压钻井设备的研究作为我国研究的重点；
第三，是要加强对控压钻井工艺的研究。目前我国已经掌握了一些控压钻井工艺，但这还远远不够，必须要掌握全部的控压钻井工艺，这样才能真正将控压钻井技术应用于石油开采实践过程中；
第四，是要加强对控压钻井软件的研究。在进行控压钻井设计、水力学计算等过程中都需要使用到专业的软件。而我国在控压钻井软件方面的研究还比较落后。鉴于此，必须要重视相关专业软件的研发工作。
3 结语
总之，控压钻井技术对于石油行业的进一步发展具有重要的意义，而我国在控压钻井技术方面的研究仍处于初级阶段，远远落后于国际先进水平。在这种情况下，必须要加强对控压钻井技术的重视，积极引进和研发高精度的控压钻井设备，以提高我国控压钻井技术的水平。
参考文献：
[1]周英操，崔猛，查永进.控压钻井技术探讨与展望[J].石油钻探技术，2008，04：1-4.
关键词：钻井井控 录井技术 作用
钻井井控在油气勘探、开采中是确保作业施工顺利进行的关键，其不仅可以保护油气层，还可以防止资源破坏与环境污染，但若实施不当，就极有可能引发油气田安全事故[1]。录井技术是一项及时发现、直接评估油气藏的新型技术，其能够科学化、微机化的操作与管理录井，使生产效率得到显著提高，进而增加油气田企业的经济效益与社会效益，这对于我国油气田事业的健康、持久、稳定发展来说具有至关重要的作用和意义。
一、钻井井控与录井技术
1.钻井井控
井控也称之为压力控制或井涌控制，其主要指的是通过相应措施对地层孔隙压力进行控制，以维持井内压力平衡，达到确保钻井施工顺利进行的目的。由于井控的危害程度与处理方法各不相同，所以可合理划分为初级井控、二级井控与三级井控。如果钻井实施三级井控，那么就说明有井喷现象产生，且严重威胁着开采的安全性。为此，各油气田企业必须严格控制钻井井控，使之维持在初级井控状态，并制定合理科学的应急方案来处理突发事故，只有这样才能降低开采成本，确保开采工作的安全性与可靠性。
2.录井技术
展开油气田天然气勘探开采作业时，将物理方法、化学方法与现代化技术相结合，顺着钻井岩石剖面对岩石结构、钻井工况参数、物理化学性质与地层流体性质进行详细记录，该过程称之为录井技术。录井技术是一项多元化作业技术，其服务目标以“找油、找气、保证钻井安全”为主。由于录井技术具有预测能力强、获取地下信息及时、分析解释信息快速等诸多优点，所以目前已在勘探开发作业中得到广泛应用。
二、录井技术在钻井井控中的作用
录井技术在钻井井控作业现场是一个“信息中心”，其可以采集、处理和输送信息，帮助钻井工作人员采取有效性措施展开井控作业，确保钻井施工人员的生命安全[2]。利用录井技术来预告钻前地质、预报钻井液参数异常、比较随钻地层、了解井控工作和检测钻井地层压力等，以期为钻井井控作业提供有利参考依据。
1.实时监测与预报钻井事故
在钻井井控工作中，录井技术是必不可少的重要组成部分，也是引导钻头安全作业的关键。录井技术在监测与预报钻井事故方面，具有防治结合、安全可靠、手段多样等诸多特点，例如展开录井作业时，若录井仪参数提醒钻井液总池面降低，总数量缩减严重，立管压力削弱，但钻速却不断增快等情况，就说明极有可能会发生井漏事故，必须及时采取有效性措施对钻井方案做适当调整；若录井仪参数提醒钻井液粘度、密度、切力升高，扭矩增加，钻速变慢，含砂量变多，泵压波动大，但岩屑录井样品的沉砂、岩屑却不断增多，就说明极有可能会发生井壁坍塌事故，必须及时采取有效措施对钻井方案做适当调整，以确保钻井工作的安全性和可靠性。
