導語：如何才能寫好一篇鉆井技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1.1以鉆井工程定額為計價依據的結算方式。

在鉆井工程全面完工，交井驗收合格以后，依據完鉆井深度，井筒所下套管的規格及尺寸，是否存在鉆井工程質量等完井數據資料，按不同井型、井別，是否冬季施工，區分鉆前、鉆井、固井，分類別按不同子目套用相應區塊的鉆井工程定額的計價形式，來計算其每口井的鉆井工程費用。采用以鉆井工程定額為計價依據的結算方式，可操作性強，結算工作速度快，不存在扯皮現象；但定額子目涵蓋不全，不能完全滿足特殊區塊特殊鉆井結算的需要。

1.2雙方協商定價的結算方式。

針對特殊區塊的特殊井，在現有鉆井工程定額子目涵蓋不全無法按鉆井定額正常結算的情況下，甲乙雙方采用協商定價的結算方式。這種協商定價是由甲乙雙方各相關部門的領導和概預算管理人員，根據鉆井實際施工工作量，參照鉆井部分定額，經過雙方多次反復談判協商，最終達成共識。例如，2007年興古7區塊有12口井均采用這種協商定價的方式結算。采用這種結算方式，往往易發生甲乙雙方的扯皮現象，在結算時間非常緊張的情況下，結算工作遲遲不能落實，把問題都留到最后。不利于單井結算資料的形成，無法分析單井相關費用的構成，給一些資料統計和歸檔工作帶來困難。

2以鉆井工程定額為計價依據結算方式存在的問題

2.1現行興隆臺油田的鉆井工程定額

只有開發井子目，而沒有評價井子目，其井別類型不全面，使評價井和滾動開發井投資控制無據可依。

2.2現行興隆臺油田定額鉆井周期對應的井深最深開發井為3000米（水平井定額只有2700米），而該區塊的實際完鉆井深為大多數為4000~5000米，有的井已達到5400多米，均遠遠超出該定額井深。

2.3鉆井定額的泥漿費用

其定額含量是按三開井小井筒考慮的，而實際所鉆井的井身結構為四開井，大井筒。以興古7-H3井為例，其定額為276元/米，井深4052米，其定額消耗為111.84萬元，而實際消耗為619.42萬元，相差507.59萬元。

2.4鉆井鉆頭，現行定額鉆頭含量很低。

僅以興古7-H3井為例，定額僅為14.13元/米，以井深4052米，其定額鉆頭費用為5.73萬元，而實際消耗鉆頭為27只，約為198萬元，相差192.27萬元，定額含量嚴重不足。

2.550D、70D鉆機，沒有與之相應的定額，也沒有可以參考的子目項。

近兩年，隨著鉆井技術的不斷進步，鉆井進尺越來越深，有的井已超過五千多米，鉆井工藝越來越復雜，原來的ZJ32、ZJ45小鉆機承載負荷滿足不了新鉆井工藝要求，并存在不安全因素，因此50D、70D鉆機應用越來越多。

3對建立健全與勘探鉆井工程技術水平相適應的定價和結算機制的幾點意見

3.1完善現行鉆井工程定額，確保鉆井結算有據可尋。

在保證現行定額相對穩定的前提下，適當編制鉆井工程定額補充估價表，建立健全科學合理的鉆井工程結算計價依據，提高鉆井結算工作速度，避免在結算時互相扯皮現象的發生。

3.2引入競爭機制，以完全承包方式進行鉆井結算。

引入競爭機制，以招投標方式，通過競爭優化施工隊伍，公平合理的確定鉆井工程造價。這種承包方式就是，經過前期仔細認真的測算，以不同的區塊、井別、井型、井深、鉆機型號來確定不同的承包費用。

3.3采用“日”費制與其它費用相結合的結算辦法。

根據鉆井工程日費定額，按鉆井天數計算，再加上鉆頭、泥漿、柴機油、套管等主要材料費用；對鉆前費用、固井費用均按固定費用計取；同時根據鉆井設計確定鉆井的難易成度，另加風險金，最終確定該井的全部鉆井工程費用。

