2012 深水钻井技术进展与展望_张晓东

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　　　　　　　　　　　　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,深水作业的施工风险高、技术要求高,成本非常昂贵,资金风险也极高;作为回报,深水勘探钻井作业所发现的石油地质储量也相对比较高。因此,单位储量发现成本并不算高。深水钻井是指作业水深大于400m而小于1500

m的海洋钻井作业,常规浅水钻井工艺和钻井装备表现出明显的局限性,已经不再适应深水钻井;面对深水油气勘探开发的困难和危险性,深水钻井新技术不断涌现。

率一般较高。通常欠压实层的高渗透率使得高压层内地层水以很高的流速流向低压区,即浅部水层井涌。

浅层水井涌是许多钻井问题的起因,表现为钻井、下套管以及固井出现困难,严重时会导致井眼坍塌,甚至引起海底沉降,最坏的情况则是造成油气井报废。　　浅层气位于浅层、体积小、压力高、危险系数大,由浅层气引发的井喷易发生、速度快、处理困难、危险性大并且可预见性差。浅层气井喷属于严重的钻井事故,危害极大,常会造成严重后果,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不好,气体会从套管外喷出,造成套管外井喷,在地面形成大坑,使设备陷入地下等。1.3　不稳定的页岩层

　　除了上部地层中浅层水或气的影响,继续钻进会钻遇不稳定的页岩地层,页岩对水的敏感性很强,利用水基钻井液钻进页岩地层时,将有可能引发一系列钻井事故。钻遇页岩地层失控引发的问题:井眼堵塞、下套管作业困难、钻井液漏失、地层膨胀,井筒压力降低等。利用钻井液平衡页岩地层压力和阻止井筒压力降低很困难,钻遇页岩地层的必然后果是钻井液的漏失。

1　深水钻井面临诸多挑战

1.1　较小的破裂梯度

　　一般来讲,特定深度岩石的破裂压力随着上覆岩石压力的增加而增大。随着水深的增加,上覆岩层压力被海水水柱静水压力代替,岩石破碎压力随着水深的增加而减少,特别是海底表层,破裂梯度几乎为0。随着水深的增加,海底沉积物越厚,海底表层沉积物胶结性越差。

1.2　浅层水、气流

　　海底浅部地层地质年龄轻,压实时间短,地层渗透

　　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

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