時間：2023-03-23 15:11:32
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關鍵詞：鉆井工具 使用 檢測 發展趨勢
一、鉆井工具的使用
鉆井工具主要分為井口工具和井下鉆具。井口工具主要分為起下工具和上卸鉆具的工具，其中包括吊鉗、吊卡、吊環、天車、卡瓦、絞車、提升短節。井下鉆具有三類，一是容積式螺桿鉆具,二是葉片式渦輪鉆具,三是電動鉆具。以下就幾種主要工具的使用加以介紹。
1.吊鉗
吊鉗：吊鉗是上鉆桿、下卸鉆桿和套管絲扣等的專用工具。它又分為內鉗和外鉗兩部分。使用時應注意以下幾點問題。
1.1使用吊鉗的工作人員必須是經過專業的培訓，具有合格的上崗證書證明，工作時必須按照要求穿戴好工作服，佩戴需要的安全工具。
1.2鉆井隊員要定期對使用的鉆井工具進行定時維修和檢查，同時為了保證減少失誤必須要有專人負責，對檢查過程中出現的問題，要立即組織整改。
1.3吊鉗的使用要符合規則，按照一定的順序進行，不能違背它自身的屬性。
2.天車
天車：天車的作用是可以改變機械力的方向，起到省力的作用，減輕絞車負擔，提高機械效能，保證過程的順利進行。
2.1在天車工作前，必須要有專人檢查車輪的靈活性，如果天車不能達標，應該立刻采取措施。
2.2要確保轉動的靈活性和無阻滯現象，所有連接的輪子不能有松動的現象。護罩和防跳繩應該齊全安好，固定牢靠，只有保證了這些才不會出現問題。
2.3如果輪槽出現磨損或偏磨現象，要及時采取相應的措施，嚴禁使用出現問題的輪槽或破碎的輪槽。
3.絞車
絞車：絞車是構成提升系統的主要設備，是鉆井工具整部鉆機的核心部件，它的作用是幫助安裝鉆臺的具體設備，幫助完成其他輔助工作。
3.1開始工作時要檢查剎車內是不是有水，無水時禁止使用，避免出現危險，同時防止燒壞膠木圈。
3.2旋轉葉子的安裝要特別注意，要明確旋轉葉子的方向性，安裝時一定要避免安裝錯方向。否則后果不堪設想。
3.3工作時對溫度也有嚴格控制，冷卻循環水的溫度不能超過75度，如果水過熱會產生大量的水蒸氣，減弱制動效果。
3.4懸重達到300kn時要使用水剎車，水剎車用的水必須干凈，污染或含鹽水會使水剎車內部產生腐蝕。
4.鉆機氣控系統
4.1鉆機氣控系統的工作壓力要保持在鉆機規定的范圍之內。
4.2在工作時，要防止壓縮空氣的漏失。應該注意各種氣控的密封情況，在動力機車停止運動時，不可以有空氣漏失的聲音，壓力要降低限制在允許范圍內。
4.3在儲存罐和油水分離器的底部有放水閥，每隔兩個小時放一次水，保證氣體的干燥沒有雜質。
二、鉆井工具的檢測
1.吊鉗的檢測
1.1首先應該檢查鉗柄上是否有裂紋，吊鉗是不允許出現裂紋的，裂紋會影響工程的質量，影響工程的安全。
1.2吊鉗有規定的承重量，所以要控制它的承載量，嚴禁超負荷使用吊鉗，各部件配合要使用專用的配件，不能使用代用件，減少不必要的麻煩。
1.2.1鉗牙要排裝整齊，檢查是否有松動的跡象，要保持衛生的干凈，不能有油泥，要調好吊鉗的調子。
1.2.2要選擇合適的扣合鉗，根據鉆具的外徑，每一種吊鉗都有適合它的鉆具，只有選擇適合它的搭配，才會做好工作。
2.絞車的檢測
2.1使用前，檢查各個部分的鏈接是不是牢固，其次，看鋼絲繩的排列是否整齊，離合器的使用是否靈活，制動裝置不能出現問題。
2.2開始操作前，試試進氣量的控制，檢查機械的運轉是否正常，首先要把配氣手柄置于升、降得位置。
2.3操作要平穩，禁止啟動過猛，在操作過程中，要防止絞車鋼絲繩在滾筒上雜亂無章的排放，或錯誤的將其他物體纏在滾筒上。
三、展望未來的發展趨勢
學會正確使用鉆井工具可以提高辦事的效率和質量，為了我國的鉆井事業可以更上一層樓，所以一定要嚴格要求鉆井工具的質量。同時，工作人員要提高自身素質，掌握更多的關于鉆井技術，要及時參加各種培訓活動，掌握最新的技術；除此之外，創新精神也很是重要，要敢于創新，勇于發現問題，在實踐中解決問題。鉆井工具的檢測需要耐心，要求工作人員認真負責。
目前我國石油現狀并不容樂觀，使用量大、浪費大，存在很多問題，展望未來我國石油的發展趨勢，雖然現在我們和發達國家具有很大差距，外國擁有先進的開采工具和技術水平，在創新精神上，我們需要再接再厲。但是我們的發展速度是驚人的，在短短幾十年間，我們的石油開采量已經有了大幅度的提升，各方面都取得了一定進展。我們要努力學習外國的先進經驗，改進自身的不足，相信在不久之后，我們會獲得新的發展，鉆井技術一定會有較大的進步。
四、結語
經過對長期的實踐總結，以及對大量資料的借鑒分析，總結出以上觀點，還望各位有才之士不吝賜教。隨著科技的不斷發展，技術的不斷進步，鉆井工具也在不斷的革新，這將進一步有利于我國石油開采工作的順利進行，為其發展開擴了更為廣闊的空間。目前，對鉆井工具的使用，還存在一定的問題和不足，但時間往往會彌補其不足。鉆井工具的檢測也是一個極其重要的過程，應當做到細致認真，要嚴格要求每一步。未來路上，任重而道遠，我們應該堅持不懈，打造出一片新的天地。
參考文獻
[1]田平陽.王建生.田文陽.胡佩艷.石油鉆井工具的檢測與應用 2012.
[2]王國杰.樊玉光.王宏來.張瑟.溫安仁.石油鉆井擴孔工具研究及應用 2009.
