测井相关论文范文集2万字

周明磊1王怀洪2苏现为3毕叶岚3

（1.山东煤炭地质工程勘察研究院 泰安 271000）

（2.山东科技大学地球信息科学与工程学院 青岛 266510）

（3.山东省煤田地质局数字测井站 泰安 271000）

作者简介：周明磊，男，汉族，山东即墨人，研究员，现在山东煤炭地质工程勘察研究院从事测井新技术新方法的应用研究以及资料的处理解释。信箱：。

摘要 本文探讨利用数字测井技术解释煤层气的储层参数，估算煤层气含量，同时进行其他岩性的分析，并对煤层气井的固井质量做出评价，为煤层气勘探提供测井技术支持。

关键词 测井技术 煤层气 储层参数 体积模型

APPlications of Well Logging Technology in Surface CBM Extraction Project at Sihe Coalmine，Jincheng City

Zhou Minglei，Wang Huaihong，Su Xianwei，Bi Yelan

（ Survey Institute of Coal Geological Engineering，Tai'an 271000； of Geoinformation science and Engineering，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266510； Provencial Bureau of Coal Geotogy，Tai'an 271000）

Abstract：This article introduced the use of digital logging technology in explaining the reservoir parameters，while analyzed other variable litho-logy，and assessed the cementing quality of CBM can supply logging technical support for CBM exploration.

Keywords：logging technology；CBM；reservoir parameters；volumetric model

1 概述

山西晋城煤业集团寺河矿井是“九五”时期国家重点建设项目，设计生产能力400万t/a。井田位于沁水煤田东南部，跨阳城、沁水两县，全井田面积为，可采煤层3层即3＃、9＃、15＃煤层。其中3＃煤平均厚度为，可采储量为×108t，也是本次煤层气地面预抽的目的层。

瓦斯也叫煤层气，是煤矿安全的头号杀手，也是一种清洁能源。本矿井属高瓦斯矿井，为了从根本上杜绝煤矿瓦斯事故的频繁发生，改善煤矿安全生产条件，同时还可作为一种新的能源；在地面上打井进行煤层气抽采，高瓦斯矿井就可能成为低瓦斯矿井。随着数字测井技术的快速发展，煤层气的测井仪器、有效方法及解释模型也比较成熟，已经具有能直接解释煤层气储层参数的可能性。

2 煤储层的地球物理特征

煤层气是一种以吸附状态为主，生成并储存在煤层中的非常规天然气，其成分与常规天然气基本相同（甲烷含量大于95%），可作为与常规天然气同等优质的能源和化工原料。煤层气的储层就是煤层，煤层气也就具有煤层的各种地球物理特征。煤层气储层具有双重孔隙结构，可以理想简化，如图1所示。煤基质的骨架是不同比例有机质和矿物质（一般以粘土矿物为主）组成的混合物。而煤层气储层的基质孔隙中，吸附着甲烷（CH4）以及少量的水和其他气体（CO2、N2、重烃等），几乎没有游离的水和气。煤层围岩的主要岩性是砂岩、泥岩、石灰岩等，煤层的物性特征与围岩存在较明显的差异。本区的目的层为3＃煤层，平均厚度为，含有1层夹矸，岩性为碳质泥岩，反映明显，煤层顶底板岩性均为泥岩，具有渗透性差、隔水性良好的特点，致使煤层中的煤层气难以向外逸散而得以保存富集。因此，3＃煤为煤层气提供了良好的存储条件。其地球物理特征如下。

图1 煤层割理和基质微孔隙剖面图

电阻率高且变化范围大

煤层的电阻率一般较高，除随煤化程度有较大范围变化外，通常为几十欧姆米至几千欧姆米，还与裂隙发育程度、含水性和灰分含量等因素有关。

时差大，传播速度慢

因为煤层的主要成分是有机质，并在微孔隙中吸附着甲烷气体，两者的声波传播速度均非常慢，所以煤层声波时差很大，纵波时差一般在320～450μs/m。

含氢指数（即中子孔隙度）高

煤主要由碳、氢、氧等元素组成，含氢量很高，其他岩性无一能及，所以中子测井得到的中子孔隙度值极高，一般在35%～50%之间。

自然伽马值低

通常煤层中的有机质不吸附放射性元素，只是其中构成灰分的泥质才有吸附放射性元素的能力，由于煤的灰分较低，煤层的自然伽马值远低于泥岩，一般在20～70API之间。

密度小

因为煤层中的有机质和微孔隙中吸附的甲烷气的密度很低，虽然构成灰分的矿物杂质的密度较高、但含量少，所以煤层的密度很小。烟煤约～，无烟煤约～，其他岩性通常为～。

光电吸收指数低

岩石的光电吸收指数（Pe）按定义：

Pe=（Z/10）

单位是巴/电子（b/e），式中Z为原子序数。碳元素的原子序数为6，计算得出它的Pe值是，煤层以碳为主，因此煤层的Pe值很低，通常为～之间。

3 测井仪器及施测参数

根据钻孔施工程序和测井设计的要求，本次测井所使用的仪器为渭南煤矿专用设备厂生产的TYSC-3Q型系列数字测井仪和美国Mount sprics公司生产的MT—Ⅲ系列数控测井设备。

实测参数裸眼井测井有补偿密度、中子、自然伽马、三侧向、视电阻率、自然电位、井径、井斜，套管井测井有声波幅度，以检测固井质量。

4 测井解释

测井解释模型及煤层气含量分析

本次测井资料处理、解释使用的是美国MT公司的LOGSYS测井处理系统以及中煤物探院开发的CLGIS解释处理软件，并应用了原煤炭部一类科研项目《煤层气测井技术研究》的部分成果。以密度曲线为主，辅以自然伽马、电阻率、声波时差和中子孔隙度曲线，主要进行预处理、数学计算、分层定性、交会图技术、体积模型分析和相关分析等。以SH1号钻孔解释为例，其他钻孔的解释类同。

