深井鉆井提速技術難點分析及對策

張忠新

【摘? 要】鉆井技術在地下資源的開采過程中起著非常重要的作用，但是現在科技技術仍不成熟，在很大程度上限制了我國鉆井技術的發展。目前我國在油氣開采方面仍然采用的是淺井鉆井的科學技術，但是現在由于資源的快速消耗，淺井鉆井技術已經無法滿足我國對資源的需求，急需深井鉆井技術來彌補這一缺陷。本文將對深度鉆井技術進行探究。

【關鍵詞】深井鉆井，提速技術，難點分析，對策

隨著經濟的快速發展，世界對資源的消耗越來越大，傳統的開采技術已經無法滿足人類現如今對資源的需求，因此世界需要加快對資源開采技術的研究。我國正處于快速發展階段，對資源的需求越來越多，而國內生產的資源無法滿足國內的需求，對外部資源的依賴越來越大，這樣的資源環境嚴重影響國家的資源安全，因此，我國應該提高國家的開采技術來應對可能出現的緊急情況。但是我國地形較為復雜，大多數資源都分布在隔壁，盆地和山地，這種地勢情況增大了開采的難度，對開采的技術要求非常高，嚴重影響了我國資源的開采能力，若想提高我國資源開采能力，就需要提高我國深井鉆井技術。

1.深井鉆井技術遇到的難題

1.1鉆頭硬度不足

隨著地層深度的加深，地下的壓力越來越大，所對應的地層的密度也逐漸增大，其硬度也會隨著深度的增加而增大，而地下的能源都埋在較深的地下，其對應的土層硬度也是非常的大，當鉆頭鉆到較深的地下時，如果一個鉆頭的硬度不足，就會在鉆井的過程中而出現損壞，那就無法將開采儀器伸進油層，就無法達到開采的目的。傳統的淺層開采技術所用的鉆頭，已經無法滿足在未來的開采需求。

1.2溫度問題

隨著鉆井的深入，地下的溫度越來越高，一般情況下溫度將達到150℃以上，這種溫度條件下，很多材料可能會因為溫度過高而產生變形，井下作業的橡膠材料會因為高溫而快速老化脫落，脫落的材料將會在井內積壓，就可能會導致井眼堵塞，進而影響開采的速度，另一方面溫度的升高也會降低了鉆頭在鉆井過程中的速度，增加了鉆頭頂部的壓力，并且在高溫和土層壓力的雙重作用下，鉆頭可能會出現嚴重的損傷。

1.3鉆柱強度不足，易扭曲。

隨著鉆井深度的加深，鉆柱也隨之加長，當鉆柱長度達到一定程度時，地層輕微的變化就可能會引起鉆柱的扭曲甚至產生斷裂現象，這嚴重影響了開采的進度。另一方面扭曲的鉆柱其抗性也會大幅度降低。隨著地層的加深，地下壓力越來越大，扭曲的鉆柱就可能會因為抵抗不住地下的巨大壓力而出現損壞，不但影響鉆井的速度，而且不利于資源的開采。

1.4我國地勢復雜

我國的資源分布較為散亂，大多數分布在沙漠戈壁，盆地和山地，而多樣化的地形，對鉆頭的需求也有較大的差別。這種復雜的地形，導致申請在作業時機械鉆井平臺的鉆井速度較慢，地下的結構也千差萬別，在一定程度上影響了鉆井的速度。在鉆井工作時，經常會因為撒鹽頁巖，泥巖火山巖等巖石而形成鉆頭的泥包現象，很容易造成鉆頭的速度下降，堵塞和卡頓等故障嚴重影響深井作業。

1.5深井段長裸眼井壁易失衡

井壁的穩定性是鉆井技術順利實施的根本保障，也是世界上公認的一大難題之一。在深層作業時，井眼可能會出現不穩定的現象，對施工的正常進行影響較大。研究者發現，井眼失衡現象往往會多次出現在一個鉆井當中，經常會出現卡鉆，堵塞等現象，井眼的失衡原因，大多數是井壁巖的測壓力大于鉆井液的液壓，從而造成井壁巖的塌陷，甚至導致卡鉆等復雜的事故，對鉆井的進度影響較大，另一方面地下溫度較高，也可能會因為熱脹冷縮的原因而造成地下巖石的膨脹，膨脹的巖石會擠壓鉆井，如果鉆井的抗壓能力不強，就可能會引起鉆井管的破裂。

