论天然气探井钻井技术研究及应用

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　　摘要：随着我国经济的不断发展，天然气的使用量与日俱增，致使天然气开采的规模不断扩大，随着技术的进步，目前开采天然气相对比较容易，相应的是富含天然气资源的区块变得越来越少。为了满足社会日常生活生产需要，利用先进的钻井技术勘探和开发天然气资源就显得尤为重要，加之我国对环境保护越来越重视，天然气就成为了目前最环保最有效利用的能源，因此这一切都表明天然气目前的不可替代性。当今世界油气资源也已成为了重要的战略性能源，关系到每一个国家安全稳定和综合国力是否强大，所以现在不管是我国还是其他国家都特别重视油气资源的勘探开发技术。本文主要针对天然气钻井技术进行研究，对各种钻井工具的组合优化以及钻井技术的优化在盐池区域天然气钻井过程中的有效应用进行深入分析探讨。
　　关键词：天然气;钻井技术;研究;应用
　　引言
　　随着国家对天然气资源的广泛利用，促使对那些产量大且品质好的油气资源区块开发力度越来越大，相应，这些品质好且产量大的油气资源在常规油气资源中占的比例就会逐渐下降，那么，如何攻破技术难度较大及品质相对较差的盐池区块油气资源就成为本区域开采的重要课题，本文对勘探以及开采的技术进行了具体的分析研究，有力促进所述区域及类似区域的油气资源开采应用技术。
　　一、天然气储量及钻井分析
　　在我国盐池区域油气资源质量较差，且大部分都是低渗透的油气田，在进行勘探以及开采时会耗费大量的成本，而且开采的难度非常之大，主要是因为大多数的油气资源埋藏于干旱的沙漠以及沼泽湖泊还有山区丘陵等复杂的地形之下。据不完全统计，在类似复杂地形之下油气的储量约达到25%之高，其中有约20%油气储量没有探明。地质条件是制约盐池区域油气资源大规模开发利用的重要因素，在勘探时就会有非常大的难度，据了解深度大于三千五百米的储量就达到了百分之四十五以上。
　　当今油气资源开发利用的主要特点是：清洁环保、性价比高，在盐池区块油气资源开发过程中，钻井作业必须充分了解掌握地层情况，这样才能安全高效的发现并开发油气资源。在盐池区块进行开发时，钻井井深多以深井、超深井为主，井型多以定向井为主，在这种情况下，提升钻速对该区域钻井时井下安全和提高勘探开发效率就显得尤为重要。
　　二、盐池区域油气勘探钻井技术分析研究及应用
　　目前，国内外都十分重视油气勘探钻井技术的研究，这对于盐池区域钻井提速有着重要的借鉴作用，且在实际操作过程中，对油气钻井提速技术以及工艺进行了广泛的应用，而且“涡轮钻具+孕镶金刚石钻头”和“螺杆钻具+PDC钻头”复合式的钻井技术有效解决了碎石能量偏低的问题，有效改善了以前的钻井弊端和施工不足等，这样能够更加适合盐池区域的应用，不仅有效加快了钻井的速度，同时有效提高了油气井的勘探开发速度。
　　1.上部地层优先选用螺杆钻具+PDC钻头
　　螺杆马达钻具在研制的时候采用的是莫诺原理研制出来的，它主要是以泥浆作为驱动介质，然后再将流体的动能以及内能转变为机械动能的一种容积式的井底动力钻具系统。这个钻具的主要工作原理就是泥浆在进入螺杆钻具以后，在进口与出口之间形成压强差，这样才能够有效的驱动钻具内的回转机构进行回转，然后再由传动轴以及万向轴将回转轴产生的转速以及扭矩传递到井底的钻头。PDC的钻头主要是利用唇面上的金刚石复合片回转切削来对地层进行破碎的，据了解钻头的回转速度与机械钻速成正比，在选用钻具的时候如果选用的是大功率的就能够有效的提高钻头的效率以及切削速度等等，而且还能够延长钻头的使用寿命，利用这种钻具能够有效的提高工作效率，还能减少下钻的次数等，现在世界各地在使用这种钻具的时候都得到了很好的效果，所以这种钻具也得到了广泛的使用。