（1）砂泥水百分含量岩石体积模型：把岩石体积分成岩石骨架、泥质、孔隙（饱和含水）三部分，作为对测井响应的贡献之和（见表1）。

密度：p=Vma·pma+Vsh·psh+φ·pw

自然伽马：I=Vma·Ima+Vsh·Ish+φ·Iw1=Vma+Vsh+φ

式中：p、I分别为岩石对密度、自然伽马的测井响应值；

pma、psh、pw分别为岩石骨架、泥质、孔隙水对密度的测井响应参数；

Ima、Ish、Iw分别为岩石骨架、泥质、孔隙水对自然伽马测井的响应参数；

Vma、Vsh、φ分别为岩石骨架、泥质、孔隙的体积含量。

表1 解释参数

（2）煤层体积模型：把煤层体积分成纯煤（包括固定碳和挥发分）、灰分（包括泥质和其他矿物）、水分（孔隙中充满水）三部分，作为对测井响应的贡献之和（见表2）。

密度：p=Vc·pc+Va·pa+Vw·pw

中子：φN=Vc·φc+Va·φa+Vw·φw1=Vc·φc+Va·φa+Vw·φw

式中：p、φN分别为煤层对密度、中子测井的响应值；

pc、pa、pw分别为纯煤、灰分、水分对密度测井的响应参数；

φc、φa、φw分别为纯煤、灰分、水分对中子测井的响应参数；

Vc、Va、Vw分别为纯煤、灰分、水分的相对体积百分含量。

然后将体积含量换算为重量含量：

中国煤层气勘探开发利用技术进展：2006年煤层气学术研讨会论文集

由于固定碳Qg与灰分Qa相对线性相关：

Qg=m·Qa+n

利用测井连续求得灰分，利用上式可以求出固定碳。挥发分Qv由计算的纯煤减去固定碳求得：

Qv=Qc-Qg

表2 解释参数

（3）估算煤层气含量：煤层中的甲烷气体是吸附在煤基质的微孔隙的内表面上，并且只有有机质才吸附气体，而矿物质和水是不吸附气体的。煤层中的水也不含气体的（水溶气很少，可以忽略不计），在煤层的原始状态下，甲烷等游离气体也很少，同样可以忽略不计。在一勘探区的同一煤层上，由于储层压力和温度等影响因素是近似相等的，若忽略煤层气饱和度的影响，则煤层含气量与非煤物质含量（灰分加水）呈线性相关关系。通过建立由煤心样测试的含气量与灰分的线性相关关系式，就可由测井求出的灰分连续地估算煤层气含量。

y=a·x+b

综合解释成果

（1）主要煤层测井响应平均值表，详见表3。

表3 主要煤层测井响应平均值表

（2）主要煤层工业参数计算成果表，详见表4。

表4 主要煤层工业参数计算成果表

注：煤层工业分析为重量百分含量。

（3）主要煤层及顶、底板解释分析表，详见表5。

表5 全部煤层划分数据表

（4）主要煤层及顶、底板解释分析表，详见表6。

表6 主要煤层及顶、底板解释分析表

注：依据岩层的岩性及其孔隙度的大小来评价含水性和渗透性。

用同样的方法计算了其他钻孔的煤质与含气量，详见表7。

表7 寺河煤层气项目部分钻孔煤质与含气量统计表

5 井身质量评价

井斜

根据井斜数据（表8）分析可知，钻孔倾斜从125m开始，并随着深度的增加而逐渐增大，在364m处达到最大值1°30＇；全角变化率最大值为°/30m，位于孔深350m处；全井方位均在65°～162°之间变化，最大偏移距离为，闭合方位为°。未见井身扭曲现象。

表8 井斜数据表

井径

全井井径变化情况详见井径数据统计表（表9）。从表中可以看出～井段平均井径为，平均扩大率为。导致井径扩大的原因是由于该井段岩石受风化的影响，地层比较松散。～井段平均井径为，扩大率为，为全孔最大。该井段以泥岩为主，质地较脆，容易形成井径扩大。

表9 井径数据表

固井质量

固井质量评价按照《石油天然气总公司技术规定》中的“水泥环质量鉴定”以及云南省恩洪煤田煤层气开发固井质量评价的相关标准进行评价。

全孔固井质量检测情况参见固井质量检测测井数据统计表（表10）。由于钻孔水位较低，声波幅度测量从处开始。从表中可见，测量井段内优良、合格率为100%。

表10 SH1号孔固井质量数据表

6 结论及建议

本次的目的层为3＃煤层，测井物性反映明显，解释精度符合要求。

目的煤层的工业分析以及其他岩层的岩性分析是依据前面所述的体积模型及测井响应值，通过交会图技术选取参数，采用最小二乘法求解所得，具有一定的参考价值。煤层含气量的估算参考了本区内其他地质钻孔的煤层化验数据，结合钻孔的测井响应值，应用灰分与含气量的线性关系求解所得，供有关方面参考。

由于煤层气测井还处于起步阶段，无论测井仪器还是方法都需要进一步完善，通过本次的煤层气测井，对以后的工作建议如下：

（1）增加双井径、双测向等参数测量。

（2）尽量实现在每种探管上增加自然伽马参数，消除由于电缆伸缩带来的深度误差。

（3）通过实验确定声波探管是否满足固井质量检测技术要求，开发新的应用程序从全波列波形图上提取声波幅度。

（4）研究磁定位测井技术。

（5）电缆深度测量精度要进一步提高，用人工进行深度刻度其测量误差必须≤‰。

（6）中子刻度必须有两个点：水点和19%刻度箱。

参考文献

[1]煤层气测井方法研究编写组.2000.煤层气测井方法研报告，北京：中国煤田地质总局

[2]贺天才.2005.晋城寺河煤层气抽采实践与展望，中国煤层气，第二卷第3期16页

[3]测井学编写组.1998.测井学，北京：石油工业出版杜

史建忠才巨宏张玲杨英珍田莹

摘要碳酸盐岩、花岗片麻岩潜山油藏的主要特点是岩性复杂、储集空间类型多、非均质性强，储集层评价比较困难。文章以埕岛油田埕北30潜山为例，对该类储集层定量解释中的几个关键参数进行了深入细致的探讨，初步形成一套适用于复杂岩性潜山油藏的储集层测井评价技术。

关键词济阳坳陷埕岛油田潜山碳酸盐岩变质岩储集层测井评价

一、引言

埕岛油田埕北30块油藏类型为潜山内幕型易挥发轻质油藏，储集层为古生界的碳酸盐岩和太古宇的花岗片麻岩，储集空间类型有裂缝、溶蚀孔洞、晶簇孔等多种，其基质也具有一定的储集能力。由于岩性复杂、储集空间类型多、储集层非均质强，给测井定量评价工作带来了很大困难。为此，结合该区实际情况，借助新的测井方法、新的测井解释软件，初步建立了一套基于复杂岩性储集层的测井定量评价方法，实际应用效果比较显著。

二、孔隙度解释技术

1.总孔隙度

埕北30潜山原生孔隙不发育，对油气富集高产起决定作用的是次生孔隙，具有缝、洞、孔三大类，另外，荧光分析发现，其基质也具有一定的储油能力。埕北30潜山孔隙度解释主要使用由 Schumberger公司引进的Petrophysics软件包进行解释，核心程序是ELAN，解释时需结合岩心分析和核磁共振测井资料。

ELAN软件的基本思路是以实际测井值为基础，根据地层矿物组分建立合适的解释模型和测井响应方程，通过合理选择解释参数，反算相应的理论测井值，并与实际测井值比较，按非线性加权最小二乘法原理建立目标函数，不断调整未知储集层参数，使目标函数达到极小值。其优点是充分利用所有测井信息，采用最优化技术使解释结果最为合理。单井处理过程包括填写参数卡、初步解释、解释结果与岩心分析对比、修改参数卡、再解释等五个步骤。

在对各井进行处理时，首先根据测井曲线及地区地质经验，填写参数卡进行初步解释，然后将解释结果与岩心分析进行对比，如果处理井段没有岩心分析数据，则根据反算的理论曲线和实测曲线的拟合情况适当修改参数卡，直到与岩心分析数据吻合或理论曲线与实测曲线拟合较好为止。