關鍵詞:數據中心;數字化鉆井;輔助決策;施工模式
1前言
為了提高石油鉆井管理水平，降低成本，提高經濟效益和競爭能力，充分利用現代化信息技術，以降低開發成本和降低生產成本為目標，建設全新的數字化鉆井施工模式有著重要意義。
2數字化鉆井信息平臺框架
石油鉆井的主流程是從市場信息的收集與分析開始，在構建過程中，全面考慮了鉆井全過程所涉及到的數據以及生產經營活動，以鉆井生產的主流程為線索，從數字化鉆井隊、鉆井數據中心、鉆井輔助決策平臺和遠程通信網絡等四個方面設計了數字化鉆井信息平臺框架，本文著重從前三個方面闡述數字鉆井施工模式的構建方法。
3數字化鉆井隊
數字化鉆井隊主要通過數據采集計算機將安裝在各關鍵部位的傳感器連接起來，再由井場局域網絡將數據采集計算機、數據處理與傳輸計算機、現場監控及其他應用計算機、現場攝像監控解碼器等設備連接起來，然后通過部署在這些機器上的軟件系統完成數據的自動采集、數據人工錄入、數據轉換、數據傳輸、現場工況監測等工作。這些軟硬件集成起來構建了數字化鉆井隊。
3.1數字化鉆井隊的硬件設施
（1）數據采集儀器
數據采集儀器一般是鉆井參數儀或者地質錄井儀，鉆井參數儀一般包括鉆井儀表主機、傳感器、電纜及附件。另外，對于定向井、水平井，還需要配備有關的測斜儀器，便于進行地質導向監控。
（2）計算機及網絡設備
數字化鉆井隊需要在井場組建一個小型的局域網絡。局域網由一臺服務器和若干客戶機組成。計算機的連接方式采用星型拓撲結構，即網絡中的所有計算機都連接到一個共享式Hub或交換機上。這種網絡系統連接簡單，也比較容易擴充。
3.2數字化鉆井隊的配套軟件
（1）實時數據采集、處理軟件
本系統的實時數據來源于綜合錄井儀或鉆井參數儀實時采集的數據。為鉆井工程實時監測與井場信息系統服務器軟件平臺提供規范格式的實時數據,以不同方式為客戶端提供實時數據服務等。
（2）鉆井過程實時監測和遠程傳輸軟件
鉆井過程實時監測分為鉆進過程和起下鉆過程兩個模塊。井場與基地間的數據傳輸可以采用不同的通訊形式，目前經濟簡便的通訊方式為利用普通有線電話網和GPRS移動通訊網，其次是微波通訊和衛星通訊。本軟件可實現以上集中網絡的靈活選用。
（3）工程數據手工錄入維護軟件
該軟件主要實現鉆井現場施工工程與管理數據的錄入、維護和統計。這些數據包括日常管理數據、鉆井設備數據、鉆井隊伍數據等20余類。
（4）地層壓力監測評價軟件
該軟件是根據國外室內研究的最新成果差壓和巖石彈性力學參數之間的關系建立的，根據鉆井參數計算地層壓力，實現地層壓力數據的采集、管理、處理計算、數據圖形輸出一體化。用于提高地層壓力的預測、檢測精度，合理設計鉆井液密度，提高鉆井安全性，保護油氣層。
4鉆井數據中心
鉆井數據中心建設包括鉆井綜合數據庫、數據流及數據加載、數據軟件等方面。
4.1鉆井綜合數據庫設計與實現
數據庫以井的工程生命周期為路線，包括鉆井施工、固井、完井、交井的全部數據以及形成上報統計鉆井資料的數據。既能夠適應高速發展的鉆井系統現狀，同時又具有較好的擴充能力。
鉆井數據庫共設計了355個數據表，3654個數據項，可分為鉆井標準數據庫、鉆井編碼數據庫、鉆井工程設計數據庫、鉆井IADC報表數據庫、鉆井工程數據庫、鉆井實時數據庫、鉆井井史數據庫等大類。
所有的鉆井數據在源頭一次錄入，遠程傳輸至鉆井公司，經過公司技術人員審核后進入鉆井數據中心。鉆井數據的審核流程和交換流程下圖所示:數據庫及配套的錄入系統設計完成后，在勝利油田分別部署了鉆井分公司數據中心、總公司數據中心和局級數據中心。各級鉆井數據中心運行平穩，并發揮著越來越重要的作用。
4.2數據軟件
建立了強大的鉆井數據中心，就必須發揮作用。本文由中國收集整理。
系統實現了鉆井綜合數據庫的WWW，分為公司級、油田級及集團級系統，能夠滿足各級的數據查詢、統計與分析要求。該系統按照鉆井流程將信息分為三大部分：
1）鉆井設計信息模塊。
2）鉆井施工動態信息模塊（包括IADC報表、鉆井日報）。
3）鉆井完井信息。
5鉆井輔助決策平臺
鉆井輔助決策平臺由鉆井輔助設計系統、鉆井動態實時監測與專家診斷系統、鉆井生產指揮系統和事故與復雜情況處理系統等軟件構成。
5.1鉆井工程設計系統
鉆井工程設計系統包括軌道設計子系統、工程設計子系統、鉆井液設計子系統、固井設計子系統等，最終生成圖文并茂的鉆井工程設計書，是設計者與管理者的顧問與助手。
5.2鉆井動態實時監測與專家診斷系統
該系統是以數據表、曲線圖、儀表仿真等方式實時現場工程參數、現場多角度視頻監控、在線交流、視頻會議等。應用該系統對加快鉆井科技的開發，提高鉆井水平，及早發現油氣層、保護油氣層、指導現場施工生產，提高油田勘探開發的整體效益起到重要的作用。
5.3鉆井生產指揮系統
該系統是鉆井生產管理相關信息的總集成，實現了調度銜接的協同工作。包括鉆井隊伍分布狀況及正鉆井的分布狀況的展示、鉆井施工日動態數據的統計，領導和公司相關人員可以在線監控各分公司生產運行情況。
5.4井事故與復雜情況處理系統
通過建立鉆井事故與復雜問題知識數據庫，為鉆井現場和管理人員提供預防措施，利用鉆井過程中的各種信息及早發現鉆井異常，正確判斷鉆井事故和復雜的類型，及時、正確地處理施工井的事故，實現安全、快速、高效鉆井。
6結束語
近幾年，我國政府和石油行業充分體驗到了數字化鉆井施工模式的巨大效益,并努力朝著這個方向發展。
參考文獻
論文關鍵詞：海洋 石油 鉆井 現狀 發展
論文摘 要：隨著海洋石油的大力開發，鉆井技術的研究至關重要，本文主要闡述海上鉆井發展及現狀，我國海上石油鉆井裝備狀況，海洋石油鉆井平臺技術特點，以及海洋石油鉆井平臺技術發展分析。
1 海上鉆井發展及現狀
1.1 海上鉆井可及水深方面的發展歷程
正規的海上石油工業始于20世紀40年代，此后用了近20年的時間實現了在水深100m的區域鉆井并生產油氣，又用了20多年達到水深近2000m的海域鉆井，而最近幾年鉆井作業已進入水深3000m的區域。圖1顯示了海洋鉆井可及水深的變化趨勢。20世紀70年代以后深水海域的鉆井迅速發展起來。在短短的幾年內深水的定義發生了很大變化。最初水深超過200m的井就稱為深水井;1998年“深水”的界限從200m擴展到300m，第十七屆世界石油大會上將深海水域石油勘探開發以水深分為:400m以下水域為常規水深作業，水深400~1500m為深水作業，大于1500m則稱為超深水作業;而現在大部分人已將500m作為“深水”的界限。
1.2海上移動式鉆井裝置世界擁有量變化狀況
自20世紀50年代初第一座自升式鉆井平臺“德朗1號”建立以來，海上移動式鉆井裝置增長很快，圖2顯示了海上移動式鉆井裝置世界擁有量變化趨勢。1986年巔峰時海上移動式鉆井裝置擁有量達到750座左右。1986年世界油價暴跌5成，海洋石油勘探一蹶不振，持續了很長時間，新建的海上移動式鉆井裝置幾乎沒有。由于出售流失和改裝(鉆井平臺改裝為采油平臺)，其數量逐年減少。1996年為567座，其中自升式平臺357座，半潛式平臺132座，鉆井船63座，坐底式平臺15座。此后逐漸走出低谷，至2010年，全世界海上可移動鉆井裝置共有800多座，主要分布在墨西哥灣、西非、北海、拉丁美洲、中東等海域，其中自升式鉆井平臺510座，半潛式鉆井平臺280座，鉆井船(包括駁船)130艘，鉆井裝置的使用率在83%左右。目前，海上裝置的使用率已達86%。
2我國海洋石油鉆井裝備產業狀況
我國油氣開發裝備技術在引進、消化、吸收、再創新以及國產化方面取得了長足進步。
2.1建造技術比較成熟海洋石油鉆井平臺是鉆井設備立足海上的基礎。從1970年至今，國內共建造移動式鉆采平臺53座，已經退役7座，在用46座。目前我國在海洋石油裝備建造方面技術已經日趨成熟，有國內外多個平臺、船體的建造經驗，已成為浮式生產儲油裝置(FPSO)的設計、制造和實際應用大國，在此領域，我國總體技術水平已達到世界先進水平。
2.2部分配套設備性能穩定海洋鉆井平臺配套設備設計制造技術與陸上鉆井裝備類似，但在配置、可靠性及自動化程度等方面都比陸上鉆井裝備要求更苛刻。國內在電驅動鉆機、鉆井泵及井控設備等研制方面技術比較成熟，可以滿足7000m以內海洋石油鉆井開發生產需求。寶石機械、南陽二機廠等設備配套廠有著豐富的海洋石油鉆井設備制造經驗，其產品完全可以滿足海洋石油鉆井工況的需要。
