鉆井的基本技術(shù)問題

2019-04-22

一、提高鉆速問題


盡管井有各種各樣的類型,但所有的井在鉆進過程中都將遇到相同的技術(shù)問題,我們稱之為基本技術(shù)問題。概括起來有五個方面。

提高鉆速的本質(zhì),是高效破巖,快速形成井眼。鉆速提高,就意味著鉆井周期縮短,鉆井成本跟著下降。所以,如何不斷地提高鉆速,這是鉆井技術(shù)發(fā)展的永恒主題之一。


高效破巖的首要條件是要有與地層巖石相匹配的高效鉆頭。其次,要給鉆頭供給足夠的用于破巖的能量,以及合理的鉆進參數(shù)。第三,要有高效的清洗井底和攜帶巖屑技術(shù),及時地把鉆碎的巖屑沖離井底并運送到地面上來。從鉆井技術(shù)誕生以來,人們就是沿著這個思路,不斷地進行研究和革新,使鉆速不斷提高。


二、井壁穩(wěn)定問題


井壁上的巖石,在井眼鉆出之前是在周圍巖石的高壓作用下,處在靜力平衡狀態(tài)。在井眼鉆出之后,井壁巖石的一側(cè)失去了原來巖石的壓力支撐,另一側(cè)貝}J仍保持著原來的壓力。于是,井壁巖石處在不穩(wěn)定狀態(tài)。


井壁巖石不穩(wěn)定的首要因素是地層巖石的特性。脆性的或膠結(jié)不好的巖石,將發(fā)生掉塊坍塌,使井眼擴大,形成“大肚子”。塑性地層在地層壓力作用下,將向井眼內(nèi)流動,使井眼縮小,形成“細脖子”。


導(dǎo)致井壁不穩(wěn)定的第二個因素,是鉆柱和鉆頭在井眼內(nèi)的運動。鉆柱的旋轉(zhuǎn),將對井壁產(chǎn)生劇烈的碰撞和切向摩擦;起下鉆和劃眼過程中鉆頭和鉆柱的軸向運動,將對井壁巖石產(chǎn)生軸向摩擦和刮擦。


第三個因素是鉆井液中的水與井壁巖石相互作用,會使一些井壁巖石(例如泥頁巖)水化膨脹,或者造成井眼縮小,或者因水化而強度降低,導(dǎo)致井壁坍塌。塑性地層產(chǎn)生縮徑,造成井壁不穩(wěn)定。此外,地層被鉆開后,鉆井液的濾液進入地層,引起地層孔隙壓力增高,巖石強度降低,加劇了井壁不穩(wěn)定性,另一方面一些地層遇鉆井液發(fā)生水化膨脹


高效破巖的首要條件是要有與地層巖石相匹配的高效鉆頭。其次,要給鉆頭供給足夠的用于破巖的能量,以及合理的鉆進參數(shù)。第三,要有高效的清洗井底和攜帶巖屑技術(shù),及時地把鉆碎的巖屑沖離井底并運送到地面上來。從鉆井技術(shù)誕生以來,人們就是沿著這個思路,不斷地進行研究和革新,使鉆速不斷提高。


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