以长城录井为例，其在准备完井时，发现电测高阻与井底油气显示异常，钻井施工人员及时向有关部门汇报，通过全方位研究与分析后，认为该井底部储层属于中生界油层，应适当增加钻井深度至2925m，并试采两个9.8m小层，最后每日取得6吨原油，这对于我国油气田勘探业的可持续发展来说可起到一定的推动作用。
2.综合评价地层与油气资源
油气勘探实施前，必须对地层进行综合评估，只有这样才能保证开采安全。首先，合理采用录井技术中的随钻地层评价仪对各项数据或参数进行详细收集，例如岩石密度、泥质含量、自然伽玛、岩屑变化和岩心变化等，以建立良好的岩性剖面和单井地层剖面；其次，根据钻前数据、钻中数据来比较随钻小区域地层，及时了解和掌握油气变化和地层变化，特别是非目的层油气变化，通过对地层、油气动态变化的掌控，才能制定针对性井控方案；最后，依照上述所得资料做随钻分析、目的层预报等各项工作。由此可以看出，在钻井井控作业中应用录井技术，可以合理科学的评价随钻地层[3]。
油气勘探实施前，必须对油气进行综合评价，只有这样才能确保开采作业顺利进行。展开钻井井控工作时，应合理采用录井技术对油气资源进行评价，这主要是因为录井技术可以在施工早期发现单井油气层，并及时有效地分析和评价储层，这不仅提高了工作效率，还保证了评价结果的准确性。如果钻井区域处于生油层的生油资源，就要建立一个健全且完善的评价体系，同时还要制定一套切实可行的评价方法。
三、录井技术在钻井井控运用过程中存在的问题与解决对策
1.录井技术在钻井井控运用过程中存在的问题
虽然录井技术可以准确预测钻井井控工作中极有可能发生的各项事故，并及时采取预防措施，但现阶段我国录井技术在钻井井控运用过程中仍存在许多不同程度的问题，具体表现在以下几个方面：①约束井斜测量工作；②整体技术水平不高，与发达国家相比存在较大差异，需要进一步提高录井参数的真实性、可靠性和准确性；③传感器安装水平较低，大多时候无法正确安装传感器，对收集参数的真实性、可靠性和准确性造成严重性影响；④无法适应钻井技术的发展速度，钻井技术是油气勘探开采工程的重要核心，其决定着整个作业的开展，所以革新速度较快，而现有录井技术却无法适应新型钻井技术。
2.录井技术在钻井井控运用过程中存在问题的解决对策
针对上述问题，采取以下几点有效解决对策：①提高自主创新研制能力。提高录井技术的自主创新研制能力，不仅能够推动钻井井控作业的工作进程，还可以确保我国油气开采工作的安全性、可靠性和独立性。例如长城钻探录井公司，其主要以创新科技为核心，严格遵循“研发一批、推广一批、存储一批”原则，加大技术创新投入力度，积极培养与发展新兴产业，最终使企业自身取得最大化经济效益和社会效益，实现健康、稳定、持久的发展[4]。②提高技术革新能力。由于传感器安装水平低下，所以必须针对传感器的安装技术进行研发，并提高不同钻井工艺的录井技术，以便其能够广泛应用于各个领域。
结语
总而言之，在钻井井控作业中，录井技术占据着极为重要的地位，这主要是因为录井技术不仅能够及时收集各项钻井数据和钻井参数，还可以实时监测与预报钻井事故，综合评价地层与油气资源，确保油气田天然气安全开采。为此，各油气田企业必须高度重视录井技术，加大自主创新与研制录井技术的投资力度，使其技术水平与现代化钻井技术相适应，为钻井井控作业提供强有力参考依据，最终达到保障油气安全开采的目的。
参考文献：
[1]陈京义.定量荧光录井技术在油气勘探中发挥的作用[J].内江科技，2010，（08）：100.
[2]曾凌翔，李黔，梁海波，孙凯，代峰.控制压力钻井技术与微流量控制钻井技术的对比[J].天然气工业，2011，（02）：82-84.
[3]卢维虎.浅析钻井工程中井斜的原因及控制措施[J].中国新技术新产品，2013，（09）：155.