　　2.下部地层选用涡轮钻具+孕镶金刚石钻头
　　涡轮钻具在进行制作的时候其中设置了很多组的回转叶片以及固定叶片，而钻具就是通过钻井液流经这些叶片的时候来进行驱动的，这些叶片将速度能以及压力能转化为机械能，从而使钻具带动钻头进行钻井。这种涡轮钻具对泥浆是非常不敏感的，也正是因为这样才能使这种钻具能够长时间在密度较大的泥浆中持续进行工作，这种钻具还有耐高温以及扭矩较大等多种特点。
　　孕镶金刚石钻头在坚硬的岩层进行钻井的时候是以犁削的方式进行破碎的，在高研磨性的岩层中工作的时候是以磨削的方式来进行破碎的，由此也可以看出想要大幅的提高机械钻速就要对钻头的回转速度进行提高，与传统的钻井技术相比，在工作效率方面提升了两到四倍，钻头的使用寿命提升了五到八倍，这种钻具同样也得到了广泛的使用。
　　3.合理使用“四合一”钻具组合
　　这里提到的“四合一”钻具组合是由钻井科技工作者通过多年的工作实践总结出来的一种新技术，这对钻井技术的发展具有跨时代的意义，这套组合在盐池区块中，在防斜打直方面得到了广泛的使用，这套钻具的主要结构就是由单弯螺杆和双扶正器组成的，利用这种钻具组合，好钻头能够一次性完成直井段或者是定向造斜段等，這种钻具的稳方位能力特别好，也正是因为这样才能够充分的保证井深的合格率。
　　4.优选钻井液体系
　　钻井提速的关键就是低密度以及低固相的钻井液，而且由于盐池区域属于西缘冲断带构造，其断层的上下地层是非常容易出现坍塌以及破碎等事故的，这都是因为盐池区域地层太复杂而造成的，“双石层”大都是以伊利石为主，而且是通过裂缝进行发育的，如果受到的泥饼质量太差会严重的影响井下的作业，而且还会对井壁的稳定造成影响，有可能威胁到井下设备作业安全和钻井施工人员的生命安全，通过研究表明在钻井液中加入封堵材料会将泥页岩的渗透性进行有效的降低，这样就能够大大的减小孔隙压力，这样也就是相当于增加了钻井液的密度，由此也可以看出要对钻井液的强抑制性以及封堵性还有低滤性进行强化。
　　5.严防井下事故，加强技术管理
　　在钻井施工作业过程中，要定期的对钻具进行倒换，使钻具的受力部位得以改变，只有这样才能够有效的防止钻具长时间工作出现疲劳失效，并且在钻井作业期间要时刻关注泵压的变化，这样才能有效防止钻具发生刺裂或断裂。而且必须要将探伤规定进行严格落实，在每趟起钻作业时都要进行探伤，一旦钻具或者是钻头工作时间超过了两百个小时必须进行强制更换，这样才能保证钻井的有效正常运行。为了能够有效提高探伤作业效果，对各作业环节的考核进行严格加强。
　　同时，要加强巡井监控，高度重视可能发生复杂事故的关键技术环节，若一旦发生，必须要提出书面指令，然后再对问题进行有效整改，保障问题得到充分解决，确保井下的安全作业。
　　四、结束语
　　对于天然气勘探开发提速是各个国家都关注的重点，这对日常生产生活是有着直接影响的，而且对我们国家经济进一步发展也是至关重要的，如果天然气钻探技术能够不断创新发展，将会为天然气高效开采提供保障，同时也为国民经济快速发展打下坚实基础。
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　　作者简介：杨强，男，1981年8月29日出生，毕业于西安石油大学，硕士研究生学历，现就职于延安能源化工（集团）有限责任公司，中级工程师职称。
　　（作者单位：延安能源化工（集团）有限责任公司）
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