2.3深海油氣開發裝備研制進入新階段目前，我國海洋油氣資源的開發仍主要集中在200m水深以內的近海海域，尚不具備超過500m深水作業的能力。隨著海洋石油開發技術的進步，深海油氣開發已成為海洋石油工業的重要部分。向深水區域推進的主要原因是由于淺水區域能源有限，滿足不了能源需求的快速增長需求，另外，隨著鉆井技術的創新和發展，已經能夠在許多惡劣條件下開展深水鉆井。雖然我國在深海油氣開發方面距世界先進水平還存在較大差距，但我國的深水油氣開發技術已經邁出了可喜的一步，為今后走向深海奠定了基礎。
3海洋石油鉆井平臺技術特點
3.1作業范圍廣且質量要求高
移動式鉆井平臺(船)不是在固定海域作業，應適應移位、不同海域、不同水深、不同方位的作業。移位、就位、生產作業、風暴自存等復雜作業工況對鉆井平臺(船)提出很高的質量要求。如半潛式鉆井平臺工作水深達1 500~3 500 m，而且要適應高海況持續作業、13級風浪時不解脫等高標準要求。
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3.2使用壽命長，可靠性指標高
高可靠性主要體現在:①強度要求高。永久系泊在海上，除了要經受風、浪、流的作用外，還要考慮臺風、冰、地震等災害性環境力的作用;②疲勞壽命要求高。一般要求25~40 a不進塢維修，因此對結構防腐、高應力區結構型式以及焊接工藝等提出了更高要求;③建造工藝要求高。為了保證海洋工程的質量，采用了高強度或特殊鋼材(包括Z向鋼材、大厚度板材和管材);④生產管理要求高。海洋工程的建造、下水、海上運輸、海上安裝甚為復雜，生產管理明顯地高于常規船舶。
3.3安全要求高
由于海洋石油工程裝置所產生的海損事故十分嚴重，隨著海洋油氣開發向深海區域發展、海上安全與技術規范條款的變化、海上生產和生活水準的提高等因素變化，對海洋油氣開發裝備的安全性能要求大大提高，特別是對包括設計與要求、火災與消防及環保設計等HSE的貫徹執行更加嚴格。
3.4學科多，技術復雜
海洋石油鉆井平臺的結構設計與分析涉及了海洋環境、流體動力學、結構力學、土力學、鋼結構、船舶技術等多門學科。因此，只有運用當代造船技術、衛星定位與電子計算機技術、現代機電與液壓技術、現代環保與防腐蝕技術等先進的綜合性科學技術，方能有效解決海洋石油開發在海洋中定位、建立海上固定平臺或深海浮動式平臺的泊位、浮動狀態的海上鉆井、完井、油氣水分離處理、廢水排放和海上油氣的儲存、輸送等一系列難題。
4海洋石油鉆井平臺技術發展
世界范圍內的海洋石油鉆井平臺發展已有上百年的歷史，深海石油鉆井平臺研發熱潮興起于20世紀80年代末，雖然至今僅有20多年歷史，但技術創新層出不窮，海洋油氣開發的水深得到突飛猛進的發展。
4.1自升式平臺載荷不斷增大
自升式平臺發展特點和趨勢是:采用高強度鋼以提高平臺可變載荷與平臺自重比，提高平臺排水量與平臺自重比和提高平臺工作水深與平臺自重比率;增大甲板的可變載荷，甲板空間和作業的安全可靠性，全天候工作能力和較長的自持能力;采用懸臂式鉆井和先進的樁腿升降設備、鉆井設備和發電設備。
4.2多功能半潛式平臺集成能力增強
具有鉆井、修井能力和適應多海底井和衛星井的采油需要，具有寬闊的甲板空間，平臺上具有油、氣、水生產處理裝置以及相應的立管系統、動力系統、輔助生產系統及生產控制中心等。
4.3新型技術FPSO成為開發商的首選
海上油田的開發愈來愈多地采用FPSO裝置，該裝置主要面向大型化、深水及極區發展。FPSO在甲板上密布了各種生產設備和管路，并與井口平臺的管線連接，設有特殊的系泊系統、火炬塔等復雜設備，整船技術復雜，價格遠遠高出同噸位油船。它除了具有很強的抗風浪能力、投資低、見效快、可以轉移重復使用等優點外，還具有儲油能力大，并可以將采集的油氣進行油水氣分離，處理含油污水、發電、供熱、原油產品的儲存和外輸等功能，被譽為“海上加工廠”，已成為當今海上石油開發的主流方式。
4.4更大提升能力和鉆深能力的鉆機將得到研發和使用
由于鉆井工作向深水推移，有的需在海底以下5000~6000m或更深的地層打鉆，有的為了節約鉆采平臺的建造安裝費用，需以平臺為中心進行鉆采，將其半徑從通常的3000m擴大至4000~5000m，乃至更遠，還有的需提升大直徑鉆桿(168·3mm)、深水大型隔水管和大型深孔管等，因此發展更大提升能力的海洋石油鉆機將成為發展趨勢。
參考文獻
關鍵詞：開窗側鉆潛山油田，懸掛器，銑刀
目前勝利油田處于開發中后期，在早期開采由于設備情況、技術措施等各方面的原因，造成老油區有許多報廢井，停產井。如何有效地利用這些報廢井、停產井，使之恢復產能，側鉆技術就是解決這一問題的有效途徑之一。。本文主要對樁古39ST井側鉆技術和施工工序的分析總結，為今后套管開窗和側鉆提供一定借鑒。
該井位于樁西潛山油田西北部。在這一地區古生界潛山地區發育較為齊全，頂部風化殼底層主要為上、下馬家溝組，向下依次為冶里-亮甲山組和寒武系地層。儲集類型為裂縫溶洞型，儲層非均質性較強，這也是潛山油藏的一個比較顯著的特點。目前該地區地層壓力較低。
本井施工主要技術難點：
（1）側鉆井為老井，資料不全，側鉆點較難卡準。
（2）在Ф244.5 mm技術套管內開窗，經驗少，且側鉆點較深，地層偏硬，能否側出將是面臨的最大難題。
（3）該地區地溫梯度較高，國產隨鉆測斜儀、動力鉆具及鉆頭在井下的使用情況較難把握。
（4）小井眼井深軌跡的控制和套管防磨。
解決方法：
（1）首先下入通井器通井后電測，根據電測數據和老井資料，按設計要求確定側鉆點，因套管接箍處較厚，開窗難度較大，避免在套管接箍處進行煅銑。
（2）本井側鉆方式為下入懸掛器后進行開窗側鉆，所以在下入懸掛器前認真檢查軌道式懸掛器是否完好，懸掛器尺寸、斜面角度是否符號設計要求，懸掛器與導向器的連接接頭，絲扣上緊后點焊防退扣措施。。下鉆時應將導向器的工具面對準井眼設計方位，鎖死轉盤，下鉆中平穩操作，每次接上立柱（單根）后上提鉆具時，高度應不超0.15m，以防懸掛器變軌。下入預定位置，經反復核對深度無誤后，進行坐掛導向器，并剪斷送入銷釘。開泵循環、試探遇阻深度正常后，方可實施開窗作業。
（3）磨銑時密切注意扭距的變化和蹩跳鉆情況。根據磨銑情況及時調的整磨銑參數。剛開始磨銑時控時鉆進，保證套管開窗成功，當銑錐完全吃入地層后可適當加壓，提高轉速。加強鉆屑觀察分析，及時判斷開窗進展情況，開窗完成后應認真進行修整工作，確保窗口完好。側鉆時考慮磁干擾因素，在鉆出套管20m左右再起鉆下定向鉆具。
（4）由于本井地溫梯度高，國產無線隨鉆測量儀在井下無法正常工作，所以入國產有線測量儀。
（5）側鉆時采用215.9mm HJT517鉆頭+1.25O 172mm螺桿+158.8mm無磁+158.8mm鉆鋌*27.46米+127mm加重鉆桿*136.47米+127mm鉆桿鉆具組合，采用國產有線隨鉆測量儀監控井眼軌跡。初始側鉆，為了確保鉆入地層，嚴格控制鉆時，確認鉆入新地層后才正常鉆進。鉆進中每鉆進100～150m或每只鉆頭起鉆前都測量井斜，以便及時進行井眼軌跡的監測和跟蹤。。
（6）下鉆時，當下到導向器位置時應控制下放速度，以防止下放過快導致導向器變向而導致井眼報廢。
（7）對于套管的防磨，在鉆具串中適當位置加入防磨接頭，有效的防止了套管的磨損。
結論：
通過本井的實踐，說明套管的段銑開窗技術是側鉆井施工的關鍵技術；開窗時及時調整泥漿性能，提高攜帶鐵屑效果。根據井口鐵屑情況及時調整鉆進參數，開窗后的鉆井參數的選擇和鉆具組合的選擇對井身軌跡的控制和鉆井速度的提高都十分重要。應根據設計要求選擇合適的鉆具組合和鉆井參數。目前開窗手段比較單一，目前應用最的的套管開窗方式段銑套管和下入導向器，應進一步完善開窗技術，使開窗手段多樣化。
參考文獻
新編石油鉆井工程實用技術手冊中國知識出版社2006年
關鍵詞：深層鉆井技術 困難 川渝地區 地質地貌 防斜打快
【分類號】TE245
1.引言