关键词：水平井 钻具组合 钻进参数 钻井液
中图分类号：TE22 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—056—02
1 概述
胜3—平105井钻探目的层为济阳凹陷东营凹陷坨胜永断裂带胜三区坨11南断块，油层埋藏浅、压实及其成岩作用强度较弱，地层胶结疏松，完钻井深1811m，完钻垂深为1384.82m，完钻层位馆陶组，钻井周期16天，平均机械钻速15.82m/h，
造斜点0.56皜？021m，最大井斜91.3皜？703.54m，末端井斜90.3埃轿灰？83.52m，水平段长205m，最大泥浆密度1.25g/cm3，一开下入表层套管结构： 339.7？.65譐55？73.1m，二开钻进至井深1811m，下入油层套管井身结构： 177.8？.19譔80？809.72m。使用的钻井设备是3000m车装钻机ZJ30CZ，额定载荷1500KN，双底特律CATC15发动机功率806KW、2100r/min（双机）最大载荷1800KN，柴油机B3000，钻井泵采用3NB1600A三缸单作用钻井泵输入功率1176KW（1600马力），3NB1600A泵在21—29Mpa工况下持久运行。
2 钻进阶段技术措施
2.1 一开钻进
钻压70～100KN，排量30～35 L/s。对钻具结构进行调整，采用钻具倒装，使施加钻压的加重钻杆始终处于直井段及井斜较小的井段，井斜30度以内的井段采用斜坡加重钻杆，加重钻杆数量保证钻压的需要。水平段靶窗高为？—2m，靶宽？0m的矩形体，水平钻进采用1.25单弯螺杆钻具配合钻盘钻进进行复合钻进，MWD无线随钻仪器进行井眼轨迹监测，加强短起下钻作业。钻压：40～80kN；排量：28～30L/S，根据测量数据及时调整水平段井眼轨迹，继续实施变方位三维绕障，使实钻井眼轨迹在设计靶窗中钻进直至完钻。采用防塌及聚合物钻井液体系，随着井斜的增大，继续加入磺化沥青防塌剂，添加固体剂，降低钻具摩阻。
钻井液采用强抑制钻井液钻完下部井段井眼畅通，井壁稳定，保证井下安全。水平段钻进过程中，钻具容易附在井壁上面引起粘卡，因此钻井液必须具有良好的性能，防止粘卡。保持钻井液中原油的有效含量，使钻井液具有良好的防卡性能。
3 固井技术
大多数的水平井采用非固井的完井技术，水平井的固井完井要比其他非固井完井技术好，可以延长井的寿命，提高原油的最终采收率。该井完钻后，下入177.8mm套管，采用弹性套管扶正器和刚性扶正器，在高井斜井段和水平井段1根套管加1根扶正器，提高套管居中率，减少了水泥浆窜流，提高了固井质量。
4 结论和认识
（1）完成了水平井设计要求，不同钻进井段的钻具组合和钻进参数措施，保证了井眼轨迹控制，最大井斜水平段长205m。
（2）根据钻进地层的顺序，采用与之相对应的防塌、、强抑制聚合物钻井液，保证了井眼的稳定。
（3）水平井固井可以延长井的寿命，提高原油的最终采收率。
参考文献：
关键词：欠平衡钻井；设备；压力控制；连续油管；防喷器
一、欠平衡钻井技术的定义及作用
目前，国内外关于欠平衡钻井的定义有以下几种：
API定义：钻井过程中主体产层流体可流入井眼，并可将其循环到地面，地面可有效控制。
ERCB的定义：设计钻井液柱压力低于产层压力，若液柱压力不够低时，在钻井液中加入空气或氮气，较低液柱压力必然引起地层流体流进井眼，并且这种地层流体必须循环出地面，并在地面进行控制。
CNPC的定义：地层流体受负压差的作用，向井筒内连续流动的条件下，所进行的有控制的钻井过程。
欠平衡钻井的基本概念有多种表述，无论哪种表述都包含以下两个主要方面，即：第一，井筒环空中循环介质的当量循环密度一定要低于所钻地（储）层的孔隙压力当量密度，这个差值即为欠压值。第二，地层流体一定要有控制地流入井筒，并把它循环到地面再分离出来。通俗称欠平衡钻井技术为“边喷边钻”，关键是在钻井过程中使地层流体连续进入井筒，因此欠平衡钻井技术的实质就是二次井控技术。因此它是不同于常规钻井的存在一定技术风险的新型技术。
