深井超深井钻探工艺技术分析

摘 要：深井、超深井施工中需要应用到非常多的高科技手段和工艺技术，用来对抗钻井中的高温，解决较深层次的硬度问题，同时还可以通过材料信息的跟踪、处理实现对钻探技术的模拟，使钻探技术更直观化。而且能够将钻探过程中的影响反应在电脑屏幕上，有利于对井下复杂情况进行分析，降低问题处理难度。本文主要对深井超深井钻探工艺技术进行分析。

关键词：深井;超深井;钻探工艺技术

随着全球能源应用量消耗，可利用资源越来越少，而社会发展中离不开石油等能源的支撑，导致油气田不得不进行深度挖掘和开采。深井、超深井钻探技术开始广泛应用到油田开采中，深井的定义在4.5到6km左右，超深井定义在6km以上。深井、超深井钻探工程中对技术形式以及工艺要求都更高，因此需要结合深井超深井特点进行钻探工艺技术分析。

1 深井超深井钻探技术的问题分析

我国在深井超深井钻探技术应用中起步晚，但是通过借鉴国外先进的技术经验以及我国自主研发技术的成熟，深井钻探技术开始逐步完善，并在国内外市场具有较强的竞争力。同时我国在深井超深井理论研究中也比较深入，包括目标岩石的快速、优质破碎力学、钻井管柱力学、岩石工程力学以及井下工程力学等，都是促进我国深井超深井技术向环保、高速和经济方向发展的重要理论基础[1]。但是当前我国深井超深井技术与国外发达国家相比仍然存在较大的差距，而且井下测量仪器和相关器材水平也严重落后。

我国在深井超深井钻探技术中相对于美国来说，井下事故多發，井下事故情况复杂，需要的费用高、周期长，而且工程参数预测精度低，对于一些比较复杂的层段容易出现井眼失稳的情况，或者高陡构建的井体容易出现井斜，此外钻具事故比较多，复杂地层的钻探速度慢，在钻探技术中涉及到的设备和仪器都需要进口。在部分工艺施工中缺乏先进的钻探系统，配套设置效果不足，整体工艺技术设备自动化、机械化水平低。

2 深井超深井钻井工艺技术研究

2.1 深井超深井钻井工艺温度研究方案

深井钻井技术工艺中钻井液技术一直是比较核心的问题，深井超深井的特殊性对钻井液的要求更高。从钻探实际情况来看，钻井液本身需要具有较低的滤失量、良好的流动性以及易于维护等特点，如果钻井液缺乏任何一个条件都可能导致钻井液体系的失稳。通过对常规钻井的经验分析可知，造浆材料对钻井液稳定性的影响非常大。一般井钻井温度都在200℃以下，所以在常规钻井过程中完全可以利用高温化学助剂，比如硅酸盐造浆材料[2]。但是深井超深井的温度会达到500℃，因此传统材料难以满足钻井要求，需要开发新材料，完善钻井液体系。通过对新型材料研究发现，纳米钻井液有望解决高温问题，钻井液技术中对体系中无用物质的清除是核心技术之一，传统机械清除方式仅能除掉无用固相的50%到70%，1μm粒径的粒子当前无法通过固控设备进行清除。对于常规钻井液来说，如果钻井液中存在一定数量的无用物质不会产生影响，但是如果深井超深井钻探过程中，这些无用物质会不断增加，导致物质发生复杂变化，从而引发诸多问题。但是纳米材料本身具有一定的自净功能，因此通过纳米技术的应用有利于解决钻井液无用物质清除问题。

2.2 深井超深井钻井工艺机械研究方案

传统钻井工艺中使用的转盘钻机是通过能量向钻具的传递最终达到对岩石破碎的目的，如果在钻井过程中井筒深度大于7000m，地面动力机的能量将有很大一部分用于钻具与井壁摩擦力的克服，导致转盘钻机深度不足。通过转盘钻机深孔超深孔施工必然会引发动力传递以及钻柱强度降低等问题。同时还会导致钻杆抗拉强度降低，特别是随着扭矩加大，强度降低幅度提升，进而导致转盘钻机的深度不达标[3]。通过大量计算表明，涡轮钻进方式本身具有非常强大的优越性，能够通过钻井液浮力抵消掉一部分钻柱应力，同时轻合金钻杆相对于钢钻杆来说降低率更高。而且涡轮钻进方式有利于降低套管与井壁间的摩擦，降低损耗，有利于对钻柱的保护，由此可见，当前工艺技术中涡轮钻进方式以及轻合金钻杆是比较科学、合理的。

2.3 深井超深井钻井工艺地层研究方案

通过对深井超深井施工研究发现，常规井中的井壁稳定方案同样适用，同时从力学理论方面研究发现，井壁失稳的主要因素为井眼周边岩石应力的平衡状态失衡，从井壁失衡本质分析来看，岩石应力主要是岩石静压导致的。岩石静压主要是由于岩石弹性能量积压形成的。井壁深度越深，岩石压力越大，弹性累积量越大。积累巨大的岩石形成井眼后，液柱的压力会取代之前的弹性能，使井眼周围岩石积累的弹性被释放，而能量释放的会导致岩石的破碎和裂隙。针对这种情况可以通过降低井壁岩石与钻井液物理化学方式减少井壁浸泡时间，同时合理选择钻井液密度，保证地层压力的平衡，减少钻井液滤失量，有效预防液相进入到地层中。

参考文献：

[1]何万强.超深井钻井工艺技术分析[J].建筑工程技术与设计，2018（23）：4632.

[2]周立新.深井、超深井打捞、倒扣及解卡技术研究[J].化工管理，2018（13）：218.

[3]于惠明.深井超深井注灰、冲砂工艺技术标准研究[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（12）：111-111+114.

作者简介：

王秀玮（1984- ），男，大学本科文化程度，工程师，现就职于胜利石油工程有限公司塔里木分公司，从事钻井工程技术工作。

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