1.6漏失層段多且分布廣

地層斷層等多種因素的影響，進一步增大了深層鉆井在作業時事故的發生率。根據專家所研究的數據顯示，深井的每一段，都可能存在漏失現象，且漏失在每一層中都有可能存在，并且分布廣泛，漏失現象一旦發生，就會造成很大的經濟損失和人員的傷亡，對整個施工過程會產生很大的影響，甚至有可能出現井噴現象，再加上因為漏失的影響造成管道變得狹窄，從而影響了管道運輸的速率，從而增大了整個開采過程中的成本。

2.深井鉆井技術分析

2.1根據地層的結構來改善鉆頭的類型

我國地勢較為復雜，而且大多數資源都存放在較深的底下，我國每一段的地勢情況都有較大的差別，地下結構也不盡相同，在進行深層鉆井之前，可以初步的對地層結構進行分析，根據分析的結果來制定出一套合理的施工方案，根據地層結構來選出合理的鉆頭，如果地層結構較為復雜或者地層較為堅硬，可以選擇較為堅硬的鉆頭進行深層鉆井，另一方面，合適的鉆頭可以減少事故的發生率，降低施工的風險，在一定程度上，可以避免很多不必要的損失，有利于降低整個施工過程中的成本，施工人員也得到了較好的防護。

2.2對深層鉆井平臺的鉆頭進行隔溫處理。

所以這鉆頭的深入，地下的溫度越來越高，淺層的鉆頭顯然不適應深層的高溫。溫度過高可能會導致鉆頭周圍的一些橡膠材料出現老化和脫落，這些老化脫落的材料可能會導致鉆井出現堵塞等現象，很不利于整個施工的正常進行。在施工之前需要對深層鉆井的鉆頭進行隔溫，可以使用一些耐高溫材料對鉆頭進行包裹，形成一個隔溫結構，這樣就可以避免因為高溫影響而對鉆頭的損傷，降低事故的發生率。

2.3提高鉆柱的抗壓能力。

隨著鉆頭的深入，地下的溫度和密度逐漸增大，因為溫度和密度以及地下壓強的影響，地下稍微一點的變動都可能會引起鉆柱周圍一些土層的松動，由于土層之間不斷擠壓，再加上土層較為堅硬，就有可能引起鉆柱的扭曲或斷裂。如果鉆柱的抗壓能力不能到提升，在資源的開采過程中就可能會出現鉆柱的扭曲現象，甚至會出現石油氣井噴的現象，嚴重影響整個開采過程，因此這個問題非常需要解決，在開采前應該對靠近鉆頭附近的鉆柱進行抗壓處理，以防這種問題的出現，來提高整個開采過程的安全性。

2.4預防和處理井漏和卡鉆現象。

對于淺層出現的井漏井噴現象，我們可以將，經常出現井漏現象的位置進行處理，可以用一些高密度的材料來填充經常出現問題的位置，來預防這個問題，另外可以用一些方法來增加土層的流動性，防止因土層過硬而引起鉆管的斷裂現象。

2.5可以采用一些高分子材料來加固零件

比如可以采用一些高效的PDC鉆頭復合材料，這種材料如果應用到鉆頭上，不但可以提高鉆頭的抗壓，抗溫能力，還可以提高鉆頭的硬度，對于較深層的地層來說，PDC鉆頭能夠很好的適應深層地層的環境，在一定程度上可以提高開采的成功率。

結束語：

深層鉆井技術對我國的資源戰略非常重要。傳統的轉頭存在著硬度過低材料易脫落等特點，嚴重影響整個鉆井過程，對資源的開采非常不利，因此在資源開采前，需要對鉆頭進行加固處理，以防止因為土層硬度較大而出現的損壞現象。另一方面鉆柱也會因為地層的變化而出發現損壞，可以采用一些高密度材料進行加固，或者來提高鉆柱的韌性。

參考文獻：

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[3]深井、超深井鉆井提速技術難點及對策[J]. 中國石油和化工標準與質量，2019，039（010）：101-102.

（作者單位：中石化勝利石油工程有限公司西南分公司）