为了更好地利用好井眼段的核磁共振测井资料，做了好井眼井段的核磁孔隙度与声波、密度、中子三种测井视孔隙度的关系研究，发现相互对应关系均比较好（图1）。

图1埕北302井古生界核磁孔隙度与补偿中子关系图

视孔隙度求取公式为：

胜利油区勘探开发论文集

式中：ΦD——视密度孔隙度，%；

ΦS——视声波孔隙度，%；

ρb——补偿密度测井值，g/cm3；

t——补偿声波测井值，μs/m。

那么，在好井眼段用核磁孔隙度；在坏井眼段核磁共振测井失真，密度未受影响时用视密度孔隙度与核磁孔隙度的关系求得核磁共振孔隙度；如果核磁共振、密度测井都不可信，则用视声波孔隙度与核磁共振孔隙度的关系求取核磁共振孔隙度，得出一条综合的“核磁共振孔隙度”曲线，将其作为一条输入曲线，参加ELAN的反演。这样，既利用了核磁孔隙度的准确性，又充分利用了其他测井曲线，提高了ELAN解释结果的准确性和可靠性。为检验解释结果的可靠性，进行了精度分析。从图2中可看出，在致密段，因为岩心分析代表的是总孔隙度，测井解释与岩心分析吻合较好；在储集层段，由于缝、洞的存在，测井解释孔隙度大于岩心分析孔隙度，也是比较合理的。

2.裂缝孔隙度

埕北30潜山油藏具有双重孔隙结构特征，油田开发中裂缝孔隙度是一个重要参数。根据专业文献资料，裂缝孔隙度一般不超过1%，考虑有与裂缝连通的溶洞的存在，包括缝洞的裂缝系统孔隙通常低于2%。裂缝孔隙度通常根据双侧向测井资料求得，和提出的利用双侧向电阻率计算裂缝孔隙度公式为：[1]

图2埕北303井太古宇测井解释与岩心分析孔隙度交会图

油气层

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水层

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式中：mf——裂缝孔隙度指数；

Rm——泥浆电阻率，Ω·m；

Rth——岩块电阻率，Ω·m；

Rlls——浅侧向电阻率，Ω·m；

Kr——双侧向畸变系数，低角度缝取，斜交缝取，垂直缝取；

Rw——地层水电阻率，Ω·m。

对于进行了岩心分析的井段，可以认为岩心分析为岩块系统孔隙度，测井解释为总孔隙度，用测井解释孔隙度减去岩心分析孔隙度后可得该井段裂缝孔隙度，然后以此对mf和Kr进行刻度，也可根据成像资料或录井资料确定mf和Kr的值。埕北30潜山解释4口井，平均裂缝孔隙度为，其中埕北303井解释裂缝孔隙度为，岩块孔隙度为，这与试井解释的裂缝孔隙度、岩块孔隙度对应较好，说明裂缝孔隙度解释比较可靠，用岩心刻度法求取裂缝参数是可行的。

三、渗透率解释技术

在双重孔隙结构的裂缝性地层中，渗透率为岩块渗透率和裂缝渗透率的综合反映，由于岩块系统渗透率非常低，大都小于×10-3μm2，因此储集层渗透率主要为裂缝渗透率的反映。

1.经验建模法

根据该区全直径岩心分析资料，建立了孔隙度和渗透率的经验关系模型（图3），由于全直径分析样品比较少，这种方法计算的渗透率代表性较差，仅供参考。

图3埕北30潜山全直径岩心分析 孔隙度、渗透率关系图

2.核磁共振测井解释

核磁共振测井解释渗透率为：

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式中：k——渗透率，10-3μm2；

Φnmr——核磁测井有效孔隙度，小数；

T2g——T2几何平均值，ms；

C、m、n——经验系数。

根据埕北302井古生界、太古宇 14块岩心样品的核磁测试数据，对上式中的经验系数进行刻度，古生界 6块岩样的C、m、n平均值分别为、、，太古宇8块岩样的C、m、n平均值分别为、、根据核磁测试古生界、太古宇平均值分别为和，用（5）式分别对埕北302、303两口井好井眼段进行了解释。由于公式中的各项参数均经过岩心刻度，且好井眼段核磁测量孔隙度是可靠的，用该式解释的渗透率基本代表井眼的实际情况。

软件解释

ELAN软件解释渗透率为一种地球化学算法，公式如下：

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式中：Φt——总孔隙度，小数；

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N——地层中矿物总数；

Fi——第i种矿物的渗透率因子；

Wi——第 i种矿物的重量百分比，%。

这种算法既考虑了总孔隙度，又考虑了各种矿物组分及其百分含量，是一种比较合理的渗透率解释方法。

4.试井解释

该区对埕北301、302、303井进行了试井，并用试井解释软件进行解释，利用压力恢复典型曲线拟合分析解释了渗透率各参数（表1）。

表1试井解释成果表

对比上述四种方法解释结果（表2），经验公式法、ELAN、试井解释三种方法解释结果比较接近，再将ELAN和核磁共振解释结果进行了对比（图4），两种解释结果吻合较好。结合地质、油藏方面的研究成果，认为经验公式、核磁、ELAN、试井等四种方法解释结果符合地下实际情况，由于经验公式及试井解释的局限性，最终结果以ELAN和核磁共振解释为准。

表2渗透率解释对比表

四、含油饱和度解释技术

针对埕北30潜山没有进行密闭取心和油基泥浆取心分析，以及裂缝性油藏其裂缝的发育程度和分布是多变的，采用以下几种方法获取油藏原始含油饱和度资料。

图4埕北302井古生界 ELAN解释渗透率与核磁共振解释渗透率交会图

1.阿尔奇方程

阿尔奇方程是建立在均匀孔隙基础上的饱和度解释方程[2]，即：

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式中：Sw——含水饱和度，小数；

Φ——孔隙度，小数；

m——胶结指数；

Rw——饱水电阻率，Ω·m；

Rt——岩块电阻率，Ω·m；

n——饱和度指数；

a、b——岩电系数，一般取1。

由于该区无法做岩电实验分析，式中 m、n等参数均根据理论值选取，m=n=2,a=b=1。在裂缝性地层中，泥浆侵入深度大，而且侵入深度的变化范围也很大，求得的饱和度值是在侵入带至原状地层之间变化。对于缝、洞不发育的孔隙性储集层，用该方程解释的饱和度基本反映原状地层情况。

软件

ELAN软件采用双水模型，由于缝、洞的影响可能使部分层解释的含油饱和度偏低。

3.压汞资料处理

对有代表性的岩心样品，经J函数处理后转换成含油高度与含油饱和度的关系，依据油藏的平均含油高度可确定油藏的含油饱和度。

4.核磁共振解释

核磁共振测井可以求得地层可动流体和束缚流体孔隙度，由于本地区几口井均未见到明显油水界面，因此地层中的可动流体应为油，所以可用核磁测井资料解释含油饱和度

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式中：So——含油饱和度，%；

MBVM——可动流体孔隙度，%；

MPHI——核磁共振测井总孔隙度，%。

这种方法的关键是求准 T2截止值，根据岩心样品的核磁共振实验分析，古生界的T2截止值平均为，太古宇的T2截止值平均为。利用核磁测井资料和 T2截止值可求出每口井的含油饱和度。

以上各种方法求得的含油饱和度具有不同的含义，油藏的含油饱和度选值应综合考虑。

五、结论和认识

埕岛油田埕北30潜山具有岩性复杂、储集类型多、非均质强的特点。利用新的测井方法——核磁共振测井，结合取心统计、试井解释、压汞处理对孔隙度、渗透率、饱和度等参数进行分析，建立了储集层参数的解释模型，并论证了参数的解释精度。利用该方法处理埕岛油田埕北30潜山5口探井，均达到较好的应用效果。该套方法也适用于类似的复杂岩性、裂缝型油藏。

主要参考文献

[1]周文.裂缝性油气储集层评价方法.成都：四川科学技术出版社，1998.