川渝油田隸屬于中國石油天然氣集團公司，是我國主要的石油天然氣出產地區之一，為我國的工業發展以及人民生活水平的提高做了很大的貢獻。川渝地區油田地處四川盆地，有著較為豐富的油氣資源，近幾年又勘探出來了不少的深層氣田和油田，具有很大的發展潛力。經過近30年左右的整體性開發，川渝油田探區的主體區塊逐步形成了一套具有成熟技術的、完整工藝開采流程的鉆井工藝技術。但是，隨著新勘探出來的深層油井氣田的數目增多，而深層鉆井技術仍然停留在原來的基礎之上，無法滿足現帶深層井開采的要求，嚴重的制約著油氣的開采工作。工程技術人員面臨的鉆井技術難題也顯得愈來愈突出。本文主要針對川渝油田四川盆地東部探區的一些新勘探出來的深層油氣田，隨之而來的表層石炭地層可鉆性特別差以及高陡地層直井出現井斜問題突出，使得整個鉆井過程中因鉆頭使用效果不佳而導致的諸多問題進行研究與分析，并通過鉆頭優選技術、施工前的準備工作、防斜打快技術對上述我國川渝地區深層油井開采的難題提出了解決措施。形成一套較完整的鉆井提速技術。
2.深井鉆井面臨的困難
在對超深井進行開鉆過程中基本上會遇到所有的地層種類，一般的氣田相較于油田來說藏埋藏深，就目前的深層氣田的勘探記錄來說，最深氣層可達7 175m（關基井）。這個深層井的地層層序與地質年代都比較老，大多數深層井的地層巖石壓實程度十分致密，整個地層都比較硬，由此在鉆挖的過程中可鉆性差，研磨性強，基本上在所有的深層井鉆挖過程中都會碰到巨厚的頁巖、礫巖、石英砂巖以及燧石等，這些巖石都有著很高的硬度，對鉆井設備的鉆頭消耗量大，嚴重的阻礙了整個鉆井速度的提升。隨著鉆挖深度的增加，鉆頭的選擇范圍會逐漸縮小，單只鉆頭因各種地層條件的限制，挖進深度十分有限。機械鉆速極低，從而導致整個鉆井周期加長的現象。目前川渝地區超深井井底溫度高（女基井實測井底溫度達182F），地層壓力高（九龍山二疊系地層壓力達120 MPa以上）。因此，對鉆井液性能要求非常高。長井段高密度鉆井液鉆井是超深井機械鉆速低的另一個重要原因。巖石可鉆性差，機械鉆速低。
3.川渝地區的地質地貌分析
四川盆地（特別是川東地區）須家河組的石英砂巖層與二疊系硅質、燧石結核灰巖等研磨性都極強，，有的深層井地下斷層多，巖層分布不均勻，地層常出現多次倒轉的現象。就目前已知的油氣層絕大多數都以碳酸鹽巖裂縫為主，這種裂縫的孔隙型集層中多有有孔、洞、縫以及多種儲集空間，整個挖鉆區域的次生變化非常明顯，這就經常導致直井打斜的現象發生。這個巖層的地層縱向上產層多，壓力異常的現象十分普遍，整個地層的壓力梯度變化大，常高低不同。由于各個油氣層的巖相、巖性的縱向變化大，整個巖層裂縫的延伸以及展布具有各向異性特點，同一巖層在橫向上又被不同的斷層分割成互不連通的自閉式壓力系統，各自形成一個獨立的空間，這對于整個深層氣井的鉆挖又提出了嚴峻的挑戰。
4.關于川渝地區深井鉆井提速技術的研究
4.1關于深層鉆井技術應注意的問題
川渝地區深井超深井的復雜情況主要體現在深井上部的高傾角嚴重，鉆井過程中破碎性地層的井漏以及垮塌現象十分嚴重，就嘉陵江組的裂縫以及溶洞性井漏現象來說，整個井層的泥頁巖物理化學和力學因素很不穩定，塌方現象十分嚴重。因此，針對這些現象，施工人員不可一味的去趕工程施工進度，一旦遇到破碎性地層，要一邊鉆挖一邊對整個井身進行加固處理，對漏氣嚴重的斷層要實時對整個井中的氧氣濃度進行檢測，并采取嚴格的堵漏措施，以免爆炸事故的發生，在確保了整個施工過程中的施工安全后，再去考慮如何對深井鉆挖進行提速的問題。
4.2鉆頭優選技術研究
通過比能公示對川渝地區近幾年40口井所使用的鉆頭，按照不同的鉆挖地質進行分層，依次可分為五系，即白堊系（K）、侏羅系（J）、三疊系（P）、二疊系（T）、石炭系（C）。用比能法對這五個地層進行評價后，接著依據經驗公式選用不同材質、不同直徑、不同強度的鉆頭。根據比能的觀點，鉆挖過程中如果鉆頭的比能越低的話，代表鉆頭的破巖效率越高。對鉆頭性能的指標的評價，依據比能經驗公式理論，主要包括鉆頭的使用效果和鉆頭的鉆挖使用條件兩部分。因此在對鉆頭進行選擇時主要選用這兩者的參數作為變量。其中使用效果大體包括：鉆頭壽命、每米鉆井成本、進尺、鉆頭新度、平均機械鉆速等；鉆頭的使用條件主要包括：地層條件、鉆頭尺寸、鉆壓、轉速、水力參數等。在本論文中，針對川渝地區的地質地貌情況，結合僅今年實際鉆挖過程中遇到的問題，主要選取鉆頭入井深度、鉆壓、轉速、比能、排量、進尺、平均機械鉆速作為整個鉆頭選用的分析變量，通過SPSS軟件對這些變量進行運算。來選擇最為合適的鉆頭，達到深井鉆挖提速最優化的目的。
4.3防斜打快技術在川渝地區的研究
直井井斜問題是鉆井工程中普遍存在的一個問題，直接影響井身質量和機械鉆速。目前，國內外主要防斜打快技術主要分為被動式防斜與主動式防斜兩個方向。已經研制并得到成功應用的主動防斜式技術有Power-V、VDS、VertiTrak等垂鉆系統以及其他我國自主研制的垂直鉆井系統。通過對各種鉆井技術的研究加上對我國川渝地區地質以及鉆井現場的問題進行討論之后，本文提出將主動式防斜打快技術應用在我國川渝地區深井鉆井中，這種技術的防斜效果好、機械鉆速高、適用地層廣以及應用成本高的特點，對川渝地區深層井的鉆井提速有著很大的貢獻。
5.小結
深井超深井鉆井，鉆機的鉆深能力是前提，目前世界最大鉆機鉆深能力為15000 m，前蘇聯SG-3井最深達12869 m。而我國陸上深井鉆機有很大部分還是20世紀70～80年代進口的鉆機，雖然經過了改造，但仍存在性能落后、總功率偏低、配件缺乏等問題。川中磨溪構造以嘉二段為目的層的井，通過強化鉆井參數，配套應用相關的鉆井工藝技術，取得了全國聞名的磨溪速度。但機泵能力差也體現明顯，鉆機不能在高負荷（高泵壓、高轉速等）條件下長期運行。另外，頂部驅動裝置在四川還未得到廣泛應用。因此，加強鉆井裝備的配套，提高裝機功率，增強機泵能力，是強化鉆井參數（高泵壓、高排量、高轉速等），提高深井超深井鉆井速度的基本保證。
6.參考文獻
[1]況雨春，朱培珂，屠俊文，劉艷君，夏宇文.鉆頭地層適應性評價及選型理論研究[J].石油礦場機械.2012（02）
[2]艾才云，許樹謙，穆總結，邢鵬云.Φ311垂直鉆井系統原理及應用[J].天然氣技術與經濟.2011（06）
[關鍵詞]埕島油田 ；水平井；油層保護；鉆井
中圖分類號：TE243 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）30-0010-01
1 前言
水平井技術是石油鉆井史上的一次重大突破，具有增加單井產量，提高生產速度，高效開發細長油氣聚集帶，貫穿多套薄油層等優勢。這些優勢尤其適合勝利油田埕島海上油田的開發。埕島油田位于山東東營渤海灣極淺海海域，采取建造井組平臺，施工定向井為主要開發模式。生產原油通過輸油管線輸送到陸地集輸站。海底管線壽命限制、井組開發模式、油層砂體多等因素決定了水平井在埕島海上有著得天獨厚的優勢。但是水平井施工周期長，泥漿浸泡時間長，油層保護難是埕島海上鉆井施工的關鍵，從2004年埕島油田海上施工第一口水平井以來，水平井的施工并非一帆風順，甚至出現投產無液量等情況。埕島海上水平井經過十余年的發現問題、解決問題，實驗、推廣應用新技術、新工藝，目前已經形成一套成熟的水平井油層保護技術。
2 水平井鉆井油層保護技術
埕島海上成熟的鉆井油層保護技術主要包括：油層保護實驗與評價技術、精確的地質設計技術、優化鉆井設計技術、優質鉆井液油層保護技術、完井油層保護技術等。
2.1 油層保護實驗與評價技術
埕島油田所在油區為一復式油氣聚集帶，含油層系多，油藏類型多樣。共發現八套含油氣層系，自下而上分別為太古界、古生界、中生界、下第三系沙河街組、東營組、上第三系館陶組和明化鎮組。其中館陶組上段為埕島油田主力含油層系。不同的砂體物性不同，油層保護的重點不同。埕島海上在開發前力求做好油層保護實驗和評價，詳細研究儲層物性，對油層進行酸敏、堿敏、鹽敏、水敏、速敏等敏感性評價分析，根據實驗有針對的做好油層保護設計。
2.2 精確的地質設計技術
