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淺論石油鉆井鉆頭及鉆井液的選擇

2015-09-10 380 0

   摘要:石油被稱為“黑色金子”,屬于不可再生資源,廣泛應用于我國的化學工業(yè),材料工業(yè),農業(yè)及各工業(yè)部門的生產中,為我國的工業(yè)發(fā)展,經濟進步、國家發(fā)展做出了巨大的貢獻。石油資源珍惜而寶貴,開采過程中對鉆井鉆頭及鉆井液的選擇,將極大影響石油開采質量、石油開采工程進度及工程成功率,本文將對在開采石油時對鉆頭及鉆井液的選擇進行論述。
 
  石油勘探是一種嚴謹而復雜的工作,發(fā)現新的石油區(qū)不僅意味著工業(yè)原料的補充和豐富,更意味著工業(yè)發(fā)展的進步和國家經濟整體在現有水平上將得到提高,但是若是發(fā)現了好的石油資源,卻在開采環(huán)節(jié)上出現問題,便使石油開采工程因小失大,阻礙石油開采工程進度,帶來不可估量的經濟損失和人力物力資源的損耗。
 
  一、鉆頭和鉆井液的科學選擇
 
 ?。ㄒ唬︺@頭的科學選擇
 
  鉆頭是在石油鉆井過程中必不可少的工具,通過鉆頭對巖石進行切割破碎,鑿井開洞才能得到珍貴的石油資源。想要保證石油鉆井工程的進程,需要在鉆井工程開始之前,根據當地的巖層結構,巖石性質以及鉆頭質量來確定使用鉆頭的類型,合適鉆頭的選擇會對鉆井所消耗的成本,鉆井工程的速度,鉆井質量的高低產生不同程度的影響。
 
  鉆頭的選擇具有一定的原則和依據,巖層條件便是選擇鉆井的重要依據,巖層結構,巖石硬度及厚度等因素都不同程度地影響著鉆頭的選擇。其次,選擇的鉆頭類型要與石油開采作業(yè)所具備的設備類型及能力還有鉆井液類型相適應。第三,按照鉆井方式的不同,在確定下是用轉盤鉆井還是井下動力鉆具鉆井后,選擇適當的鉆井鉆頭。第四,鉆頭的選型還要與鉆井參數相適應。鉆井參數包括:轉速、水力參數和鉆壓。最后,對于鄰井地質勘探資料和鉆頭使用記錄的借鑒,也會幫助作業(yè)人員找到適合的作業(yè)鉆頭,鄰井的勘探資料是極其重要的,應該給予足夠的重視,應該對每次作業(yè)都留下可供參考的資料,以便以后石油開采工作的需要。
 
  鉆頭大體可分為牙輪鉆頭,PDC鉆頭,金剛鉆頭及刮刀鉆頭等幾種形式,牙輪鉆頭是我國現階段石油開采過程中使用最廣泛,適用性最高,應用程度較深的一種鉆頭,在石油開采過程中,牙輪鉆頭應用于馬達鉆井,牙輪鉆頭通過鉆井過程中對巖石橫向的切割和縱向的振動使其破損,使石油開采作業(yè)順暢進行。選擇牙輪作為鉆井工具時,要根據開采地當地實際條件,具體問題具體分析,如鉆遇以細砂巖為主,地層塑性較大鉆頭牙齒不容易吃入地層,使用寬齒的牙輪鉆頭,在至密較硬且研磨性強的地層,使用進口寬齒勺形齒牙輪鉆頭,可大幅提高機械鉆速。PDC鉆頭也是石油鉆井作業(yè)中一種常用的鉆頭,PDC鉆頭自研發(fā)以來,性能通過不斷改進,通過工藝方面技術的革新,PDC鉆頭具備了更強的抗磨蝕性和熱穩(wěn)定性,從以前只能應用于軟頁巖地層中,但現在可以應用于鉆硬夾層和長段硬巖地層中。PDC鉆頭多用用水平井的開采,要求鉆頭有良好的造斜能力,能夠保證在中曲率造斜段順暢運行,同時要求鉆頭具有較好穩(wěn)平能力,使作業(yè)質量得到良好保障,PDC鉆頭的快速發(fā)展對牙輪鉆頭和金剛石鉆頭起了很大沖擊作用。PDC鉆頭、金剛石鉆頭的常用轉速遠遠高于牙輪鉆頭。金剛石鉆頭即固定切削齒鉆頭,以其良好的穩(wěn)定性,也被廣泛應用于鉆進作業(yè),而刮刀鉆頭的使用范圍最為狹隘。不同的鉆頭類型和鉆頭尺寸,產生的鉆壓是不同的,在擁有相同的直徑下,牙輪鉆頭的工作鉆壓明顯高于PDC鉆頭的工作鉆壓。鉆頭的選擇影響著鉆頭的轉速,PDC鉆頭、金剛石鉆頭的常用轉速遠遠高于牙輪鉆頭。
 