[2]柏松章等.碳酸盐岩潜山油田开发.北京：石油工业出版社，1996.

定向井钻井技术被应用到石油钻井中是在19世纪中后期，我整理了定向井钻井技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下! 定向井钻井技术论文篇一 浅析定向井钻井轨迹控制技术 [摘 要]定向井钻井中的关键技术是井眼轨迹控制技术，本文在分析定向井井眼轨迹剖面优化设计技术的基础上，对钻井中的井眼轨迹控制技术进行了探究。 [关键词]定向井;井眼轨迹;关键技术 中图分类号：TG998 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)08-0056-01 随着我国油气资源勘探开发力度的不断加大，对于地面遮挡物无法正常钻井开采、地质情况复杂存在断层等构造遮挡和钻井发生事故需要侧钻等复杂油气藏的勘探开发日益重视，而这些油气藏一般需要采用定向井钻井技术进行开发，从而增加油气储层裸露面积、提高油气采收率、降低钻井成本。但是，定向井钻井的井眼轨迹控制难度较大，需要对井眼轨迹进行优化设计，并通过在直井段、造斜段和稳斜井段采用不同的钻井轨迹控制技术进行控制，才能有效保证定向井的井眼轨迹，而对这些技术措施进行探究，成为提高定向井钻井水平的关键。 一、科学进行定向井井眼轨迹和轨道设计 1、定向井井眼轨迹的优化设计技术 井眼轨迹的剖面设计是定向井钻井施工的基础，只有不断优化完善井眼轨迹设计，保证井眼轨迹设计的科学性、合理性，才能确保定向井钻井实现预期目标。在定向井井眼轨迹剖面优化设计中，要坚持一定的原则：要以实现定向井钻井地质目标为原则，定向井钻井的地质目标很多，包括穿越多个含油地层提高勘探开发效果、避开地层中的断层等地质构造从而实现对地下剩余油气储层的有效开采、实现油井井眼轨迹在油气储层目的层的大范围延伸以增加油气藏的裸露面积等，同时，因为钻井或油气开采中发生事故导致无法正常开采的油井，可以通过定向井实现对油气储层的侧钻来达到开采目的，存在地面障碍物无法进行正常钻井的区域也可以通过定向井来实现钻井开采的目的，为了节约钻井成本，还可以通过丛式平台定向井开发的方式来节省井场占地面积;要以高校、优质、安全钻井施工作为现场施工目的，在进行定向井井眼轨迹剖面设计时，结合所处区域的地质特征进行设计，选择在地层稳定、松软度适中的位置进行造斜，造斜点要尽量避开容易塌陷、缩径或漏失以及压力异常的地层层位进行，要将造斜段的井斜角控制在15°-45°之间，因为过大的井斜角会增加施工难度且易引发钻井事故，而过小的井斜角会造成钻井方位的不稳定性，增加调整次数，还有就是在造斜率的选择上，要综合考虑油井所处地层的地质状况和钻井工具的实际造斜能力，在满足定向井钻井目标的前提下尽量减小造斜率并缩短造斜段的长度，实现快速钻井的目的;要尽量满足后期采油和完井工艺实施的要求，在满足定向井钻井要求的前提下，尽量减小井眼的曲率，方便后期抽油杆和油层套管下井，同时减小二者之间的偏磨，方便后期改造安全采油泵等井下作业施工。 2、定向井钻井的轨道设计 根据定钻井的目的和用途不同，可以将定向井分为常规定向井、丛式井、大位移井等几种类型进行设计，常规定向井一般水平位移不超过1km、垂直深度不超过3km，丛式井可减小井场面积，大位移定向井的轨道一般采用悬链曲线轨道，在井眼轨迹上采用高稳斜角和低造斜率。我国定向井井眼剖面轨迹主要有“直―增―稳”三段制剖面、“直―增―稳―降”四段制剖面和“直―增―稳―降―直”五段制剖面三种类型，在具体设计时根据所在地层地质特征不同进行优化设计。三种井眼轨迹各有优缺点：三段制井眼轨迹造斜段短，设计和施工操作比较方便，在没有其他特殊要求时可以采用三段制轨迹剖面;四段制井眼轨迹剖面起钻操作时容易捋出键槽加大下钻的摩擦力，容易造成卡钻事故，且容易形成岩屑床，一般不会采用，只在特殊情况下使用;五段制井眼轨迹剖面在目的油气储层中处于垂直状态，有利于采油泵安全下入，且便于后期采油工艺的实现。 二、三段制定向井轨迹剖面钻井控制技术 基于三种不同类型轨迹剖面的优缺点，在现实中多应用三段制和五段制井眼轨迹剖面进行定向井钻井设计，而三段制井眼轨迹剖面最为常用，下面就对三段制定向井井眼轨迹钻井控制技术进行研究。 1、直井段的井眼轨迹控制技术 直井段的井眼轨迹控制技术主要是防斜打直，这是定向井轨迹控制的基础，因为地质、工程因素和井眼扩大等原因，直井段钻井中会发生井斜，地质因素无法控制，可通过在施工和井眼扩大两方面采取技术措施进行直井段钻井的轨迹控制，关键要选择满眼钻具和钟摆钻具组合进行直井段钻井，前者可以在钻井中防止倾斜，将扶正器与井壁尽量靠近，就可以有效防止井斜问题出现;钟摆钻具的工作原理是超过一定角度后会产生回复力，具有纠正井斜问题的作用，但要保证钻压适量，因为钻压过大会使钟摆力减小而增斜力增大，妨碍纠斜效果。 2、造斜段的井眼轨迹控制技术 在定向井钻井中，造斜段钻井是关键部位，造斜就是从设计好的造斜点开始，使钻头偏离井口铅垂线而进行倾斜钻进的过程，关键是要让钻头偏离铅垂线开始造斜钻进。要根据设计好的井眼轨迹，综合井斜角、方位偏差来计算造斜率，以此指导造斜钻井施工，通过增加钻铤等措施，调整滑动钻进和复合钻进的比例，从而使钻头按照设计的井眼轨迹进行钻进，指导造斜段完成。 3、稳斜段的井眼轨迹控制技术 造斜段完成后，需要进行稳斜段的钻井施工，在稳斜段的钻进中，要选用无线随钻测井仪器对钻头的工作进程进行动态跟踪，实时监测钻头的实际井斜角、方位角偏离情况并与设计值进行对比，确保钻头中靶。在没有无线随钻测井仪器的情况下，需要通过稳斜钻具组合进行钻井，并应用单、多点测斜仪进行定点测斜，从而保证井眼中靶，提高钻井质量。 