4按鉆井工程定額結算時應注意b的主要事項

4.1鉆井周期的確認。

對于探井、滾動控制井、開發井，以及水平井、定向井，應按不同井別、井型嚴格加以區分、區別。對超深部分周期的確認，應盡可能的做到公平、合理。

4.2鉆機型號的確認。

鉆機型號越大，所需要的費用就越高，因此在結算時要認真核實該鉆井的鉆機型號，嚴格按照定額來執行。

4.3對套管尺寸及長度的確認。

一口井的套管費用在鉆井工程中占有很大的比例，因此在結算中要認真按照該井井史核對每口井各層所下套管的規格、型號以及套管的長度。

4.4對現場簽證的復雜情況的確認。

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論文關鍵詞：空氣鉆井,漏失,應用,效果,裂縫性地層

前言

普光氣田陸、海相地層復雜，深處的碳酸鹽巖裂縫性氣藏普遍存在多產層、多壓力系統、高壓、高含硫以及高陡構造，而且地層可鉆性低、井眼穩定性差。噴、卡、漏、塌、斜、硬、毒（H2S）等復雜情況相對集中，斷鉆具、套管磨損等鉆井難題多，造成鉆井施工投入高，機械鉆速和生產時效很低，周期長、難度大、風險大。采用空氣鉆井技術、空氣霧化鉆井技術和氮氣鉆井技術，極大的提高了鉆井速度，解決了鉆井周期長的難題，安全快速鉆穿陸相地層，鉆井工藝上取得了重大飛躍。

1 空氣鉆井技術

1.1 空氣鉆井工藝流程

空氣鉆井工藝是以空氣為工作對象,用空壓機對空氣先進行初級加壓,然后經過增壓機增壓后打入井中,最后完成攜帶巖屑的任務,具體流程見圖1和圖2。

圖1 空氣鉆井工藝流程圖

圖2 空氣鉆井循環方式圖

表1 空氣鉆井主要設備一覽表

 

序號

名稱

型號

參數

數量

1

增壓機

FY400

74m3/min  15MPa

3臺

2

空壓機

XRVS 976

27.5m3/min  2.5MPa

10臺

3

膜制氮

NPU3600-95

60.0m3/min  2.2MPa

1臺

NPU1800-95

30.0m3/min  2.2MPa

1臺

C5551-3600

60.0m3/min  2.2MPa

1臺

4

霧泵

 

 

1臺

5

方鉆桿

/

5¼″

1根

6

滾子方補芯

/

5¼″

1個

7

地面配套管匯

 

/

2套

8

旋轉控制頭

FX35-3.5/7.0

/

2套

9

排砂管線

/

/

2套

10

可燃氣體監測儀

/

/

4個

11

空氣呼吸器

/

/

4個

12

H2S監測儀

/

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關鍵詞：培訓；培養；專業技術人員

一、專業技術人員存在問題

（一）現場經驗不足，處理復雜情況能力有待提升

近兩年公司強化人才強企戰略，青年技術人才培養力度大，提拔調整頻繁，多人提拔到管理崗位上，其余資歷老一點的優秀青年技術員也都在重點崗位上，另外，公司近幾年選派了較大比例的優秀大學生開拓海外市場，現在國內鉆井隊中，僅有5名工程師是2008年以前分配的，其中有2人是中專生，其余井隊的主要技術員是2010年分配的大學生，技術人員出現了斷層，工作時間短，導致工作經驗嚴重不足，遇到復雜情況不能及時處理。

（二）技術創新能力不足，綜合技術水平有待提高

公司開展“技術創新成果評審”活動以來，很好的激發了一線技術人員創新積極性，2009年至今共收集技術創新成果400余篇，從論文上報數量上看，是逐年遞增的，從論文質量上看，是不斷提高的。但是，通過對上報的技術創新成果綜合分析，技術人員仍然存在三方面的問題，一是技術人員創新意識還有待提高，根據《技術創新管理規定》技術人員每季度應上報創新成果，但實際上每次評審前都需要辦公室一再督促提醒，二是技術人員創新思路還不清晰，多數上報的技術創新成果是對口井、鉆井工藝的總結，技術創新首先就是在于對已有的技術進行全面分析、梳理的基礎上。三是技術人員的綜合技術水平有待加強。通過一年的技術工作分析，基層專業技術人員在技術監控上還有盲點，在技術措施的執行上還有欠缺，導致技術人員不能及時發現問題。