油藏地質設計和鉆井地質設計是鉆井工程設計的依據，地質設計是否準確對于水平井的施工至關重要，不僅會影響到鉆井施工的周期、油層保護的質量，甚至會影響水平井施工的成敗。埕島海上水平井鉆井一般不采用打導眼的方式，這樣可以節約大量成本，但是一旦油藏設計無法較為準確的預測出油藏的深度、走向，將會導致水平井無法順利施工，最終對油層產生較大污染、影響單井產量。因此精確的地質設計技術是做好埕島海上水平井油層保護的一大重點。
2.3 優化鉆井設計技術
鉆井設計科學與否決定著鉆井整個實施的成敗。科學合理的@井設計有助于實施優快鉆井，確保鉆井實施安全、順利，大大減少鉆井液對油層的浸泡污染時間，能最大程度減小鉆井過程對油層產生的損害。鉆井優化設計技術在油層保護方面主要體現在如下幾方面：
（1）井身軌道優化設計
從采油工藝、優快鉆井施工要求出發，為加快鉆井速度，確保水平井實施成功，海上水平井井眼軌道設計優化采用鉆井施工難度相對較小的“直-增-穩-增-穩”五段式設計方法，水平井造斜率一般為10°～25°/100m，上部增斜段（第一增斜段）造斜率不得大于15°/100m，全角變化率小于6°/30m，造斜點或穩斜段盡量靠下（穩斜段底與油層段垂直距離應小于150m），同時為進一步降低井斜角，滿足鉆井防碰需要，部分井采用表層定向施工技術，造斜點選擇在100～400m，滿足采油工藝下泵深抽的要求。
（2）井身結構優化設計
將水平井井身結構分為三開，一開鉆表層后下入表層套管；二開鉆至水平井A靶點以下50m，并保證鉆具在進入目的層前井斜、方位均已達到優化值，盡量避免三開定向、扭方位；三開鉆完水平段后下篩管或礫石充分防砂完井。
2.4 優質鉆井液技術
鉆井液是鉆井的血液，貫穿整個鉆井施工過程，對鉆井的順利完成起著決定性作用。而且鉆井液在鉆井過程與油層直接接觸，是油層保護的關鍵環節，能否有效抑制鉆井液浸入地層，決定著油層保護的成敗。對于水平井，根據鉆采一體化先期防砂鉆井、完井工藝的特殊要求，采用兩套鉆井液體系：一是鉆井過程中為滿足井下安全和油層保護要求，實現優快鉆井目的，鉆井全過程推薦采用“雙保型”（油層保護和環境保護）天然高分子聚合醇非滲透鉆井液體系，其中鉆開油層前100米至完井（下套管固井完），使用非滲透處理劑，避免油層鉆井過程中出現漏失現象；二是完井過程中為避免鉆井液中固相顆粒對濾砂管的堵塞，滿足鉆采一體化防砂完井工藝要求，完井時采用海水無固相鉆井液體系。
2.5 裸眼礫石充填完井技術
水平井裸眼礫石充填完井是在裸眼水平段下入篩管并將篩管與井壁之間的環空充滿礫石，形成高滲透擋砂屏障，使礫石支撐地層、過濾出砂和保護篩管。埕島海上水平井裸眼礫石充填完井首先下防砂管柱到設計位置，油管打壓，使懸掛封隔器充分座封，升壓丟手，驗封，之后酸洗、循環充填及測試，最后反洗井，起出充填管柱。利用底部循環充填防砂工藝，用適當排量和砂比攜砂液，將鉆井井眼與優質篩管之間環空用陶粒砂一次充填均勻，形成連續穩定的高強度砂體，阻止地層砂向井筒運移，從而解決出砂問題，保護了油層結構。
3 結論與建議
水平井油層保護是一個系統工程，涉及到地質設計、鉆井設計、鉆井工藝、完井工藝等專業技術及層面，只有做到環環相扣，確保每一環節質量，才能真正有效保護好油氣層。建議今后進一步加強各專業和部門的配合，加大合作力度，對可能影響油層保護質量的各種環節制定出具體措施，更好提高水平井長油層段油層保護質量。
參考文獻
【關鍵詞】鉆井專業英語教學 問題 師資培訓
鉆井專業英語是學習國外先進鉆井技術，和開拓國外鉆井市場的基本工具。近年來，國內鉆井技術得到了很大提高，但是和國外相比，在鉆井技術、設備、工具等方面還存在著不小的差距，國外英文專業文獻(SPE會議論文，JPT和OGJ期刊等)仍然是國內學者研究、解決專業問題的重要資料來源。此外。隨著我國改革開放步伐的加快，和受國內石油勘探開發資源的限制，國內石油公司開拓國外鉆井市場的步伐在逐步加快，目前中原油田、勝利油田、大慶油田等已有100多支隊伍進入10多個國家和地區，形成了非洲、中東、南美、中亞四大國際市場，承攬了200多個國際鉆井工程項目。因此，開展和加強鉆井專業英語教學對開展學術研究和開拓國際鉆井市場具有重要意義。同時，與改革開放的快節奏和生產研究需求相比，鉆井專業英語在教學方面存在著不足。本文擬就鉆井專業英語教學問題做如下探討。
一、鉆井專業英語教學目標
鉆井專業英語的基本功能，即服務于英文專業文獻調研和開拓國際鉆井市場，決定了這門課程的教學目標：①使學生熟練掌握鉆井專業的基本英文術語，能夠閱讀英文專業文獻和鉆井設計書；②使學生掌握日常鉆井活動常用英文語句，具有與國外同行進行英文交流和協商的能力；③培養學生的英文寫作能力，能夠書寫英文摘要，填寫鉆井日報表等。鉆井專業英語教學活動應自始至終強調突出培養學生的應用能力。
二、鉆井專業英語教學存在的問題
1 課程設置問題
開設鉆井專業英語課程的重要性毋庸質疑，但是，目前國內石油高校通常只開設石油工程專業英語課程(包括鉆井、采油和油藏專業英語三部分)，且被設置為選修課，安排在第6學期。這種課程設置導致以下問題：
①課時少，不能實現教學目標。石油工程專業英語課程通常為32課時，鉆井專業英語內容作為其中的三分之一，平均下來，鉆井專業英語部分僅僅10課時。教師在這樣少的課時內很難將鉆井工程各環節涉及到的專業英語進行全面系統的講解。
②接受鉆井專業英語學習的學生人數少。由于課程設置為選修課，且開課學期較晚，而大學生通常在低年級選修盡可能多的課程，達到選修課學分要求，以便在高年級階段為研究生入學考試留下更多的復習時間，導致選修石油工程專業英語的學生人數很少。中國石油大學(華東)2003級石油工程專業大學生約500人，而選修該課程的僅僅90人左右。
2 師資問題
鉆井專業英語是專業知識和英語能力的結合，要求教師不僅有扎實的英語表達能力，而且要具有豐富的專業知識和教學經驗，因此通常是從鉆井專業教師中挑選英語水平相對較高的教師擔任專業英語課教師。但是，畢競鉆井專業教師在英語發音、語法和表達習慣等方面和英語專業教師相比存在較大差距。因此，鉆井專業英語教師是影響該課程教學質量的另一個核心問題。
3 教材問題
鉆井專業英語是鉆井工程技術的英文表達，課程教學目標要求教材具有四部分內容：
①鉆井工程建井周期內所有典型鉆井作業、鉆井設備、鉆井儀器、井下事故處理、鉆井人員等的系統英文閱讀材料，供教師精講和學生自學；
②鉆井現場和鉆井承包合同的常用英文語句，最好有配套有聲資料，滿足教師講授鉆井口語和學生日常練習的需要；
③鉆井作業文檔范本，如鉆井設計書、鉆井日報表等的英文范本。
④鉆井專業詞匯匯總表，供學生學習和日后查閱。
上述教學材料要從英文原版教材中的部分章節進行節選，并重新整合，而不能由母語為漢語的教師根據中文教材自行編寫。
教學建議：
1 調整課程設置
欲改變課程課時少和受眾人數少的問題，必須首先調整課程設置，建議鉆井專業英語從石油工程專業英語課程中剝離出來，而單獨開設鉆井專業英語課程，并設置為必修課程，開課時間安排在鉆井工程課之后或同學期但時間上推遲兩個星期開課。這樣的時間安排可以降低課程難度，使學生更專注于英語學習而不必花費太多精力去理解背后的專業含義。
2 加強師資培訓
教師是決定鉆井專業英語課程能否達到教學目標的最關鍵因素，由于鉆井行業的特殊性，很難從非石油高校中聘請到合適的鉆井專業英語教師，因此，解決該課程的師資問題的最可行的途徑就是從專業教師內挑選英語水平高且有志于鉆井專業英語教學的優秀教師，對他們進行英語發音、口語和課堂用語等方面的強化培訓。中國石油大學(華東)自2002年以來，一直舉辦由外教授課的英語培訓班，取得了良好效果，2006年又利用暑假時間對骨干青年教師進行了國內20天，國外一個月的英語強化培訓，教師的英語能力得到了顯著提高。
3 充分利用多媒體教學資源
鉆井專業英語學習的前提是熟悉鉆井專業知識，教學和培訓中發現如果學員不熟悉專業，則很難記憶專業術語和理解鉆井專業英語句子表述的意思。教學經驗表明，如果對鉆井專業術語配以相應圖片，鉆井作業環節配以錄象資料，則學生的印象更深，也更容易理解和更快地記憶專業英語知識。如，講授鉆頭專業英語術語的時候配上各種鉆頭的圖片，講授鉆井液循環的時候放映鉆井液循環錄象片段等，這些做法都受到了學員的一致好評，取得了良好教學效果。
4 課堂教學穿插講座