欠平衡钻井在勘探开发中的作用主要体现在：
（1）在油气勘探上，欠平衡钻井技术可以提高低压、复杂岩性、水敏性、裂缝性等类储层油气的发现和保护，因此，对于油气勘探来说它是一种油气层识别技术；
（2）在油气开发上，欠平衡钻井技术可以通过有效地保护储层，提高单井产量，降低开发综合成本。因此，对于油气开发来说它是一种油气层保护技术；
（3）在工程上，欠平衡钻井技术可以解决低压地层漏失问题，提高机械钻速、减少压差卡钻。因此，对于钻井工程来讲，它是二次井控技术、保护油气层钻井技术、防漏技术和提高机械钻速的方法。
二、欠平衡钻井装备
欠平衡钻井所用的地面常规装备有：氮或压缩气供应装置、容 积小且压力大的注液泵、液-气混合管汇、节流管汇、钻屑或钻井液取样器、化学剂注射泵、采油分离系统和自动燃烧气体系统，以下是国外目前比较先进的专用装备。
1、高压旋转分流器-防喷器系统
又称旋转防喷器(BOP)。国外有好几个厂家都有专利产品，其中美国Williums工具公司生产的旋转防喷头使用最多，压力级别最为齐全。该公司供应的高压系统有7000型和7100型两种：7000型的静试验压力为21MPa，工作压力为10.5MPa；7100型包括旋转控制头总成、热传递-装置、遥控监控台和遥控防爆电源设备。旋转控制头总成壳体试验动压力可达70MPa，静压力为35MPa，工作压力为17.5MPa。
2、液流导向系统
国外研制了一种电磁阀导向系统，可增加钻深。马达被设计成一种金属对金属的叶片，采用非弹性体制成的正容积马达，不会由于失速而使转速过快。
3、地面分离系统
2006年前后，国外加强了地面分离系统研制，包括压力额定值为35MPa的地面分离装置、自动节流系统及各种分离器，这些设备可处理大量液体、岩屑和钻井液。此外，有一种密封循环分离器，每天可处理566336立方米容量的液流；还有一种高效小型分离器，适用于近海地区。委内瑞拉Mamdbo湖有一口近岸井，为了降低化学剂成本，首次使用密封循环地面分离系统，还使用配有全套连续油管的驳船和2000bbl（原油标准桶）容量的泡沫装置。泡沫循环液密度降低到179.74～359.4千克/立方米，在分离后，泡沫可再循环使用，以降低配制化学剂和水的成本。
4、隔水管帽(Riser Cap)旋转防喷器系统
一种回流装置，所用主要设备是旋转控制头，装在水上隔水管顶部，可代替隔水管系统的滑动接头、球形接头和分流器。将高压软管接到旋转控制头双流管出口端，可提高井控能力，防止钻井液流失。高压机械密封置装于钻台下面的钻杆与隔水管之间，钻井液通过软管回流井下。
5、实用隔水管(Virtual Riser)装置
该装置包括旋转控制头、封隔器―锁定总成和环形压力控制―排放系统三大部件，其中封隔器―锁定总成是一个经改进的直径508mm可膨胀套管封隔器，起到控制头及井口下面套管间的压力密封作用。其元件是一个3m长的密封，置于660.40～914.40mm套管里面，用遥控船可遥控该封隔器。
6、地面数据采集系统
欠平衡钻井时，要测量并记录压力、速度、气含量、液含量和温度，并实时显示这些数据，避免出现过平衡和井喷现象。该系统可在钻井作业时，通过与现有钻井控制与监测系统接口，提供实时信息，还可与动态多相流量模型接口，允许将实际参数与计算参数加以比较。
三、欠平衡钻井设计
1、欠平衡钻井取得成功的关键
欠平衡钻井要想取得成功必须做到以下几点：完全搞清楚油藏和地质情况；选择合适的欠平衡钻井技术；合理的设计与多相流计算机模拟和制定应急计划。
2、欠平衡钻井参数设计