三、结论 综上所述，定向井是开采复杂油气藏的有效手段，可以对常规油井无法开采的油气藏进行开采，但要顺利实现定向井钻井，需要根据地质特征等设计井眼轨迹剖面、选择合适的轨道类型，并对不同井段采取对应的井眼轨迹控制技术，确保按设计的井眼轨迹钻进，提高油气资源开采效果。 参考文献 [1] 王辉云.定向井录井技术难点浅析[J].科技情报开发与经济，2009(10). [2] 鲁港，王刚，邢玉德，孙忠国，张芳芳.定向井钻井空间圆弧轨道计算的两个问题[J].石油地质与工程，2006(06). [3] 王学俭.浅层定向井连续控制钻井技术[J].石油钻探技术，2004(05). [4] 崔剑英，贺昌华.定向井信息查询系统的开发[J].数字化工，2005(07). 定向井钻井技术论文篇二 寿阳区块煤层气定向井钻井技术浅谈 摘要：本文介绍了寿阳煤层气的开发现状和煤层气特征，分析了定向井钻井技术在施工过程中的应用，对今后在寿阳区块内施工的定向井有一定的指导作用。 关键词：寿阳区块;定向井;造斜段;稳斜段 Abstract: This paper introduces the development status and characteristics of Shouyang coal-bed methane coal-bed gas, analyzes the application of directional drilling technology in the construction process, has the certain instruction function to the construction of directional well in Shouyang block. Keywords: Shouyang block; directional well; oblique section; steady inclined section 中图分类号： 1.概况 寿阳区块位于山西省中部，沁水盆地的北端，沁水盆地是我国大型含煤盆地之一，蕴藏着丰富的煤层气资源，根据远东能源(百慕大)有限公司前期在沁水盆地南部施工的参数井和定向生产井所获得的相关资料，显示该区具有良好的开发前景。 寿阳区块勘探开发历史和现状 1995年由联合国开发计划署(UNDP)利用全球环境基金资助、煤科总院西安分院承担的《中国煤层气资源开发》项目，《阳泉矿区煤层气资源评价》专题科研报告，对阳泉矿区(包括生产区、平昔区和寿阳区)煤层气资源开发进行了评价和研究，其中重点对寿阳区的煤层气资源开发进行了评价和研究。 中国煤田地质总局于1996～1997年在韩庄井田施工了一批煤层气勘探参数井，获得了该区有关的煤储层参数，并对HG6井的主要煤层进行了压裂改造和排采试验，取得了该井合层排采的一整套数据。中联公司1997～1998年在寿阳区块施工了4口煤层气生产井，其中1口探井，3口生产试验井，获得该区宝贵的煤储层参数和生产数据。1998年完成了四条二维地震勘探线，共计167km，获得了丰富的地质成果。2005年远东公司在该区施工了3口羽状水平井，其中2口在煤层段进尺超过3000m，3口井均在生产。 2007年远东能源(百慕大)有限公司根据取得的初步成果资料研究、分析后，认为该区15#煤层十分稳定，储层参数比较有利，是煤层气开发的有利区块，决定在寿阳县南燕竹镇共计部署一批定向井及参数井，以获取该地区15#煤层的埋深、厚度等储层参数，进一步扩大勘探范围，并逐步形成区域生产井网，争取短期内该区煤层气地面开发进入大规模商业化运营。 寿阳区块地质背景 沁水盆地北端位于北东向新华夏系第三隆起太行山隆以西，汾河地堑东侧，阳曲——盂县纬向构造带南翼。总体形态呈现走向东西、向南倾斜的单斜构造。区内构造简单，地层平缓，倾角一般在10°左右。燕山运动和喜马拉雅运动期间，由于较大规模的岩浆侵入活动，大地热流背景值升高，本区石炭二叠纪煤层在原来深成变质作用的基础上，又叠加了区域岩浆热变质作用，致使煤化作用大大加深，形成了本区高变质的瘦煤、贫煤以及少量无烟煤。 本区所钻遇的地层为：第四系(Q)，三叠系下统刘家沟组(T1l)，二叠系上统石千峰组(P2sh)，二叠系上统上石盒子组(P2x)，二叠系下统下石盒子组(P1x)，二叠系下统山西组(P1s)，石炭系上统太原组(C3t)。 寿阳区块煤储层特征 主要含煤地层为上石炭统太原组及下二叠统山西组，含煤10余层，其中3#、9#、15#煤为主力煤层。 3#煤层：俗称七尺煤，全区煤层厚0～，煤层较稳定，寿阳矿区西部和阳泉三矿矿区煤层较厚，其他地区煤层变薄，甚至尖灭。结构简单，有时含一层夹矸，顶底板为泥岩，砂质泥岩、粉砂岩，局部为炭质泥岩和细砂岩。 9#煤层：全区煤层厚不一，煤层较稳定。结构简单，顶底板为泥岩，砂质泥岩、粉砂岩，局部为炭质泥岩和细砂岩。 15#煤层：煤层厚～，是寿阳区块内煤层气开发的主力煤层。15#煤含1～3层夹矸，结构中等，顶底板K2灰岩，底板为泥岩、砂质泥岩，局部为炭质泥岩和细砂岩。 沁水盆地北端煤储层厚度大，埋深适中;煤的热化程度较高，己进入生气高峰，煤层顶底板封闭性能好，含气量高;煤储层裂隙较发育，孔隙以小孔和微孔为主，渗透性较好;煤的吸附性能强，但含气饱和度偏低。 2.设备设备选择 钻机选择 寿阳区块定向生产井井深一般在在1000m以内，水平段不超过500m，根据我井队现有设备的情况，选择了TSJ-2000、GZ-2000钻机。该钻机提升、回转能力均能满足煤层气定向生产井施工的需要。 设备配置 水泵：TBW-850(直井段)、3NB-1000、F-500;排量0～42L/s，压力5～32MPa。 