鉆井專業英語學習過程中，大學生非常想了解國外鉆井作業到底會遇到哪些英語方面的問題，鉆井專業英語學習的重點是什么，如果教師能聘請到有國外鉆井作業經歷的人員直接面對學生講述自己的工作經歷、心得體會，學生的學習興趣會更濃厚，學習重點和目標也更明確。
關鍵詞：鉆井鉆機 變頻器應用 節能
一、變頻器的簡介及其作用
變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等
變頻器集成了高壓大功率晶體管技術和電子控制技術，得到廣泛應用。它的作用是改變交流電機供電的頻率和幅值，因而改變其運動磁場的周期，達到平滑控制電動機轉速的目的。它的出現，使得復雜的調速控制簡單化，用變頻器+交流鼠籠式電動機組合替代了大部分原先只能用直流電機完成的工作，縮小了體積，降低了維修率，使傳動技術發展到新階段。
二、變頻器及被控制電機的匹配
為了更好的將變頻器應用到電機，我們介紹以下幾點相關知識。
1、基本信息。（1）電機的極數。一般電機極數以不多于4極為宜，否則變頻器容量就要適當加大。（2）轉矩特性、臨界轉矩、加速轉矩。在同等電機功率情況下，相對于高過載轉矩模式，變頻器規格可以降格選齲。（3）電磁兼容性。為減少主電源|穩壓器干擾，在中間電路或變頻器輸入電路中增加電抗器，或安裝前置隔離變壓器。
2、一般當電機與變頻器距離超過50m時，應在它們中間串入電抗器、濾波器或采用屏蔽防護電纜，變頻器箱體結構的選用，變頻器的箱體結構要與條件相適應，必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素。有下列幾種常見結構：（1）敞開型IP00型。本身無機箱，可裝在電控箱內或電氣室內的屏、盤、架上，尤其適于多臺變頻器集中使用時選用，但環境條件要求較高。（2）封閉型IP20型。適于一般用途，可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場合。（3）密封型IP45型。適于工業現場條件較差的環境。（4）密閉型IP65型。適于環境條件差，有水、灰塵及一定腐蝕性氣體的場合。
3.變頻器功率的選用。變頻器負載率β與效率η的關系曲線可見：當β=50%時，η=94%；當β=100%時，η=96%。雖然β增一倍，η變化僅2%，但對中大功率（幾百千瓦至幾千千瓦）電動機而言亦是可觀的。系統效率等于變頻器效率與電動機效率的乘積。從效率角度出發，在選用變頻器功率時，要注意以下幾點。（1）變頻器功率與電動機功率相當時為最合適，以利于變頻器在高效率狀態下運轉。（2）在變頻器的功率分級與電動機功率分級不相同時，則變頻器的功率要盡可能接近電動機的功率，并且應略大于電動機的功率。（3）當電動機屬頻繁啟動、制動工作或處于重載啟動且較頻繁時，可選取大一級的變頻器，以利于變頻器長期、安全地運行。（4）經測試，電動機實際功率確實有富余，可以考慮選用功率小于電動機功率的變頻器，但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護動作。（5）當變頻器與電動機功率不相同時，則必須相應調整節能程序的設置，以利于達到較高的節能效果。希望通過本論文的介紹，可以促進變頻器在電動鉆機中的正確應用，從而促進鉆井業的快速穩固發展。
三、變頻器在鉆井機上的應用
1、鉆井工藝簡介
鉆井過程分為起落井架，鉆進，泥漿循環，鉆具更換，下套管，測井等幾大工序。主要分為絞車，轉盤和泥漿泵等。絞車由滾筒、齒輪箱、離合器、制動器、電機和控制設備組成，用來起落井架，提升和下方鉆桿、套管。隨著井深的增加，鉆具越來越長，重量迅速加大，絞車的負載也越來越大。我國目前已有7000m深的油井，其鉆具近600t重。由于每轉進約9m就要提升下放鉆桿1次，因此絞車作業時間也隨著井深的增加而占整個作業時間的比例越來越大。為降低本錢，希看在野外或海上的作業時間越短越好，這不僅要求絞車寧高速運行，平穩起停，以保證不損壞鉆井設備并進步井的質量，還要求驅動設備具有良好的動態特性。假如在內線井區作業，電源可與井區電網相連，下放鉆桿時電機工作在發電狀態，能量可回饋電網，節能效果明顯。
轉盤和絞車可共用同一套驅動系統和電機，鉆桿加長后，驅動部分切換到轉盤，由轉盤帶動鉆具旋轉，實施鉆進作業，司鉆工通過調節轉盤轉速和壓力來改變鉆進速度。轉盤正常工作時為正轉，處理卡鉆時需反轉以收回鉆頭，為防止鉆桿正轉時折斷或反轉時脫扣，要求電機輸出轉矩平穩，調節靈活且設定限幅值，同時電機的剎車部件也是必不可少的。
2、借助變頻器輕松工作的鉆井機。
鉆井泥漿泵的工作方式是泵吸反循環式。它的工作原理是：在大氣壓力的作用下，循環液由沉淀池經回水溝沿著井孔的環狀間隙流到井底，因為此時的轉盤驅動鉆桿，帶動鉆頭旋轉進行鉆進，由泥漿泵抽吸建立的負壓把碎屑泥漿吸入鉆桿內腔，隨后上升至水龍頭，經泥漿泵排入沉淀池，沉淀后的循環液繼續流入井孔，這樣如此周而復始，形成了反循環的鉆進工作。變頻器集成了高壓大功率晶體管技術和電子控制技術，將其在鉆井機上應用，將會使鉆井機在憑借壓力的條件下最小負擔的工作。
泥漿或水從鉆桿進入，從井口流出，為正循環鉆井機。泥漿或水從鉆桿吸出，從井口流入，為反循環鉆井機。正反循環是指鉆井液（泥漿或水）在鉆井機中的循環方式說的，鉆井機鉆頭在鉆進的時候會產生渣土，渣石等，通過正反循環可以由泥漿這些渣子帶到地面，再經過沉淀池沉淀以后泥漿再回到鉆孔。這樣不停的循環，最后成孔。反循環可以帶出直徑較大的渣。變頻器可以優化電機運行，所以也能夠起到增效節能的作用。在鉆井機運行這些反復的工作時，由變頻器來轉換功率，并且將電力的耗費降到最低，從而為國家、公司做到了優化資源、降低碳排放的效果。
3、配裝變頻器，降低維修率。
我們都知道變頻器的最大作用就是改變交流電機供電的頻率和它的幅值，因次改變其運動周圍磁場的周期，達到平滑控制電動機轉速的目的。而上面已經給大家介紹了，變頻器的出現，使得復雜的調速控制簡單化，用變頻器+交流鼠籠式感應電動機組合替代了大部分原先只能用直流電機完成的工作，縮小了體積，從而降低了維修率，我們都知道，鉆井機一般普通類型的都在10萬左右，鉆桿，鉆頭等配件至少5萬上下，而現在的維修費用更是讓持有者頭疼，所以，使用變頻器不僅能夠達到節能減排的效果，而且可以增加鉆井機的使用壽命，降低維修費用，使傳動技術發展到新階段。
參考文獻
論文關鍵詞：旋轉導向,深井,高比重,高井斜,脫壓,粘卡
一、前言
作為川東北河壩區塊的一口大斜度定向井，HF302井在定向施工過程中存在以下難點：1、定向造斜點選在嘉陵江組四段，巖性：含灰白色石膏與白云巖互層，定向過程中因巖性軟硬變化較大，定向工具增斜率不穩定，使定向工具選擇較困難。2、四開定向、穩斜段高低壓并存，定向過程中壓差、粘附卡鉆風險較大。3、定向施工過程中采用滑動鉆進，鉆具與井壁接觸面積大，鉆壓傳遞困難。4、深井密度高、井溫高，對定向工具要求相當嚴格。為提高該井定向施工進度，降低井下風險，決定在該井定向施工過程中采用旋轉導向進行定向鉆進。
二、旋轉導向鉆井的目的及旋轉導向系統的構成及工作原理
1、旋轉導向系統簡介
旋轉導向鉆井系統包括地面監控系統、井下旋轉導向鉆井工具系統和隨鉆測量系統。系統組成和指令傳輸過程見附圖1。地面監控系統用來完成旋轉（地質）導向二維建模、定向井水平井剖面設計或修正設計，底部鉆具組合受力分析、井下信號解釋處理井眼軌跡參數計算等工作。井下旋轉導向鉆井工具系統包括導向裝置、雙向通訊和動力模塊、無磁模塊穩定器等井下工具。隨鉆測量系統包括傳感器模塊、優化旋轉密度儀和動態與壓力模塊等隨鉆地質特性和鉆具特性測量工具，旋轉導向鉆具組合主要由以下五類工具組成。
導向裝置：導向裝置是旋轉導向鉆井技術的關鍵工具，井下液壓系統所帶動的三個獨立液壓缸分別控制三個造斜肋塊伸縮，依靠井壁反作用力來實現造斜和扭方位作業，三個獨立液壓缸為每一個造斜肋塊提供最大3噸的推動力。另外，導向裝置帶有距離井底僅1.0米的近距鉆頭井斜角測量裝置。