参数设计主要体现在以下几点：气体钻井主要是设计携带岩屑所需要的最小气体流量；雾化钻井主要是设计携带岩屑和液体所需要的气体流量；泡沫、充气钻井设计气体流量和液体流量；溢流钻井主要是设计钻井液密度和气体、雾化、泡沫和充气要用多相流软件设计。
多相流流动模型：常用的模型有均相流模型、分相流模型和漂移流动模型等；气体、雾化、泡沫钻井采用均相流模型，即气、液两相的运行速度相同；而充气、溢流钻井采用漂移模型，漂移模型考虑了各相之间的相互作用和相对运动，即气相滑脱速度和油相的漂移速度。
四、对国内欠平衡钻井技术的建议
1、进一步研究欠平衡钻井工艺技术
虽然国内对欠平衡钻井技术已进行了一些理论上的研究，并已取得一些研究成果，但是，研究的范围较窄，过去的研究工作，主要放在自然形成欠平衡条件下的边喷边钻技术上，其它方式的欠平衡钻井技术，如使用空气、氮气、泡沫、充气钻井液进行欠平衡钻井，还很少涉及到，或者还没有深入地涉及到，所以需扩大研究内容。
2、加强国内欠平衡钻井设备系列配套的研制
随着欠平衡钻井技术的发展，开发出了一些较先进的欠平衡钻井地面设备，如旋转防喷器（额定的动密封压力已达17.5MPa）、闭式四相分离处理系统等，这为安全、有效地欠平衡钻井提供了必要条件，有些设备国内有些油田已引进。而国内也早在1980年代就开始进行研制旋转防喷器和钻井液/气体分离器，但这些设备在某些设计结构上及技术指标上，与国外相比，还有一些差距，因此，还需在吸收国外设备先进技术的基础上，加强国内的研制工作，使其系列配套，满足欠平衡钻井的需要。
关键词：气体钻井 工艺技术 油气勘探
一、引言
我国对气体钻井技术进行系统的研究和应用始于20世纪80年代末。1989年新疆石油管理局钻采研究院从国外引进了第一套移动式专用空气钻井设备，其供气能力为75m3/min。新疆石油管理局利用该设备实施了空气雾化和空气泡沫钻井工艺。随着欠平衡钻井技术在我国的兴起，20世纪末本世纪初，四川、长庆、辽河、胜利、吐哈等油气田也相继开展了气基流体欠平衡钻井技术的应用。
二、气体钻井技术的分类
1.空气钻井
空气是气体钻井中使用较多的循环介质，主要用于非储层段钻进。钻进时，空气压缩机从大气中吸入空气，经过增压以及冷凝析水后入井，由于空气可以直接从周围环境中提取，所以该项技术的成本相对较低。但是，如果钻进过程中遇到可燃气体，则井下有发生燃爆的危险，因此，在钻进时需要密切监视返出物中烃类含量的变化。典型的空气钻井地面管汇，
2.氮气钻井
在钻井过程中，氮气既可以单独作为循环介质，也可以与其他流体一起入井。氮气优于空气的地方在于氮气与烃类混合时不会燃烧，因此氮气钻井可有效地避免井下燃爆。钻井过程中氮气的来源一般有低温供氮和膜分离制氮两种。由于低温供氮方法所能提供的氮气较少，因此很少用于长井段氮气钻井作业，在现场主要用于压裂作业。膜分离制氮装置能够在现场制氮，可满足连续钻进的要求，但制氮设备价格较为昂贵，相应地会增加钻井成本，因此，一般用于钻穿产层段。
3.天然气钻井
由于天然气钻井入井流体与地层产出的烃类之间不发生反应，因此在井下没有燃爆的危险。但是，如果井口有天然气泄漏，同样有可能发生危险。因此，也需要做好井口设备的密封工作。在排屑管线的出口，返出的天然气需要点火燃烧。天然气钻井受气源井位置的限制。如果气源井压力过高，则需要考虑在气源管线上的节流以及节流后冰堵的影响。
4.柴油机尾气钻井
柴油机尾气钻井又称为废气钻井，是利用柴油机的燃烧气作为循环介质的一种钻井技术。气体在经过一定的冷凝、净化除尘后，经增压机增压后入井。由于尾气为柴油在燃烧后的产物，以二氧化碳居多，氧气的含量很少。因此，可以有效地避免钻遇储层时井下着火现象发生。
三、气体钻井工艺流程
1.气体钻井井口地面控制分流系统
1.1 设计原则