（三）自主學習意識不強，理論聯系實際能力有待加強

主要表現為四方面：1.業務理論學習意識不強。公司利用一切機會組織技術培訓班，致力于提升技術人員的業務素質，但是專業技術理論學習是一個不斷積累的過程，主要還是要依靠平時的學習積累，部分技術人員忽視了日常的學習，主要體現在技術比武時，多數人員理論考試成績不理想。2.實踐操作能力不強。部分技術人員因為個人懈怠或者是隊上不敢放手讓技術人員操作練習等原因，理論聯系實際能力較差，明明是都學過的知識，遇到實際復雜情況就慌了手腳，不能及時有效處理。3.忽視文化學習，導致文字總結能力不強。主要體現在上報的論文寫作水平較差，從論文的格式、排版、文字的組織、公式的編寫、表格的使用都存在一定的問題。另一方面，不注重文字寫作能力學習，導致上報的述職報告、工作總結等材料，水平較差。4.協調溝通能力不強，部分技術人員會出現與井隊正副職或者職工因溝通不良出現各種矛盾，以致出現工作積極性下降，甚至消極怠工或者粗暴對抗的現象。

二、主要措施

（一）調整技術人員職能分工，改進培訓方法

要求工程師24小時住井，強化技術措施的執行，由技術辦公室安排住井工程師兼職導師，帶領技術人員學習對復雜情況的處理，并對每一次處理情況認真撰寫總結。充分利用QQ群，電子郵箱等網絡工具，由技術辦公室每周帶領技術人員學習1個案例，主要分析公司在鉆井過程中遇到的復雜情況、出現過的技術事故等，同時，大家可以及時交流生產中的技術難題，技術人員可以把遇到的問題發送到QQ群討論，或者發送給主管師，由主管師進行解答。每季度生產例會后組織1次考試，考試內容以本季度發送的復雜情況處理為主。采取“請進來、走出去”的培訓方法，組織技術人員到相關單位學習，到管具公司學習各種接頭、工具的使用，到地質公司學習地層的分析、特點，到測井公司學習看圖，到定向井公司學習定向知識，增強職工的實踐能力，防止紙上談兵。請相關專家來公司授課，重點講授鉆井新工藝、新技術，開拓思路，提高能力。每個季度組織工程師短期培訓班，由技術辦公室有針對性的就一個課題進行講解，著重講解區域鉆井技術、特殊工藝井技術、新工藝、新技術或者為技術人員解疑答惑、組織交流座談。每次技術例會要求工程師將問題寫在紙上上交技術辦公室，由鉆井主管師針對問題進行分析講解。

（二）充分利用“技術人才團隊創新工作室”

不斷優化技術人才創新工作環境，建立完善技術人才團隊創新的長效機制，依托創新工作室，加大重點課題、施工難題的技術攻關力度，保證月度有課題立項、季度有創新成果、半年有評比展示、年度有成果轉化，切實把創新工作室建設成技術交流的平臺。通過組織上報成果人員參加不定期技術研討會、季度技術創新成果評審會、月度總結會等形式，激發大家的創新意識，形成濃厚的創新氛圍，圍繞專業技術工作中的重點、難點問題，開展課題攻關、技術革新、合理化建議等創新創效活動，通過工作室開放學習、網絡平臺交流等形式，實現資源共享、信息互通、創新發展。加大工程師輪崗鍛煉的力度，建立工程師輪崗鍛煉的長效機制，促進工程師輪崗的合理流動，工程技術員交流掛職每次可2-3人，每次掛職3個月。掛職期間，督促工程師多跑、多看、勤學、苦練，培養工程師博聞、善問、敏思、勤學的素養，引導工程師有意識的培養自己解決問題的習慣，和正確提出問題的能力，通過不斷的努力去解決問題，形成創新的思路，成為創新的人才。

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論文摘 要：隨著海洋石油的大力開發，鉆井技術的研究至關重要，本文主要闡述海上鉆井發展及現狀，我國海上石油鉆井裝備狀況，海洋石油鉆井平臺技術特點，以及海洋石油鉆井平臺技術發展分析。

