【正文】 井技術(shù)是指在鉆井過程中，能夠精確控制井筒環(huán)空壓力剖面、有效實(shí)現(xiàn)安全鉆井的鉆井技術(shù)。所有的現(xiàn)代油氣井鉆井技術(shù)均包含鉆壓鉆井技術(shù)，明確這一概念，對組織實(shí)施和研究發(fā)展這一技術(shù)至關(guān)重要。 畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 水平井鉆頭鉆壓加載器設(shè)計 摘 要對水平井鉆壓鉆井的關(guān)鍵技術(shù)、理論基礎(chǔ)及多學(xué)科的交叉特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，指明了旋轉(zhuǎn)鉆井的發(fā)展趨勢與內(nèi)在動力，并對21 世紀(jì)油氣鉆井技術(shù)進(jìn)行了展望。分析表明，高壓高溫鉆井、深井超深井鉆井、特殊工藝鉆井及三維可控與可視化鉆井技術(shù)將是21世紀(jì)最重要的和最具發(fā)展前景的鉆井技術(shù)系列。指出鉆壓鉆井技術(shù)的應(yīng)用范圍應(yīng)包括過平衡鉆井、近平衡鉆井、欠平衡鉆井、精細(xì)控壓鉆井及自動(閉環(huán))鉆壓鉆井。現(xiàn)在鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢是：向信息化、智能化方向發(fā)展；向多學(xué)科緊密結(jié)合、提高油井產(chǎn)量和油田采取率方向發(fā)展；向有效開采特殊油氣藏方向發(fā)展。對控壓鉆井技術(shù)下步發(fā)展方向提出了建議，并指出未來控壓鉆井技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是在鉆井過程中，能夠自動隨鉆監(jiān)測環(huán)空壓力訓(xùn)面，反饋至地面后能自動調(diào)整流量和回壓等控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)空壓力的閉環(huán)監(jiān)測與控制。旋轉(zhuǎn)鉆井在20 世紀(jì)初就已經(jīng)問世，迄今，它仍作為油氣工業(yè)一種最主要的鉆井方法而被廣泛采用。20世紀(jì),70 年代末期出現(xiàn)了PDC 鉆頭，這是鉆井領(lǐng)域一個明顯的進(jìn)步標(biāo)志；進(jìn)入80 年代，相繼出現(xiàn)了隨鉆測量WMD儀器、可控井下馬達(dá)以及水平井鉆井技術(shù)等； 90年代，隨鉆測井LWD和隨鉆地震SWD等先進(jìn)的測量技術(shù)不斷投入商用，大位移井和復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井技術(shù)，以及連續(xù)柔管技術(shù)等得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。 控壓鉆井技術(shù)的定義控壓鉆井技術(shù)可定義為：在油氣井鉆井過程中，能有效控制井筒液柱壓力面，達(dá)到安全、高效鉆井的鉆井技術(shù)，簡稱CPDT(controlled pressure drilling technology)。過平衡鉆井、近平衡鉆井、欠平衡鉆井、精細(xì)控壓鉆井和自動(閉環(huán))控壓鉆井中均包含控壓鉆井技術(shù)。過平衡鉆井鉆井液密度的確定一般以裸眼井段最高的地層孔隙壓力梯度為基準(zhǔn)，再增加一個附加值。鉆井過程中，井筒液柱壓力、環(huán)空循環(huán)壓耗(鉆井液循環(huán)時的環(huán)空流動阻力)、井口回壓、循環(huán)過程中產(chǎn)生的壓力波動(如激動壓力、抽吸壓力、侵入井內(nèi)地層流體引起的壓力波動)的總和為井底壓力，即：PL=PM+PA+PT+PAF式中，PL為井底壓力，MPa；PM為環(huán)空液柱壓力，MPa； PA為環(huán)空循環(huán)壓耗，MPa；PT為井口壓力(套壓)，MPa；PAFf為環(huán)空循環(huán)壓力波動，MPa。如果井底壓力小于地層孔隙壓力，其壓差為負(fù)，為欠平衡鉆井狀態(tài)。 近平衡鉆井技術(shù)的定義近平衡鉆井技術(shù)是指，在油氣井鉆井過程中，井筒液柱壓力接近地層孔隙壓力(有時甚至低于地層孑L隙壓力)，正常鉆進(jìn)情況下，井底壓差范圍從O(包含O)至過平衡規(guī)定正壓差的下限，并能有效實(shí)施安全鉆井的鉆井技術(shù)，簡稱NBDT(nearbalanced drilIing technology)。