气体钻井尤其是天然气钻井是一项高风险的钻井技术，在常规钻井中是控地层流体进入井筒，而气体钻井则是允许地层进入井筒。因此在气体钻井中对入井筒的流体在井口及地面进行有效控制是极其重要的问题。气体钻井井口、面控制分流装置、管汇选择必须满足以下原则侧：
①满足设计井口压力；
②预估的储层流体流量：
③己在油田使用证明、安全、可靠。
1.2 井场布局
空气钻井中所用设备和井场布置明显有别于传统钻井方式，现简要介绍一井场布置和井口装置示意图
图3.1气体钻井井场布置图
2.气体钻井工艺技术流程设计
2.1 设计原则
气体钻井是一项高风险作业，是自始至终的流体控制过程。气体钻井中必须遵循以下基本原则：
①满足井壁稳定；
②地层出水量（油）必须满足小于气体最大携屑能力；
③天然气、惰性气体钻井时H2s含量20mgm/3；
④在满足以上基本原则条件下，对用于钻开储层的天然气或氮气钻井均可用于碳酸岩储层和碎屑岩储层，并都可采用先期裸眼完井方式。
2.2 气体钻井工艺技术流程设计
气体钻井工艺技术设计流程按如下程序：
（l）储层特性数据
.岩性
.储层地层压力
.渗透率
.孔隙率
.地层水流量
.温度
.储层中潜在敏感物
（2）完井方式选择
（3）气体类型
.氮气
.天然气
.空气
.柴油机尾气
（4）井口、地面控制、分流系统设计
.BOP组合级别
.旋转控制头
.节流管汇
.分离器压力、流量
.燃烧坑
（5）钻柱设计
.钻柱组合
.钻柱强度
（6）气举设计
（7）气体流动力学参数设计
.注气量
.注气压力
.井底压力
.钻头内压力
（8）机械破碎参数设计
.钻头选型
.钻压
.转速
（9）井控、安全设计
四、气体钻井的优势与局限性
1. 气体钻井的优点
气体钻井技术的优点在于能够降低钻井成本，提高单井产量，具体表现在以下几个方面。
1.1 提高钻井速度，缩短钻井周期
在气体钻井中，地层孔隙压力会在负压差条件下产生向井内的“推力”，该“推力”有促使井底岩石破碎（或崩离井底）的趋势。该现象的实质是原始地层孔隙压力向井内气体压力过渡的“压降梯度”，类似于单井径向流中的“压降漏斗”。对于有可动流体的层位，该压降梯度由流体在多孔介质中的流动阻力所产生；对于有束缚流体的层位，该压降梯度则由液固界面张力和流体粘度所产生。该流动阻力产生的流固祸合应力使井底处岩石有脱离的趋势。
1.2 消除井漏对一钻井的影响
井漏是指在钻井过程中循环介质不返出地面，而是消失进入地层的现象。过平衡钻井中，井内液柱压力高于地层压力，钻井液会向地层发生轻微渗漏，如果钻遇高渗层或裂缝或熔洞型地层时，可能会造成大量钻井液流入地层，造成严重井漏或恶性不返，这不仅延长了钻井周期，而且会因钻井液的大量消失而造成更大的经济损失。气体钻井井内压力远低于地层压力，循环流体进入地层的作用力没有了，因此可以完全避免发生井漏。
1.3 克服水敏性页岩坍塌
水基流体钻井中，如果钻遇水敏性页岩，循环介质中的水相与页岩发生物理化学作用，使页岩强度降低，造成井壁坍塌。如果采用气体钻井，由于工作流体中无水基成分，钻进中不会对井壁的岩石强度造成影响，因此不会引起井壁的水化坍塌。
1.4 减轻或消除钻井流体对油气层的伤害，能随钻评价产层
由于气体钻井循环介质中不含水基流体，因此可以彻底地消除正压差伤害和水相圈闭对储层的伤害，而且钻井过程中由于地层流体流入使立管压力、出口返速等可观测参数发生改变，因此可以通过直接计量分析返出的地层流体来实现对产层的随钻评价。
2.气体钻井的局限性
任何技术都有其一定的局限性，气体钻井技术也一样。除了以上的优势之外，气体钻井也有其技术和经济上的局限性。气体钻井的局限性主要表现在井壁稳定问题、地层出水问题以及井下燃爆问题上。
2.1 井壁稳定问题