除造斜功能外，導向裝置還有穩斜功能。通過井下自動控制閉回路，在地面指令通過另一回路發至導向裝置后，自動控制功能開始接管，將每秒測得的井斜數據與指令比較并進行調節控制，從而達到平緩光滑的井眼軌跡。在穩斜模式下，導向裝置自動向靶點井斜角進行平滑導向，在新指令到達之前，將靶點井斜角保持在+0.1°之內；而且穩斜過程中也可以隨時通過下傳指令改變井眼方位。
傳感器模塊：該模塊主要提供旋轉導向鉆井所需要的基本參數，包括井斜、方位、當量密度、工具振動等，幫助地面定向井工程師識別井下工具的工作狀態。
雙向通訊和動力模塊（BCPM）：該模塊主要由渦輪發電裝置和正壓脈沖發生器組合，向導向裝置和隨鉆測量工具提供電源動力，并為下傳指令和上傳測斜數據提供通道。
其他配套工具：無磁模塊穩定器、無磁柔性短節、無磁承壓鉆桿、隨鉆振擊器和浮閥等工具。2、旋轉導向系統的優點：
同彎外殼螺桿鉆具、彎接頭+直螺桿鉆具、普通穩定器鉆具組合等配合MWD/LDW進行定向造斜、增斜、穩斜和水平段鉆井作業相比，旋轉導向鉆井系統具有以下優點：
1、使用一套鉆具組合完成定向造斜、增斜、穩斜等各種井段的鉆井任務，不僅可以減少起下鉆更換鉆具組合的時間，提高鉆井時效；同時，由于減少頻繁更換鉆具組合，也降低了因底部鉆具組合剛性不同引起的劃眼，卡鉆等井下復雜事故的次數。
2、定向井工程師通過專用鉆井液指令泵來下傳定向造斜、增斜、穩斜等井眼軌跡導向指令時，不需要停止鉆進，因此實現了井眼軌跡的平滑、連續鉆進，不僅可以節省鉆井時間，而且大大降低了鉆井風險。
3、導向裝置的井斜測量單元離鉆頭只有1.0米距離，測量的及時性有利于提高井眼軌跡控制精度。
4、旋轉鉆進過程中，導向裝置造斜短節相對井壁以低于15轉/小時的速度作緩慢隨機轉動。降低了造斜肋塊磨損，提高了鉆井施工效率。
5、通過閉環控制可以對鉆頭傾角、導向矢量的方向和幅度進行自動導向控制，確保向靶點井斜角進行平滑導向，將靶點井斜角控制在0.1°。
6、使用旋轉導向鉆進技術鉆出的井眼軌跡將更加平滑，實際井眼軌跡全角變化率和設計井眼軌跡全角變化率非常吻合，井下鉆具扭矩和摩阻可以有效地控制在設計范圍內，同時也為減少下套管事故、提高固井質量提供了保障。
三、河飛302井旋轉導向鉆井應用情況
2009年10月30日19：00開始旋轉導向鉆進，至12月8日5：00結束旋轉導向作業，共進行了四趟旋轉導向作業，具體情況如下：
1）、第一趟旋轉導向鉆進情況2009年10月29日采用常規鉆具鉆進至井深：4378.18m循環起鉆。起鉆完組合測試旋轉導向工具后于30日19：00下鉆到底開始旋轉導向鉆進。
鉆具組合如下：￠241.3mmPDC×0.35m+旋轉導向短節×4.92m+LWD×9.93m+￠212mm非磁扶正器×1.18m+非磁浮閥短節×0.71m+抗壓縮非磁鉆桿×9.47m+旁通閥×0.44m+￠127mm加重鉆桿×195.28m+曲性長軸χ3.40m+φ178隨鉆震擊器χ6.53m+￠127mm加重鉆桿×27.80m+￠127mmDP×2232.39m+411×520m×0.49m+￠139.7mmDP+防磨接頭×8個
鉆井參數：鉆壓：80-120KN轉速：120rpm/min排量：28l/s泵壓：22MPa11月10日16：00定向鉆進至井深：4908.44m因提鉆井液比重井漏，于是起鉆下光鉆桿進行承壓堵漏。
第一趟鉆進井段：4378.18-4908.44m，進尺：530.26m，純鉆時間：233：10，平均機械鉆速：2.27m/h。鉆進層位：嘉陵江組四段至一段，巖性：灰質白云巖、硬石膏巖、深灰色灰巖。
2)、第二趟旋轉導向鉆進情況承壓堵漏完成后組合旋轉導向工具下鉆，11月17日10：40下鉆到底恢復定向鉆進。
鉆具組合如下：￠241.3mmPDC×0.35m+旋轉導向短節×5.12m+LWD×9.96m+￠212mm非磁扶正器×1.81m+非磁浮閥短節×0.71m+抗壓縮非磁鉆桿×9.47m+旁通閥×0.44m+￠127mm鉆桿×580.72m+￠127mm加重鉆桿×195.28m+曲性長軸χ3.40m+φ178隨鉆震擊器χ6.53m+￠127mm加重鉆桿×27.80m+￠127mmDP×1451.67m+411×520m×0.49m+￠139.7mmDP+防磨接頭
鉆井參數：鉆壓：100-120KN轉速：130rpm/min排量：25l/s泵壓：22MPa
11月22日0：30定向鉆進至井深：5098.44m測斜，無信號，起鉆更換旋轉導向儀器。
第二趟鉆鉆進井段：4908.44-5098.44m，進尺：190m，純鉆時間：103：00，機械鉆速：1.84m/h。鉆進層位：嘉陵江組一段：灰色泥晶灰巖與灰色含泥灰巖。
3）、第三趟旋轉導向鉆進情況11月24日8：00組合旋轉導向儀器下鉆到底，開始旋轉導向鉆進。
鉆具組合如下：￠241.3mmPDC×0.35m+旋轉導向短節×5.30m+LWD×10.37m+￠212mm非磁扶正器×1.81m+非磁浮閥短節×0.71m+抗壓縮非磁鉆桿×9.46m+旁通閥×0.44m+￠127mm鉆桿×725.9m+防卡接頭0.63m+￠127mm加重鉆桿×251.45m+曲性長軸χ3.40m+φ178隨鉆震擊器χ6.53m+￠127mm加重鉆桿×27.80m+￠127mmDP×1451.67m+411×520m×0.49m+￠139.7mmDP+防磨接頭
鉆井參數：鉆壓：100KN轉速：130rpm/min排量：26l/s泵壓：23MPa
11月27日7：00定向鉆進至井深：5184.90m,因機械鉆速慢,起鉆更換鉆具組合。第三趟鉆進井段：5098.44-5184.59m,進尺:86.15m,純鉆時間:69:30小時,平均機械鉆速:1.24m/h,鉆進層位:嘉陵江組一段：灰色泥晶灰巖與灰色含泥灰巖。
4)、第四趟旋轉導向鉆進情況起鉆后更換鉆具組合下鉆，11月29日11：00下鉆到底，恢復旋轉導向鉆進。
鉆具組合如下：￠241.3mmPDC×0.35m+旋轉導向短節×5.30m+LWD×10.37m+￠212mm非磁扶正器×1.81m+非磁浮閥短節×0.71m+抗壓縮非磁鉆桿×9.46m+￠127mm加重鉆桿×139.68m+旁通閥×0.44m+￠127mm鉆桿×725.9m+￠127mm加重鉆桿×111.68m+曲性長軸χ3.40m+φ178隨鉆震擊器χ6.53m+￠127mm加重鉆桿×27.80m+￠127mmDP×1451.67m+411×520m×0.49m+￠139.7mmDP+防卡接頭×5只×3.15m+防磨接頭×8只×6.67mm
鉆井參數如下：鉆壓：100-130KN轉速：130rpm/min排量：28l/s泵壓：24MPa
12月8日5：00旋轉導向鉆進至井深：5651.13m,按甲方要求起鉆換光鉆桿下鉆進行承壓堵漏。起鉆后根據軟件預測，在該井深采用常規穩斜組合進行鉆進能確保中靶。由于井下比較復雜，為保證旋轉導向工具安全，于是公司決定提前中止旋轉導向作業，轉入常規穩斜鉆進階段。
第四趟鉆進井段：5184.59-5651.13m,進尺:466.54m,純鉆時間:185:20小時,平均機械鉆速:2.52m/h,鉆進層位:嘉陵江組一段：灰色泥晶灰巖與灰色含泥灰巖。
四、旋轉導向鉆井應用效果分析
河飛302井于2009年10月29日0：30組合旋轉導向儀器下鉆，12月8日5：00鉆進至井深：5651.13m循環泥漿起鉆,22:00起鉆完,結束旋轉導向鉆進。
1）、取得的主要技術指標：
旋轉導向鉆進井段：4378.-5651.13m,進尺:1272.95m,純鉆時間:591:00小時,平均機械鉆速:2.15m/h。除去中途承壓堵漏用時109：00小時，旋轉導向共計用時850：30小時（35.43天），平均每天進尺：35.92m
2)、節約鉆井周期
2007年我隊施工P305-2井，也是241.3mm井眼,采用單彎螺桿+NWD無線隨鉆進行定向鉆進,而HF302井也是241.3mm井眼采用旋轉定向,現我將兩口井定向情況比較如下：
序號
井號
鉆進井段
(m)
進尺
(m)
純鉆時間
(h:min)
機械鉆速
(m/h)
定向
方式
1
HF302
4378.18-4908.44
530.26
233:10
2.27
旋轉
導向
2
P305-2
4099.55-4515.15
415.60
