測試技術在鉆井工程中的應用探究

盧澤眾

摘要：鉆井工程是一個復雜的過程，其鉆井直徑的大小和深度不盡相同，例如鉆井的用途或是礦產的埋藏深度等，而鉆井的質量受很多因素影響，所以在施工過程中對于各種條件要進行了解和掌握，這就需要測試技術加以配合，從而對影響鉆井的客觀因素進行測試和研究，本文就測試技術在鉆井工程中的應用進行分析和探討，為鉆井工程的發展提供良好的支持。

關鍵詞：測試技術；鉆井工程；應用

隨著科學技術的不斷發展，鉆井技術也在不斷革新，對于鉆井工程而言，為了提高鉆井工程的進度和質量，施工過程中需要結合很多測試技術，例如鉆井巖屑適時測定技術、深部地應力測試技術、地層壓力測試技術、深水鉆井測試等，在施工過程中，將測試技術于鉆井工程融合，使得測試的大數據有效提高鉆井工程的效率，也能在很大程度上減少鉆石事故的發生，并有效提高鉆井工程的成本，從而提升經濟效益。

1 鉆石巖屑適時測定技術

1.1 鉆石巖屑適時測定技術的基本原理

巖屑波速測試系統是根據巖屑厚度和超聲波從發射探頭到達接收探頭的時間對該巖屑的聲波速度進行測試，根據巖屑的聲波速度來預測巖石的力學特征，從而確定巖石的動態彈性系數，例如楊氏模量、體積模量和泊松比等。而巖屑的微硬力測試則是在一定形狀的壓頭作用之下，利用記錄壓力繪制深度曲線和極限破碎載荷分析來完成。

1.2 巖屑適時測試技術儀器和方法

1.2.1 儀器的組成

巖屑波速測試系統主要由聲波發射器、示波器、接受儀以及聲波探頭組成，中心的頻率為5MHz，聲波探頭直徑為3mm。測量時將巖樣放在兩個探頭中間，超聲波從一個探頭發出然后經過巖樣被另一個探頭接收，測定時間差，根據巖樣的厚度計算巖屑的波速。而巖屑的微硬度測試儀則由壓頭、支架、鉆屑夾持架、位移紀錄計以及精密壓力計等組成。儀器用有機玻璃和不銹鋼標準試件進行標定。

1.2.2 測試方法及步驟

首先，進行巖樣的準備工作，在巖屑研磨制備過程中應該注意將巖屑樣本的兩個面磨出一定的平行度和平面度，厚度大于1mm，厚度越大，其測試的精密度越高；其次，進行波速測試，在測試時，要注意將凡士林將巖樣和探頭進行耦合，并施加一定的力，確保探頭和巖屑的良好接觸，提高測試的準確度；然后進行微硬度測試工作；最后進行數據的處理工作。

1.3 巖屑適時測試技術的評價

鉆井巖屑的波速測試結果和巖樣的結果較為一致，準確度較高；巖屑測試實驗不僅可以在實驗室進行，還能拓展到鉆井施工場所進行實地測試，更為方便性和實效性較高；但在井場使用時，不同深度的巖屑混雜情況有所不同，需多加注意進行識別，從而減少測定結果的誤差；壓頭的形狀以及尺寸、加載速率和巖樣的制備等多種因素會對結果有影響，應對巖石的制備和試驗過程嚴格要求，達到其標準化。

2 深部地應力測試技術

油氣藏開發中費用最高的工程項目是鉆井，而深部地應力結合測試技術以及地理坐標對井壁穩定性的測定系統，能夠對鉆井的不同方位和井壁的穩定性進行系統而全面的分析，從而對鉆井的泥漿密度、斜度井以及水平井方位和叢式井平臺進行有效的優化，可有效的降低鉆井安全事故和鉆井工程的成本，提高鉆井工程的安全性和經濟效益。

2.1 深部地應力測試技術相關內容

深部地應力的測量是一個較為復雜的過程，其具有一定的特殊性和復雜性，使得其測試結果的可靠性被人們較為關注。為了提高其測試結果的可靠性，目前結合多種測試方法進行綜合研究，進行對比分析確定結果。而且每類測試技術都有幾種具體的測試方法（見下表）。

巖心地應力測試技術測井資料地應力分析技術水力壓裂地應力測試技術

差應變（DSC）巖石波速各向異性（CVA）Kaiser效應巖石古地磁測試非彈性應變恢復（ASR）巖心鉆井誘導縫鉆井誘導縫

井孔崩落微壓裂地應力測試技術水力壓裂曲線分析

2.2 地應力在鉆井工程中的應用

2.2.1 地應力與鉆井井壁穩定性

由于鉆井井孔使得原有的地應力失去平衡，從而引起井壁產生應力集中的現象，這很可能導致井壁的不穩定。而鉆井井孔穩定性這一問題是十分復雜的，受很多因素的影響，例如原地應力狀態、巖石膠結程度、巖石力學性質、巖石的化學組成、巖石的孔隙流體壓力、鉆井液的物理和化學性質、鉆井工作狀態以及井筒中鉆井液流動狀態等。

2.2.2 井壁力學穩定性分析

通過測定技術對井壁應力進行仔細的測量和研究，利用井壁力學穩定性分析模型和分析的軟件，可以詳細的得出是否利于鉆井工程，還能預測在后期開發過程中套管是否易于變形和損壞。

3 深水鉆井測試

隨著深水鉆井技術的不斷發展，人們越來越關注井筒的完整性，對于深水鉆井井筒完整性問題的研究，目前主要是關于測試以及生產過程中套管環空圈閉壓力增加從而導致的套管破壞和損壞的問題，在此對測試進行簡要介紹：

3.1 井筒的完整性

深水井在測試過程中井筒傳熱過程較為復雜，其中的高溫測試熱流體從井眼底部向井口流動，在流動的過程中，熱量通過周圍的套管、環空以及水泥環傳遞，從而改變周圍介質的溫度，產生熱應力。但由于溫度變化會產生熱脹冷縮，若膨脹力比井口剪切銷釘所能承載的力大，則會損壞井筒。

3.2 影響測試的因素

首先，水泥漿返高對測量的影響最大，所以，水深固井施工時要將導管及表層套管之間的環形空間用水泥全部填充，以減小其影響；再者，溫度對測量也有影響，主要是因為溫度改變膨脹力。

4 總結

總之，鉆井工程中的測試技術對于整個工程來說非常關鍵，而且測試的方面較為廣泛，測量方法也有很多，應結合各優點采取聯合使用，共同分析，以使最終數據較為可靠，在提升鉆井工程進度的同時，提高其安全性和經濟效益。

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