常规过平衡钻井时，钻井液会在井内产生相应的液柱压力，井内的这种液柱压力在一定程度上起到了支撑井壁的作用。气体钻井中这种支撑作用失去了，井壁周围岩石是否稳定取决于地应力的状态、岩石强度、实际地层压力和井眼的几何形状等。对于大部分地层，采用气体钻井不会发生井壁失稳的问题，但是在某些高应力区（如断层、破碎带、超深井等）和弱岩地层（如低胶结强度松散砂岩、破碎性岩石、流变性岩石），则可能诱发井壁的力学失稳。
2.2 地层出水问题
2.2.1易形成泥环卡钻
在钻井过程中，如果压风机提供的气量不足难以将井底产生的岩屑全部携带出井筒，岩屑就会在“节点”处发生堆积，并且部分岩屑会向井底回落，造成钻头的重复破碎，降低钻井效率。
2.2.2易发生井壁坍塌
如果裸眼段地层中含有一定量的水敏性泥页岩，则在遭遇地层水后，泥页岩会发生水化膨胀其强度也会降低。由于气体钻井缺乏对井壁的支撑和稳定作用，井底周围的地层会发生坍塌，引起井径扩大。井径扩大将会带来井眼净化和井斜问题。
六、结语
总之，气体钻井对于保护低渗透油气藏来说具有比传统钻井方式明显的优势。同时气体钻并还具有大幅提高钻井速度、降低钻井成本、环境污染小等其它特点。正因为气体钻井具有如此多的技术和经济上的优势，因此它在我国有着越来越广泛的应用前景。
参考文献：
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[2]钱翼翟.空气动力学[M].北京航空航天大学出版社，2004
[3]晃文学，林勇.国外空气钻井钻头的研究与应用[J].石油钻探技术，2001，29（1）：39-40
一、钻井工程技术的所面临的现状
对当前的油气开发现状而言，我国油气开发面临的现状有资源品质劣化，油气目标复杂化、安全环保严格化等严峻挑战。当面对这些勘探的开发的新形势而言，在开发的过程中使得工程技术遇到了新的挑战与难题，井下作业储层改造技术与国外差距较大，主要在高压气井带压作业装备低成本。深度增加凸显钻机低效深部高研磨性地层破岩效率低，钻速慢、高温高、压对管柱井下工具仪器的损坏严重，高压地层对井控安全带来挑战。传统的随钻测量系统的信道受到制约，深层井壁失稳问题突出，超深层岩石赋存状态遵循规律不同于常规地层，常规井壁稳定理论不再适用多层井身结构应用问题等。可以说这些现状都制约了钻井的发展。
二、英东区、昆北区石油钻井的发展建议
1.昆北区石油钻井发展建议由于表层岩性以灰色砾岩和砾状砂岩为主，且成岩性差，胶结程度差，岩石的骨架应力小，在形成井眼后易产生应力集中而发生井塌，狮子沟组地层中也含有砾状砂岩，为了防止井塌，给二开打下基础，建议将表层套管下深加深；在钻井的过程中建议使用大尺寸的钻铤，及加重钻杆，以降低中性点的位置，从而在给钻头施加足够的钻压时克服钻杆的挠性变弯，从而减小井壁对钻杆的阻力，减轻柴油机负荷；由于本地区井易斜，地层的造斜力最大，且纠斜进度慢，为加快降斜速度，减少纯钻时间，提高机械钻速，节约成本，建议使用弯度较大的螺杆。与此同时在钻井的过程中还应该做好对注水层的妨害预防。
2.英东区石油钻井发展建议在钻井过程中，表层施工期间做好防漏、防塌工作，特别是大井眼施工。并且应当适当的加强对井深质量的控制，每隔一段时间对井斜进行测量，在二开井后，有条件的情况下使用MWD随钻测斜、纠斜施工，以此减少辅助生产时间。在进行钻井时，还需要密切注意底层及增产的变化，从而便于加强地层压力的监测与监制。
三、我国石油钻井的发展建议
当今世界油气工业正经历着前所未有的变革世界各国越来越把油气工业的发展寄希望于技术革命，因而创新与引进消化与吸收研制成功一批具有自主知识产权的重大高端装备工具软件产品和技术更快更好地做好工程技术服务为提高油气资源动用率和勘探开发效益提供强有力的工程技术支撑。就青海地区来说，对非常规的油气进行开发时，应当从开发的实际情况出发，加快对自动化钻机、大型压裂装备、高效钻头和抗高温长寿命螺杆技术等研究力度尽快形成产业优势；在开发深层油气的过程中应该积极提高钻井效率的钻井机井口自动化设备，从而研制出高温高压的试油测试装备、高管级抗腐蚀油套管，来完成井筒的完整性、评价性技术。