但是，在近平衡鉆井概念上，井底壓差應(yīng)始終為正壓差。 按鉆井工藝及循環(huán)介質(zhì)的不同，可將欠平衡鉆井分為氣相欠平衡鉆井、氣液兩相欠平衡鉆井、液相欠平衡鉆井、全過程欠平衡鉆井4大類。全過程欠平衡鉆井技術(shù)是指，從欠平衡鉆井井段開始至鉆井完井結(jié)束前，施工過程中鉆進(jìn)、起下鉆、取心、中途測井和完井(如欠平衡下篩管、下油管等)均在井底欠平衡狀態(tài)下完成。前兩種方式目前從技術(shù)上均可以實(shí)現(xiàn)，并已有現(xiàn)場成功的案例。即水泥漿液柱壓力小于地層孔隙壓力(嚴(yán)格講水泥漿井底壓力小于地層孔隙壓力)時才能稱為欠平衡固井。危害后期儲層改造作業(yè)，在保證固井質(zhì)量的“穩(wěn)、居中、替凈、密封”八字方針中，“壓穩(wěn)”是關(guān)鍵，而壓穩(wěn)又勢必造成過平衡狀態(tài)。目前解決此問題的方法主要有3種：一是采用裸眼完井或篩管完井(采用非透式篩管)；二是采用特殊封隔器；三是研究“類似凍膠技術(shù)”，使凍膠隔層起到封隔防竄的目的(但儲層的固井質(zhì)量仍會存在問題)。精細(xì)控壓鉆井可以用于過平衡鉆井、近平衡鉆井，也可以用于欠平衡鉆井。進(jìn)行精細(xì)控壓鉆井井底壓差控制范圍可大可小，但控制精度必須很高，能精確、有效控制起下鉆、開泵等環(huán)節(jié)的壓力，使井底壓力始終接近地層壓力。但在窄安全密度窗口下，如不進(jìn)行隨鉆井底環(huán)空壓力測量，在多相流情況下，以目前多相流流動規(guī)律研究現(xiàn)狀，難以實(shí)現(xiàn)真正的精細(xì)壓力控制。自動(閉環(huán))控壓鉆井是精細(xì)控壓鉆井技術(shù)發(fā)展的最終目標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，除專用設(shè)備和工具要過關(guān)外，最關(guān)鍵的是研制APWD、研究多相流流動規(guī)律。隨著隨鉆檢測技術(shù)、環(huán)空水力學(xué)技術(shù)、鉆井儀器儀表、高壓力級別旋轉(zhuǎn)防噴器設(shè)備研制等方面的發(fā)展和進(jìn)步，一定能實(shí)現(xiàn)自動(閉環(huán))控壓鉆井技術(shù)。2級：鉆井作業(yè)安全，無噴、漏、塌等異常情況，為提高鉆井速度而采用的近平衡鉆井。4級：最大關(guān)井壓力低于旋轉(zhuǎn)防噴器額定工作壓力下進(jìn)行的欠平衡鉆井作業(yè)或精細(xì)控壓鉆井作業(yè)，但是設(shè)備失效后可能會產(chǎn)生直接的嚴(yán)重后果，啟動預(yù)先設(shè)計的應(yīng)急預(yù)案無把握，有風(fēng)險的鉆井作業(yè)。一般不建議實(shí)施5級控壓鉆井，實(shí)施4級控壓鉆井前應(yīng)進(jìn)行充分的風(fēng)險評估。欠平衡鉆井技術(shù)在國外經(jīng)過幾十年的發(fā)展已基本成熟配套，國內(nèi)近幾年發(fā)展迅速，也已步入世界先進(jìn)水平行列。自動(閉環(huán))控壓鉆井技術(shù)國內(nèi)外均有待于在多相流理論、配套裝備、工具、儀表儀器和軟件開發(fā)等方面研究和發(fā)展。為促進(jìn)鉆井技術(shù)的發(fā)展，有必要結(jié)合試驗(yàn)研究，尋求鉆井技術(shù)突破。斯倫貝謝、威德福等公司也研制出了APWD類似工具。NDS可以及早發(fā)現(xiàn)井下復(fù)雜情況與事故發(fā)生的預(yù)兆，及時采取措施，預(yù)防井下復(fù)雜情況與事故的發(fā)生。 井下隨鉆診斷系統(tǒng)(DWD) 美國開發(fā)的井下隨鉆診斷系統(tǒng)(diagnostics while drilling，簡稱DWD)，能隨鉆測量井下溫度、壓力、鉆頭鉆壓、鉆頭扭矩、井斜角、方位角和地層參數(shù)等；其隨鉆測量工具、高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、鉆井分析軟件等將井下地層、鉆井狀況與地面數(shù)據(jù)實(shí)時聯(lián)系起來，優(yōu)化指導(dǎo)鉆井作業(yè)，以達(dá)到提高鉆速，獲取最佳鉆井效果的目的。其最大好處是節(jié)省鉆機(jī)時間，特別適合海上鉆井平臺，能