【正文】 在更深更惡劣的條件下使用沖擊鉆具和平底鉆頭例如在松軟的角礫巖地層以及地層水侵入量高達16～95m3／h的條件下◇ 降低鉆頭費用 減少所用鉆頭數(shù)量使用便宜的鉆頭 采用合適的工程鉆柱和井眼設計可以獲得上述某些效益不過如果必須租用額外的設備或必須下入較大的套管所消耗的費用可能會超出所獲得的效益在鉆頭之上的某一點將部分氣體分流至井眼環(huán)空這是以最低的費用獲得上述大多數(shù)效益的唯一方法在許多情況下到達鉆頭的氣體流量過多可能會不利于井眼穩(wěn)定產(chǎn)生以下不利影響◇ 環(huán)空井底壓力較高◇ 增加對松軟巖層的沖蝕◇ 增加鉆頭的磨損◇ 降低沖擊鉆具性能只要有足夠的氣體到達鉆頭以最優(yōu)化性能驅動沖擊裝置同時保持必要的能量以凈化底部鉆具組合周圍的環(huán)空其他多余的空氣均無益處而且實際上會減少氣體流體的可用能量在沖擊鉆具中使用節(jié)流器使一部分空氣繞過沖擊鉆具的活塞部分會降低沖擊鉆具的性能不利于利用氣體系統(tǒng)的能量43 井下空氣分流器 DHAD 井下空氣分流器[11]是一根鉆桿或鉆鋌短節(jié) 見圖42 一般在鉆柱上配有兩個噴嘴閥以便將部分鉆柱內的氣體分流至鉆鋌之上的環(huán)空為簡便期間本文中的空氣指所有氣體流體如天然氣脫氧空氣壓縮空氣這取決于應用情況可能有一個或多個這種短節(jié)連接在底部鉆具組合或鉆桿上從短節(jié)處將部分空氣進行分流而非強制注入鉆鋌鉆頭返人鉆鋌環(huán)空就可以在用空氣作為清除鉆屑的主要介質時提高流動效率從空氣分流中所獲得的有利因素能夠提高鉆井性能減少井眼沖蝕這取決于應用情況這種工具可以降低摩擦壓力利用這種能量提高升舉能力降低環(huán)空摩擦壓力可以提高通過沖擊鉆具的壓降從而提高其使用效率圖42 分流器短節(jié)示意圖DHAD不僅可以分流氣體實際上還可以在其所處的環(huán)空內產(chǎn)生文丘里效應44 壓力試驗結果在DHAD以下環(huán)空中所產(chǎn)生的井下壓力波動是柏努利效應造成的在實際鉆井作業(yè)中下人了井底壓力紀錄儀于2004年3月在阿肯色州Franklin縣的1口1524m的井上用三牙輪鑲齒鉆頭鉆進時完成了壓力試驗 用沖擊鉆具和平底鉆頭鉆進時井底壓力裝置所承受的條件非常惡劣 波動壓力也與鉆頭類型無關僅受噴嘴末端內所分流的空氣壓力和噴嘴末端出口處的環(huán)空壓力的影響鉆進期間地層出水量約為8m3／h時井底壓力低于0kPa 表壓 可根據(jù)受下鉆時壓力波動影響的井口壓力來驗證測得壓力應用氣體流體鉆井模型繪制出的壓力曲線可以精確預測帶DHAD和不帶DHAD時的現(xiàn)場地面壓力和井下壓力由此繪制出流速曲線和動能曲線 1 鉆進1372m時的壓力從未超過014MPa的施對壓力 不帶DHAD時該井深處壓力為121 MPa開始鉆進前先循環(huán)氣體時DHAD之下3m處的環(huán)空壓力為009MPa 低于大氣壓力 2 鉆進時井底壓力出現(xiàn)峰值是由于地層中的液相侵入DHAD與鉆頭之間的井眼所造成的如果DHAD之上的地層中含有液相這種情況就會消失 3 從最小鉆桿壓力開始下人DHAD閥以防止閥門振動造成的沉砂45 建議 1 在沖擊錘上使用封閉式節(jié)流器 帶封閉式節(jié)流器的沖擊錘能夠以最高效率運行 2 循環(huán)通過活塞區(qū)的氣體流量不超過沖擊鉆具的額定最大流量 過多的氣體通過沖擊錘會縮短其使用壽命有可能造成鉆頭帶接頭 3 環(huán)空回壓會降低沖擊鉆具的性能 這一回壓可能是由地層水侵的靜水壓或過多氣體循環(huán)通過鉆頭所產(chǎn)生的壓力所造成的 由于所有鉆井作業(yè)中只有10％的井應用氣體鉆井因此沖擊鉆具的作業(yè)人員未能充分地全面了解氣體鉆井技術以便提供這種服務作業(yè)公司的工作人員沒有足夠的時問成為空氣鉆井方面的專家不過工程實踐較少并不是理由[10]氣體鉆井所必需的條件包括以下幾方面◇ 能夠準確預測現(xiàn)場不同情況時井下流動條件下的氣體鉆井模型即能夠預測各種井深下的井徑擴大氣體侵入液體侵入氣體從鉆柱內分流至環(huán)空◇ 