作者：白迎前卢青山单位：西部钻探青海钻井公司40672钻井队西部钻探青海钻井公司50561钻井队
XX同志在我队担任钻井技术员一职，注意自身学习，工作中不厌其精，时刻以一个技术人员的标准严格要求自己，不断探索创新，大胆推广新工艺以科技为先导，以踏实的工作作风为基础，一步一个脚印的做好每一天的工作，打好每一口井，为自己所钟爱的钻井事业辛勤的耕耘着。
钻井技术员即是设计的执行者，又是执行设计的监督者。在钻井施工过程中，他不仅带头认真执行设计，还让广大职工严格执行设计，严格按设计办事。每上一口新井，他要会认真搞好前期调研工作，认真分析每一口井周围的临井的各项资料，并作出各种比较，总结出适合本井施工的各项技术措施，做好钻井工程设计大表，制定施工预案，根据邻井资料分析对比，设计本井各项技术参数，各井段的施工要求，各层位的技术措施，并通过班前班后会传达到每位职工，让广大职工明白钻井设计在钻井施工中的重要性，并让他们从内心里自己感觉到安全快速施工的重要性，真正作到快速安全生产。
生产过程中，他从严把关，每天他都会认真检查井控工具，认真记录各项数据，认真做好各项工具的保养工作，做到井控工具的安全使用，一发现问题都会及时解决，使井队未出现过一次井控安全检查不合格的现象，真正做到钻井安全生产。他狠抓技术指令的执行力度，对于每一次的入井钻头和钻具，他都会仔细进行测量，并作好记录，取心工具的安装，他都会亲自安装到位，亲自盯着入井，取心作业定向时等关键时刻他都会亲自盯在钻台上，甚至亲自操作刹把，他都会制定好各项参数，并亲自己在钻台上盯住，遇到不好定向的井段，会一直在钻台上紧盯24小时，直到定向顺利实施，确保钻井生产顺利进行，他才会从钻台上下来去休息一会，他每次开交接班会时，他都会交待小班人员“不管什么时候，我的门是随时开着的，碰到情况及时去叫我”，他的这一翻话，让广大职工深深感动，广大青年职工都以他作为工作中的表率，认真做好每一项工作，为我队快速生产打下了良好的基础，他的这种工作态度，使我队未交过一口不合格井，未发生过一起责任工程事故，为井队生产经营和公司的可持续发展做出了应有贡献。
工作之余，他还不断提高自己的业务知识，经常翻看公司制订的《钻井工程技术实用读本》，从网上查看相关专业知识，来丰富和武装自己，在遇到自己不是很明白的问题时，都能及时向项目部及公司技术大队的专家请教，并将请教的知识，结合自己遇到的问题，客观运用到工作中，为钻井的快速安全施工奠定了良好的基础。作为井队的钻井技术员，他还不忘记时刻做好本队广大青年职工的培训工作，由于公司的快速发展，新员工人员较多，新工人的培训工作就显得更加重要，为了让这部分人员快速熔入到钻井工作中去，他挤出时间利用自己平时积累的知识，将自己做好的笔记出成试题，打印出来，让新员工作好理论知识的积累，也是对他们工作的检测，并且他还利用交接班时间，对于井队中常用的知识进行提问，让员工进行回答，让广大员工真正做到知识和实践的相结合，真正的提高了他的职业技能。工作中，他在钻台上时，遇到新员工提出的问题，他都会认真对他们进行解答，将自己的知识与他们进行分享，将枯燥的知识转换为现实工作中常用的实例，让他们感觉到钻井并不是枯燥的生活，让他们把钻井工作当成一种乐趣去做，提高广大新员工对钻井工作的积极性，为我队的安全平稳工作提供了坚实的保证。
工作几年来，他严格要求自己，踏实的工作，勇于实践、善于思考、乐于奉献，把自己的命运同公司的命运、油田的命运紧密地联系起来，公司是我的核心，作为井队技术人员，在工作中严格遵循公司技术部门的各项规章制度。他坚持干一行爱一行，坚持全心全意为人民服务，工作踏踏实实，任劳任怨，团结同志，爱护集体，爱岗敬业，克己奉公，受到领导和同事们的好评。