320:40
1.29
單彎螺桿定向
螺桿轉速高,但在定向鉆進過程中因鉆具不能轉動,鉆具緊帖井壁造成經常托壓,致使機械鉆速低。
HF302井采用旋轉導向進行定向鉆進，在定向鉆進過程中由于鉆具是轉動的，避免了托壓情況的發生。雖然在旋轉導向過程中由于鉆井液密度高達1.76g/cm3,致使排量最高只能達到:28l/s,但河飛302井定向段機械鉆速仍為:P305-2井的:1.76倍。
P305-2井定向鉆進415.60m共計用了6趟鉆,用時21.17天,平均機械鉆速:19.63m/d,而HF302井采用旋轉導向鉆進530.26m僅用了一趟鉆,用時:11.75天,平均機械鉆速:45.12m/d;旋轉導向機械鉆速為常規定向的:2.29倍。
由以上比較我們可以看出,采用旋轉導向鉆進比單彎螺桿+NWD無線隨鉆定向快,節約了鉆井周期。
3）、旋轉導向井眼軌跡控制情況
本井自井深：4378.18m開始旋轉導向鉆進，導向鉆進至井深：5110m開始旋轉穩斜鉆進，12月8日5：00旋轉導向鉆進至井深：5651.13m起鉆進行全井承壓堵漏。因堵漏用時較長，而旋轉導向停待及鉆進費用較高，經對已鉆井段測斜數據進行計算及預測，若下步采用常規穩斜組合進行鉆進，最大降斜按：3°/100m計算，中靶中深：5964m，靶心距為：72.28m，若按最大增斜：1°/100m計算，中靶井深為：6056.50m，靶心距為：42.34m。而該井目前距靶點僅362m斜深，采用常規穩斜組合鉆進是完全能夠中靶的，于是決定提前結束旋轉導向鉆進。旋轉導向測斜數據如下：
序號
測深
井斜
方位
垂深
位移
北坐標
東坐標
狗腿度
備注
[m]
[°]
[°]
[m]
[m]
[m]
[m]
[°/30m]
1
4364.53
0.76
202.34
4361.05
-42.7
42.75
71.78
0.33
2
4380
1.26
216.04
4376.51
-42.68
42.52
71.64
1.07
3
4409.3
4.19
240.45
4405.78
-42.08
41.73
70.52
3.16
4
4438.17
6.34
245.88
4434.53
-40.55
40.56
68.15
2.29
5
4466.34
8.18
252.84
4462.47
-38.2
39.33
64.81
2.17
6
4496.27
10.34
253.99
4492.01
-34.8
37.96
60.2
2.17
7
4525.43
12.97
258.47
4520.56
-30.42
36.59
54.47
2.86
8
4553.87
15.14
261.83
4548.15
-25
35.42
47.67
2.44
9
4582.91
17.34
267.13
4576.03
-18.26
34.67
39.59
2.74
10
4611.58
19.36
269.66
4603.24
-10.45
34.42
30.57
2.27
11
4640.92
22.67
269.55
4630.63
-1.24
34.35
20.05
3.38
12
4669.95
27.24
271.69
4656.94
9.59
34.5
7.81
4.81
13
4698.88
30.22
274.72
4682.31
22.17
35.3
-6.07
3.44
14
4727.18
33.67
278.01
4706.32
36.04
36.98
-20.94
4.1
15
4755.87
37.68
280.07
4729.62
51.82
39.62
-37.46
4.38
16
4785.03
39.86
281.58
4752.36
69.22
43.05
-55.39
2.44
17
4814.35
41.66
282.98
4774.57
87.6
47.13
-74.09
2.07
18
4843.19
44.4
284.98
4795.65
106.65
51.89
-93.18
3.18
19
4872.54
45.72
286.53
4816.38
126.91
57.53
-113.17
1.75
20
4899.93
47.97
288.29
4835.11
146.52
63.52
-132.24
2.84
21
4908.01
49.19
288.41
4840.46
152.48
65.42
-137.99
4.54
22
4925.33
50.9
289.48
4851.58
165.58
69.74
-150.54
3.28
23
4938.71
52.26
290.37
4859.89
175.94
73.31
-160.4
3.43
24
4968.07
55.64
292.62
4877.17
199.5
82.01
-182.47
3.92
25
4997.27
59.29
295
4892.87
224.03
91.96
-204.99
4.28
26
5026.32
62.38
297.12
4907.03
249.37
103.11
-227.77
3.72
27
5053.67
65.46
298.4
4919.05
273.93
114.55
-249.5
3.61
28
5083.52
68.72
299.53
4930.67
301.42
127.87
-273.55
3.44
29
5111.34
71.05
299.71
4940.24
327.53
140.78
-296.26
2.52
30
5139.97
71.19
300.24
4949.5
354.61
154.31
-319.72
0.55
31
5168.74
71.23
300.61
4958.77
381.83
168.1
-343.21
0.37
32
5191.55
71.1
300.64
4966.13
403.41
179.1
-361.79
0.18
33
5201.39
70.91
300.44
4969.34
412.71
183.83
-369.8
0.82
34
5230.77
71.02
300.32
4978.92
440.46
197.88
-393.76
0.16
35
5259.15
71.04
300.25
4988.14
467.29
211.41
-416.94
0.07
36
5288.55
71.1
300.06
4997.68
495.09
225.38
-440.98
0.19
37
5316.52
71.35
299.63
5006.68
521.56
238.56
-463.95
0.51
38
5346.09
71.2
299.57
5016.18
549.56
252.39
-488.3
0.16
39
5375.24
71.26
299.7
5025.56
577.16
266.04
-512.29
0.14
40
5404.36
71.29
299.59
5034.91
604.73
279.68
-536.26
0.11
41
5432.8
71.39
299.61
5044
631.67
292.99
-559.69
0.11
42
5461.85
71.27
299.51
5053.3
659.19
306.57
-583.63
0.16
43
5489.32
70.93
299.32
5062.2
685.17
319.33
-606.27
0.42
44
5519.77
70.25
299.19
5072.32
713.89
333.37
-631.32
0.68
45
5549.22
70.39
299.27
5082.24
741.62
346.91
-655.52
0.16
46
5577.78
70.22
298.99
5091.86
768.5
360
-679.01
0.33
47
5606.74
70.83
299.28
5101.55
794.30
373.33
-701.09
2.44
48
5635.77
70.85
299.28
5111.08
821.71
386.74