动力：PZ12V-190、PZ8V-190、12V135;功率120～800HP。 钻塔：型塔(750KN)。 钻具：Φ127mm钻杆，Φ203钻铤，Φ178钻铤+Φ159钻铤。 定向钻具 Φ172(°)螺杆、Φ165(°)螺杆 Φ172MWD定向短节、Φ165MWD定向短节 Φ165mm、Φ159mm短钻挺 Φ214mm扶正器、Φ48MWD Φ165mm无磁钻铤、Φ172无磁钻挺 3钻井工艺 井身结构 井身结构在钻井工程中处于最基础的地位，体现了钻井的目的，也是决定该目的能否顺利实现的重要因素之一。井身结构设计以钻井目的为目标，以现实的钻井工程和地质等条件为依据，使目标和过程统一起来。 一开采用Φ311mm钻头钻至稳定基岩，且水文显示正常，下入Φ表层套管，固井并候凝48小时。 二开采用Φ钻头钻至完井，达到钻井目的后，下入Φ生产套管并固井。 钻头选用 二开选择造适岩的HJ537G钻头。 动力钻具选择 为了适应软及中软地层，选择了中转速中扭矩马达。 钻井液的选择 煤层气井施工时，煤储层保护是关键。在煤层段钻井中，主要采用清水钻进，严格控制钻井液中的固相含量、比重，井内岩粉较多时，可换用高粘无污染钻井液排出岩粉，既能保证孔内安全，又防止了储层污染。 4.定向钻具组合及钻进处理措施 定向井施工中主要分直井段、造斜段、稳斜段，要针对不同地层、不同井深、位移有效地选择好三个井段的钻具组合。实现设计的井身规迹是施工的关键。 直井段钻井技术 直井段的防斜是定向井施工的重要保证，一般要求井斜100m内小于1°。直井段的钻具组合是关系到定向井下部定向造斜段的难易程度。 (1)钻具组合：一开采用塔式钻具组合：Φ311钻头+Φ203钻铤+Φ178钻铤+Φ159钻铤+Φ127钻杆。 二开：Φ钻头 +Φ178钻铤+Φ159钻铤+Φ127钻杆。 (2)钻进参数： 钻压 10～80 kN排量 12 L/s 泵压 ～2MPa 钻井液性能： 密度 ～粘度 21 s (3)见基岩时要轻压慢转，防止井斜。 (4)直井段换径时要吊打，换定向钻具前测井斜。 造斜段钻井技术 造斜段下钻到底后，EMWD仪器无干扰开始定向钻进;施工采用°单弯螺杆，测得实际造斜率为9°/30m，定向过程中采用滑动钻进与复合钻进交替作业，确保狗腿度满足要求。 (1)钻具组合Φ钻头+Φ172(°)螺杆+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+Φ178钻铤*2根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆 (2)钻进参数：钻压 40～80 kN排量 20～24 L/s 泵压 2～4MPa 钻井液性能：密度 ～粘度 16 s (3)要调整好钻井液性能，采用三级固控设备控控制固相含量不超标。 (4)及时测量井斜、方位，发现与设计不符，应马上采取措施。 (5)做好泥浆的性能维护，提高防塌性能和携带岩屑的能力，清洁井眼。 稳斜段钻井技术 稳斜段钻具组合在本区可采用以下三种方法，也可以交替作业，确保井斜方位满足要求，三班各钻井参数要保持一致辞，并保证井下安全。 (1)采用螺杆复合稳斜钻进 钻具组合：Φ钻头+Φ172(°)螺杆+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+Φ178钻铤*2根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆 钻进参数：钻压 40～80 kN排量 20～24 L/s 泵压 3～5 MPa 钻井液性能：密度 ～粘度 17s (2)采用近钻头扶正器稳斜钻进。 钻具组合：Φ钻头+Φ214扶正器+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆 钻进参数：钻压 40～80 kN排量 20～24 L/s 泵压 2～4 MPa 钻井液性能：密度 ～粘度 17s (3)采用光钻铤钻进。 钻具组合：Φ钻头+Φ172MWD定向短节+Φ172无磁*1根+411*4A10+Φ159钻铤*9根+Φ127钻杆 钻进参数：钻压 80～120 kN排量 20～24 L/s 泵压 2～4 MPa 钻井液性能：密度 ～粘度 16 s 5.经验与建议 通过对本区FCC-HZ-23D、FCC-HZ-33D、FCC-HZ-11D、FCC-HZ-47D、FCC-HZ-70D井的施工，取得了以下经验： (1)及时测斜、准确计算、跟踪作图是保证井身轨迹的关键。使用MWD能准确掌握井身轨迹的变化情况，使轨迹得到有效的控制。 (2)在钻井过程中，随时观察扭矩、泵压的变化，发现问题及时分析与解决。 (3)勤测泥浆中固相含量的变化，确保固相含量不超标，从而影响螺杆的使用。有条件的话可以上三级固控设备。 (4)采取“转动+滑动”的复合钻进方式，利用无线随钻实时监测，能有效的确保井眼轨迹质量，使施工安全、快速进行;在稳斜过程中采用“转动+滑动”的复合钻进方式，有效降低摩阻和扭矩，降低施工风险。 (5)在定向造斜过程中使实际井斜略超前设计井斜，提前结束造斜段，使实钻稳斜段井斜略小于设计稳斜段井斜，在复合钻中使井斜微增至设计轨迹要求，达到快速、安全目的。参考文献 [1]王明寿.2006.寿阳区块煤层气勘探开发现状、地质特征及前景分析.北京：地质出版社 [2]大港油田.1999.钻井工程技术.北京：石油工业出版社 看了“定向井钻井技术论文”的人还看： 1. 地质钻探技术论文(2) 2. 地质录井方法与技术探讨论文 3. 采油技术发展展望科技论文 4. 超声波检测技术论文 5. 工程定额原理的应用论文