便于調節(jié)空氣流量鉆柱幾何尺寸井眼幾何尺寸◇ 井下空氣分流器能夠在最合適的井深將一定量的氣體分流至環(huán)空能夠更有效地利用分流氣體的能量通常情況下采用合適的模型和井眼幾何尺寸能夠獲得令人滿意的經(jīng)濟效益不過在大多數(shù)情況下有必要在底部鉆具組合之上分流一部分氣體能夠利用通常不再受摩擦影響的能量是有益的在地面和井下都能發(fā)現(xiàn)其優(yōu)勢結 論 1 空氣鉆井由于具有欠平衡鉆井的性質所以對于保護低滲透油氣藏來說具有比傳統(tǒng)鉆井方式明顯的優(yōu)勢同時空氣鉆井還具有大幅度節(jié)約鉆頭降低鉆井成本環(huán)境污染小等其他特點 2 使用空氣錘鉆壓小 轉速低采用沖擊旋轉鉆井方式使用大尺寸鉆鋌塔式防斜鉆具防斜效果更加良好．為解決高陡構造防斜打快提供了新思路 3 空氣鉆井工藝技術能夠用于地層不坍塌地層的正常鉆井．針對可鉆性差的堅硬不垮塌地層純空氣鉆井工藝技術能夠大大地提高鉆井機械鉆速．是相同地層常規(guī)鉆井機械鉆速的5 倍以上同時隨著井深的增加提高速度的效果越明顯 4 空氣鉆井是一種高效率的勘探作業(yè)方式．如果地層條件具備進行空氣鉆井作業(yè)的條件應優(yōu)先考慮采用這種方式進行鉆進以提高進尺效率．降低鉆井費用[11]致 謝在論文完成之際我要向導師步玉環(huán)教授表示最衷心的感謝步玉環(huán)恩師在我的學習工作生活上都給予了很多的關心和幫助在我學習及論文完成的各個階段都付出了辛勤勞動使我感激不盡導師的嚴謹治學教書育人的作風使我深受教育和熏陶同導師寬廣的知識面以及在學術領域里極深的造詣都是我終身追求的目標和學習的榜樣從論文的選題到論文的撰寫都凝聚著導師的心血在步老師的指導下我感到自己的理論水平有了很大的提高學到了許多新的東西為我在以后的工作中打下來了扎實的基礎最后向論文中引用到的學術論文科研成果和科技書籍的作者們表示衷心的感謝參考文獻[1] 晃文學林勇國外空氣鉆井鉆頭的研究與應用[J] 石油鉆控技術20012913940[2] 任雙雙劉剛沈飛空氣鉆井的應用發(fā)展[J]斷塊油氣田20061366264[3] 何綸劉榆魏武氣基流體空氣鉆井的應用技術[J]鉆井液與完井液20072491422[4] 劉德勝空氣鉆井在TABNAK氣田的合理應用[J]石油鉆采工藝20032521820[5] Lyons W CGuo DCeidel F A．Air and Gas Drilling Manul[J]．Mcaraw Hall2001．SY／T 56132000．泥頁巖理化性能試驗方法[s][7] 吳仕榮鄧傳光周開吉空氣鉆井地層出水限定值的探討[J]鉆采工藝200629578[8] 林強等．平落0065井空井固井技術初探[J]鉆采工藝200831 1 3l一3248[9] 許期聰劉奇林侯偉等四川油氣田氣體鉆井技術[J]天然氣工業(yè)200727 3 6062[10] 朱江王萍蔡利山等空氣鉆井技術及其應用[J]鉆采工藝200730 2 145148[11] 國外油田工程第23卷第7期 2007．7 2832中國石油大學遠程與教育學院指導教師 職稱 工作單位 對函授網(wǎng)絡 03 級 季 層次專業(yè)學員 所完成畢業(yè)設計論文的評 語 指導教師簽名 年 月 日中國石油大學成人網(wǎng)絡教育學院中國石油大學 學院 系 專業(yè)畢業(yè)設計答辯小組對函授網(wǎng)絡 級 季 層次 專業(yè)學生 所完成畢業(yè)設計論文的結 論答辯評審組成員姓名 職稱 姓名 職稱 姓名 職稱 姓名 職稱 答辯評審組長簽名 年 月 日中國石油大學華東成人 網(wǎng)絡 教育畢業(yè)論文中國石油大學 華東 成人 網(wǎng)絡 教育畢業(yè)論文i中國石油大學 華東 成人 網(wǎng)絡 教育畢業(yè)論文ii27中國石油大學華東成人 網(wǎng)絡 教育畢業(yè)論文3中國石油大學 華東 成人 網(wǎng)絡 教育畢業(yè)論文35圖11 注入壓力與空氣注入量的關系圖12 巖屑含量與空氣注入量的關系