 ?。ǘ︺@井液的合理選擇
 
  鉆井液是鉆井的血液,其組成部分可分為清水,泥漿,泡沫,壓縮空氣,乳狀液及無粘土相沖洗液等,鉆井液的選擇應本持因地制宜,因設備,技術條件的不同而進行選擇。從地質條件來看,在巖層完整,水資源充足的地區(qū),可采用清水作為鉆井液,清水使用方便,無需進行其他處理。在裂隙發(fā)育,巖層孔壁不穩(wěn)定的地區(qū),則選用泥漿作為鉆井液,泥漿也以其成本較低,材料容易取得等優(yōu)勢條件,使其成為應用最廣泛的鉆井液。從有利于石油開采作業(yè)順利進行的條件來看,應鉆井液應該具有以下特點:具有良好流變性,以使井眼不被堵塞,保持清潔,順利展開固井和測井工作;具有較好的潤滑性,減少鉆頭鉆井時產生的摩擦和熱量,將強鉆井壓力,避免卡鉆;保持合適的密度,穩(wěn)定井眼,并且防止石油泄漏;具有較好濾失性和抑制性,以免發(fā)生卡鉆事故,保證鉆井工作順利進行;易于調整維護,方便及時取材;符合環(huán)保要求,保證綠色開采。
 
  鉆井液按分散介質可分為氣體型鉆井流體,油基鉆井液,水基鉆井液。水基鉆井液是以聚合物為主體多種化學處理劑所組成的鉆井液,包括淡水鉆井液、鹽水鉆井液、鈣處理鉆井液、飽和鹽水鉆井液、混合乳化(水包油)鉆井液、等鉆井液。油基鉆井液是以油為分散介質的鉆井液,包括原油鉆井液、油基鉆井液、油包水(反相乳化)鉆井液。水平井鉆井液根據不同的作用和功能分為不同的體系,包括油基鉆井液體系、陽離子聚合物水基鉆井液體系、水包油鉆井液體系、聚乙二醇鉆井液體系、正電膠體系。不同的鉆井液體系所起的功效也是大不相同的,油基鉆井液體系是目前應用最為廣泛的一種體系,應用這種鉆井液體系大大提高了鉆進的成功率。陽離子聚合物水基鉆井液體系,其性能極為穩(wěn)定,防止油井坍塌,有力的保護油氣層。水包油鉆井液體系的流變性,潤滑性,抑制性,濾失性及對于油層的保護能力均較為良好。聚乙二醇鉆井液體系,在鉆井液中加入聚乙二醇,極大提高鉆井液的潤滑性。正電膠體系其性能穩(wěn)定,有較好的保護儲層能力。在鉆井過程中要根據不同鉆井液的不同作用來進行選擇。
 
  根據具體的條件來選擇適當的鉆頭和鉆井液,兩者之間相互配合,相輔相成,才能極大提高鉆井的成功率,減小鉆井過程中問題的出現。
 
  二、正確選擇鉆頭及鉆井液所帶來的益處
 
  具有較好的造斜能力,穩(wěn)平能力而且鉆頭轉速平穩(wěn)的鉆頭為工程施工中理念的鉆頭。選擇質量好,性能高且因地制宜符合巖層的鉆頭,才能在施工過程中使鉆頭及時的對巖石進行破損,切割,并且能夠適應不同的巖層條件,靈活高的應對出現的不同狀況。對良好鉆頭的應用縮短了工程作業(yè)的時間,提高了工作效率,保證了工作質量,使得工程得以圓滿完成。
 
  對于鉆井液的正確選擇,可以對井底進行及時的清潔,攜帶出巖石碎屑,防止井眼堵塞,減小影響正常工作的幾率,有助于鉆頭進行有效切割,減少熱量產生,避免磨損,延長鉆頭的使用壽命,提高鉆頭的利用率。平衡井壁巖石側壓力和地層壓力,防止井壁坍塌和井噴,井漏現象的發(fā)生,防止地層流體,巖石碎屑對油體的污染。鉆井液的懸浮作用,使得巖石碎屑不易下沉,懸浮其中,避免巖石碎屑卡住鉆頭。在鉆井過程中,鉆頭與巖體相互作用,在巖體不穩(wěn)定的地區(qū)選用正確的鉆井液可使巖體得到一定程度上的穩(wěn)定,加大鉆井成功率。
 
  三、結束語
 
  鉆頭和鉆井液在鉆井工作中起著基礎性的作用,對于鉆頭和鉆井液科學的選擇,使得鉆井工程從一開始就奠定了堅實的基礎,減少工程中意外事故的出現頻率,節(jié)約人力物力,減少資源消耗和經濟損耗,提高工作效率和工程成功率,使得石油開采技術得到質的飛躍,石油資源的充分補給也為我國經濟發(fā)展注入新鮮活力,促使經濟騰飛發(fā)展,提高國家綜合實力。

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