深水石油钻井技术现状及发展趋势*摘要:随着世界深水油气资源不断发现,近几年来深水钻探工作量越来越大。随着水深的增加和复杂的海况环境条件,对钻井工程提出了更高的挑战,钻井技术的难度越来越大。从目前国内外深水钻井实践出发,对深水的钻井设备、定位系统、井身结构设计、双梯度钻井技术、喷射下导管技术、动态压井钻井技术、随钻环空压力监测、钻井液和固井工艺技术和钻井隔水管及防喷器系统等关键技术进行了阐述,对深水的钻井设计和施工进一步向深水钻井领域发展具有重要导向作用。关键词:深水钻井;钻井设备;关键技术全世界未发现的海上油气储量有90%潜伏在水深超过1000 m以下的地层,所以深水钻井技术水平关系着深海油气勘探开发的步伐。对于海洋深水钻井工程而言,钻井环境条件随水深的增加变得更加复杂,容易出现常规的钻井工程难以克服的技术难题,因此深水钻井技术的发展是影响未来石油发展的重要因素。1国内外深水油气勘探形势全球海洋油气资源丰富。据估计,海洋石油资源量约占全球石油资源总量的34%,累计获探明储量约400×108,t探明率30%左右,尚处于勘探早期阶段。据美国地质调查局(USGS)评估,世界(不含美国)海洋待发现石油资源量(含凝析油)548×108,t待发现天然气资源量7815×1012m3,分别占世界待发现资源量的47%和46%。因此,全球海洋油气资源潜力巨大,勘探前景良好,为今后世界油气勘探开发的重要领域。随着海洋钻探和开发工程技术的不断进步,深水的概念和范围不断扩大。目前,大于500 m为深水,大于1500 m则为超深水。据估计,世界海上44%的油气资源位于300 m以下的水域,其中,墨西哥湾深水油气资源量高达(400~500)×108桶油当量,约占墨西哥湾大陆架油气资源量的40%以上,而巴西东部海域深水油气比例高达90%左右。20世纪90年代以来,由于发现油气田储量大,产量高,深水油气倍受跨国石油公司青睐,发展迅速。据估计,近年来,深水油气勘探开发投资年均增长30. 4%, 2004年增加到220亿美元。1999年作业水深已达2000 m, 2002年达3000 m。90年代以来,全球获近百个深水油气发现,其中亿吨级储量规模的超过30%。2000年,深水油气储量占海洋油气储量的12. 3%,比10年前增长约8%。2004年,全球海洋油气勘探获20个重大深水发现(储量大于110×108桶)。1998-2002年有68个深水项目,约15×108t油当量投产; 2003-2005年则增至144个深水项目,约4216×108t油当量投产, 2004年深水石油产量210×108,t约占世界石油产量的5%。2目前深水油气开发模式深水油气开发设施与浅水油气开发设施不同,其结构大多从固定式转换成浮式,因此开发方式和方法也发生了变化。国外深水油气开发中常用的工程设施有张力腿(TLP)平台、半潜式(SEMIOFPS)平台、深吃水立柱式(SPAR)平台、浮式生产储油装置(FPSO)以及它们的组合。3深水钻井关键技术深水钻井设备适用于深水钻井的主要是半潜式钻井平台和钻井船2种浮式钻井装置。. 1深水钻井船钻井船是移动式钻井装置中机动性最好的一种。其移动灵活,停泊简单,适用水深范围大,特别适于深海水域的钻井作业。钻井船主要由船体和定位设备2部分组成。船体用于安装钻井和航行动力设备,并为工作人员提供工作和生活场所。在钻井船上设有升沉补偿装置、减摇设备、自动动力定位系统等多种措施来保持船体定位。自动动力定位是目前较先进的一种保持船位的方法,可直接采用推进器及时调整船位。全球现有38艘钻井船,其中额定作业水深超过500 m的深水钻井船有33艘,占总数的87%。在这33艘深水钻井船中,有26艘正在钻井,有5艘正在升级改造。在现有的深水钻井船中, 20世纪70年代建造的有10艘, 80年代和90年代建造的各有7艘,其余9艘是2000-2001年建造的。其中2000年建成的钻井船最多,有8艘;其次是1999年,有4艘。目前在建的7艘钻井船中,均是为3000多米水深建造的, 2007年将建成1艘, 2008年和2009年将各建成3艘。钻井船主要活跃在巴西海域、美国墨西哥湾和西非海域。2006年7月初,正在钻井的26艘深水钻井船分布在8个国家。其中巴西8艘,占1/3;其次是美国,有6艘;安哥拉、印度和尼日利亚分别有4艘、3艘和2艘;中国、马来西亚和挪威各1艘。. 2半潜式钻井平台半潜式钻井平台上部为工作甲板,下部为2个下船体,用支撑立柱连接。工作时下船体潜入水中,甲板处于水上安全高度,水线面积小,波浪影响小,稳定性好、支持力强、工作水深大,新发展的动力定位技术用于半潜式平台后,到本世纪初,工作水深可达3000 m,同时勘探深度也相应提高到9000~12 000 m。据Rigzone网站截至2006年7月初的统计,全球现有165座半潜式钻井平台,其中额定作业水深超过500 m的深水半潜式钻井平台有103座,占总数的62%。在这103座深水半潜式钻井平台中,有89座正在钻井,有11座正在升级改造。其中31座是20世纪70年代建造的,最长的已经服役30多年; 40座是20世纪80年代建造的; 13座是90年代建造的; 19座是2000 -2005年建造的。此外,还有24座深水半潜式钻井平台正在建造。深水半潜式钻井平台主要活跃在美国墨西哥湾、巴西、北海、西非、澳大利亚和墨西哥海域。2006年7月初,处于钻井中的89座深水半潜式钻井平台分布在18个国家,其中美国最多, 24座,占总数的27%;巴西17座,挪威10座,英国6座,澳大利亚、墨西哥和尼日利亚各5座,其余国家各有1~3座。深水定位系统半潜式钻井平台、钻井船等浮式钻井装置在海中处于飘浮状态,受风、浪、流的影响会发生纵摇、横摇运动,必须采用可靠的方法对其进行定位。动力定位是深水钻井船的主流方式。在现有的深水钻井船中,只有6艘采用常规锚链定位(额定作业水深不足1000 m),其余27艘都采用动力定位(额定作业水深超过1000 m)。1000 m以上水深的钻井船采用的都是动力定位,在建的钻井船全部采用动力定位。动力定位系统一般采用DGPS定位和声纳定位2种系统。声纳定位系统的优点: (1)精确度高(1% ~2% )、水深(最大适用水深为2500 m); (2)信号无线传输(不需要电缆); (3)基本不受天气条件的影响(GPS系统受天气条件的影响); (4)独立,不需要依靠其他系统提供的信号。声纳定位系统的缺点: (1)易受噪声的影响,如环境噪声、推进器噪声、测试MWD等; (2)折射和阴影区; (3)信号传输时间; (4)易受其他声纳系统的干扰,如多条船在同一地方工作的情况。大位移井和分支水平井钻井技术海上钻井新技术发展较快,主要包括大位移井、长距离水平钻井及分支水平井钻井技术。这些先进技术在装备方面主要包括可控马达及与之配套的近钻头定向地层传感器。在钻头向地层钻进时,近钻头传感器可及时检测井斜与地层性质,从而使司钻能够在维持最佳井眼轨迹方面及时做出决定。由于水平井产量高,所以在国外海上油气田的开发中已经得到了广泛的应用。目前,国外单井总水平位移最大已经达11 000m。分支水平井钻井技术是国际上海洋油气田开发广泛使用的技术,近年来发展很快。利用分支井主要是为了适应海上需要,减少开发油藏所需平台数量及平台尺寸(有时平台成本占开发成本一半还多)。具体做法是从一个平台(基础)钻一口主干井,然后从主干井上急剧拐弯钻一些分支井,以期控制较大的泄油面积,或者钻达多个油气层。深水双梯度钻井技术与陆地和浅海钻井相比,深海钻井环境更复杂,容易出现常规钻井装备和方法难以克服的技术难题:锚泊钻机本身必须承受锚泊系统的重量,给钻机稳定性增加了难度;隔水管除了承受自身重量,还承受严重的机械载荷,防止隔水管脱扣是一个关键问题;地层孔隙压力和破裂压力之间安全钻井液密度窗口窄,很难控制钻井液密度安全钻过地层;海底泥线处高压、低温环境影响钻井液性能产生特殊的难题;海底的不稳定性、浅层水流动、天然气水合物可能引起的钻井风险等。国外20世纪60年代提出并在90年代得到大力发展的双梯度钻井(DualGradi-entDrilling,简称DGD)技术很好地解决了这些问题。双梯度钻井技术的主要思想是:隔水管内充满海水(或不使用隔水管),采用海底泵和小直径回流管线旁路回输钻井液;或在隔水管中注入低密度介质(空心微球、低密度流体、气体),降低隔水管环空内返回流体的密度,使之与海水相当,在整个钻井液返回回路中保持双密度钻井液体系,有效控制井眼环空压力、井底压力,克服深水钻井中遇到的问题,实现安全、经济的钻井。喷射下导管技术海上浅水区的表层套管作业通常采用钻孔、下套管然后固井的作业方式。在深水区,由于海底浅部地层比较松软,常规的钻孔/下套管/固井方式常常比较困难,作业时间较长,对于日费高昂的深水钻井作业显然不合适。目前国外深水导管钻井作业通常采用“Jetting in”的方式。常规做法是在导管柱(Φ914. 4 mm或Φ762 mm)内下入钻具,利用导管柱和钻具(钻铤)的重量,边开泵冲洗边下入导管。3. 6动态压井钻井技术(DKD)DKD(Dynamic killDrilling)技术是深水表层建井工艺中的关键技术。该技术是一种在未建立正常循环的深水浅层井段,以压井方式控制深水钻井作业中的浅层气井涌及浅层水涌动等复杂情况的钻井技术。其工作原理与固井作业中的自动混浆原理相似,它是根据作业需要,可随时将预先配好的高密度压井液与正常钻进时的低密度钻井液,通过一台可自动控制密度的混浆装置,自动调解到所需密度的钻井液,可直接供泥浆泵向井内连续不断地泵送。在钻进作业期间,只要PWD和ROV监测到井下有地层异常高压,就可通过人为输入工作指令,该装置立即就可泵送出所需要的高密度钻井液,不需要循环和等待配制高密度钻井液,真正意义上地实现边作业边加重的动态压井钻井作业。3. 7随钻环空压力监测(APWD)由于深水海域的特殊性,与浅水和陆地钻井相比,部分的上覆岩层被水代替,相同井深上覆岩层压力降低,使得地层孔隙压力和破裂压力之间的压力窗口变得很窄,随着水深的增加,钻井越来越困难。据统计,在墨西哥湾深水钻井中,出现的一系列问题,如井控事故、大量漏失、卡钻等都与环空压力监测有关。随钻环空压力测量原理是主要靠压力传感器进行环空压力测量,可实时监测井下压力参数的变化。它可以向工程师发出环空压力增加的危险报警,在不破坏地层的情况下,提供预防措施使井眼保持清洁。主要应用于实时井涌监测和ECD监控、井眼净化状况监控、钻井液性能调整等,是深水钻井作业过程中不可缺少的数据采集工具。3. 8随钻测井技术(LWD /MWD /SWD)深水测井技术主要是指钻井作业过程中的有关井筒及地层参数测量技术,包括LWD、MWD和SWD测井技术。由于深水钻井作业受到高作业风险及昂贵的钻机日租费的影响,迫使作业者对钻井测量技术提出了多参数、高采集频率和精度及至少同时采用2套不同数据采集方式的现场实时数据采集和测量系统,并且具有专家智能分析判断功能的高标准要求。目前最常用的定向测量方式是MWD数据测量方式,这种方式通常只能测量井眼轨迹的有关参数,如井斜角、方位角、工具面。LWD是在MWD基础上发展起来的具有地层数据采集的随钻测量系统,较常规的MWD增加了用于地层评价的电阻率、自然伽马、中子密度等地层参数。具有地质导向功能的LWD系统可通过近钻头伽马射线确定井眼上下2侧的地层岩性变化情况,以判断井眼轨迹在储层中的相对位置;利用近钻头电阻率确定钻头处地层的岩性及地层流体特性以及利用近钻头井斜参数预测井眼轨迹的发展趋势,以便及时做出调整,避免钻入底水、顶部盖层或断裂带地层。随钻地震(SWD)技术是在传统的地面地震勘探方法和现有的垂直地震剖面(VSP———VerticalSeismic Profiling)的基础上结合钻井工程发展起来的一项交叉学科的新技术。其原理是利用钻进过程中旋转钻头的振动作为井下震源,在钻杆的顶部、井眼附近的海床埋置检波器,分别接收经钻杆、地层传输的钻头振动的信号。利用互相关技术将钻杆信号和地面检波器信号进行互相关处理,得到逆VSP的井眼地震波信息。也就是说,在牙轮钻头连续钻进过程中,能够连续采集得到直达波和反射波信息。深水钻井液和固井工艺随着水深度的加大,钻井环境的温度也将越来越低,温度降低将会给钻井以及采油作业带来很多问题。比如说在低温情况下,钻井液的流变性会发生较大变化,具体表现在黏、切力大幅度上升,而且还可能出现显著的胶凝现象,再有就是增加形成天然气水合物的可能性。目前主要是在管汇外加绝缘层。这样可以在停止生产期间保持生产设备的热度,从而防止因温度降低而形成水合物。表层套管固井是深水固井的难点和关键点。海底的低温影响是最主要的因素。另外由于低的破裂压力梯度,常常要求使用低密度水泥浆。深水钻井的昂贵日费又要求水泥浆能在较短的时间内具有较高的强度。深水钻井隔水管及防喷器系统深水钻井的隔水管主要指从海底防喷器到月池一段的管柱,主要功能是隔离海水、引导钻具、循环钻井液、起下海底防喷器组、系附压井、放喷、增压管线等作用。在深水钻井当中,隔水管柱上通常配有伸缩、柔性连接接头和悬挂张力器。在深水中,比较有代表性的是Φ533. 4 mm钻井隔水管,平均每根长度为15. 2~27. 4 m。为减小由于钻井隔水管结构需要和自身重量对钻井船所造成的负荷,在钻井隔水管外部还装有浮力块。这种浮力块是用塑料和类似塑料材料制成的,内部充以空气。在钻井隔水管外部,还有直径处于50~100 mm范围的多根附属管线。在深水钻井作业过程中,位于泥线以上的主要工作构件从下向上分别是:井口装置、防喷器组、隔水管底部组件、隔水管柱、伸缩短节、转喷器及钻井装置,井口装置通常由作业者提供。4结论深水石油钻井是一项具有高科技含量、高投入和高风险的工作,其中喷射下导管技术、动态压井钻井技术、随钻环空压力监测、随钻测井技术、ECD控制等技术是深水钻井作业成功的关键。钻井船、隔水管和水下防喷器等设备的合理选择也是深水钻井作业成功的重要因素。另外,强有力的后勤支持和科学的作业组织管理是钻井高效和安全的重要保障。参考文献:[1]潘继平,张大伟,岳来群,等.全球海洋油气勘探开发状况与发展趋势[J].中国矿业, 2006, 15(11): 1-4.[2]刘杰鸣,王世圣,冯玮,等.深水油气开发工程模式及其在我国南海的适应性探讨[ J].中国海上油气,2006, 18(6): 413-418.[3]谢彬,张爱霞,段梦兰.中国南海深水油气田开发工程模式及平台选型[ J].石油学报, 2007, 28(1): 115-118.[4]李芬,邹早建.浮式海洋结构物研究现状及发展趋势[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版, 2003, 27(5): 682-686.[5]杨金华.全球深水钻井装置发展及市场现状[J].国际石油经济, 2006, 14(11): 42-45.[6]赵政璋,赵贤正,李景明,等.国外海洋深水油气勘探发展趋势及启示[J].中国石油勘探, 2005, 10(6): 71-76.[7]陈国明,殷志明,许亮斌等.深水双梯度钻井技术研究进展[J].石油勘探与开发, 2007, 18(2): 246-250.