1 海上鉆井發展及現狀

1.1 海上鉆井可及水深方面的發展歷程

正規的海上石油工業始于20世紀40年代,此后用了近20年的時間實現了在水深100m的區域鉆井并生產油氣,又用了20多年達到水深近2000m的海域鉆井,而最近幾年鉆井作業已進入水深3000m的區域。圖1顯示了海洋鉆井可及水深的變化趨勢。20世紀70年代以后深水海域的鉆井迅速發展起來。在短短的幾年內深水的定義發生了很大變化。最初水深超過200m的井就稱為深水井;1998年“深水”的界限從200m擴展到300m,第十七屆世界石油大會上將深海水域石油勘探開發以水深分為:400m以下水域為常規水深作業,水深400~1500m為深水作業,大于1500m則稱為超深水作業;而現在大部分人已將500m作為“深水”的界限。

1.2海上移動式鉆井裝置世界擁有量變化狀況

自20世紀50年代初第一座自升式鉆井平臺“德朗1號”建立以來,海上移動式鉆井裝置增長很快,圖2顯示了海上移動式鉆井裝置世界擁有量變化趨勢。1986年巔峰時海上移動式鉆井裝置擁有量達到750座左右。1986年世界油價暴跌5成,海洋石油勘探一蹶不振,持續了很長時間,新建的海上移動式鉆井裝置幾乎沒有。由于出售流失和改裝(鉆井平臺改裝為采油平臺),其數量逐年減少。1996年為567座,其中自升式平臺357座,半潛式平臺132座,鉆井船63座,坐底式平臺15座。此后逐漸走出低谷,至2010年,全世界海上可移動鉆井裝置共有800多座,主要分布在墨西哥灣、西非、北海、拉丁美洲、中東等海域,其中自升式鉆井平臺510座,半潛式鉆井平臺280座,鉆井船(包括駁船)130艘,鉆井裝置的使用率在83%左右。目前,海上裝置的使用率已達86%。

2我國海洋石油鉆井裝備產業狀況

我國油氣開發裝備技術在引進、消化、吸收、再創新以及國產化方面取得了長足進步。

2.1建造技術比較成熟海洋石油鉆井平臺是鉆井設備立足海上的基礎。從1970年至今,國內共建造移動式鉆采平臺53座,已經退役7座,在用46座。目前我國在海洋石油裝備建造方面技術已經日趨成熟,有國內外多個平臺、船體的建造經驗,已成為浮式生產儲油裝置(fpso)的設計、制造和實際應用大國,在此領域,我國總體技術水平已達到世界先進水平。

2.2部分配套設備性能穩定海洋鉆井平臺配套設備設計制造技術與陸上鉆井裝備類似,但在配置、可靠性及自動化程度等方面都比陸上鉆井裝備要求更苛刻。國內在電驅動鉆機、鉆井泵及井控設備等研制方面技術比較成熟,可以滿足7000m以內海洋石油鉆井開發生產需求。寶石機械、南陽二機廠等設備配套廠有著豐富的海洋石油鉆井設備制造經驗,其產品完全可以滿足海洋石油鉆井工況的需要。

2.3深海油氣開發裝備研制進入新階段目前,我國海洋油氣資源的開發仍主要集中在200m水深以內的近海海域,尚不具備超過500m深水作業的能力。隨著海洋石油開發技術的進步,深海油氣開發已成為海洋石油工業的重要部分。向深水區域推進的主要原因是由于淺水區域能源有限,滿足不了能源需求的快速增長需求,另外,隨著鉆井技術的創新和發展,已經能夠在許多惡劣條件下開展深水鉆井。雖然我國在深海油氣開發方面距世界先進水平還存在較大差距,但我國的深水油氣開發技術已經邁出了可喜的一步,為今后走向深海奠定了基礎。

3海洋石油鉆井平臺技術特點

3.1作業范圍廣且質量要求高

移動式鉆井平臺(船)不是在固定海域作業,應適應移位、不同海域、不同水深、不同方位的作業。移位、就位、生產作業、風暴自存等復雜作業工況對鉆井平臺(船)提出很高的質量要求。如半潛式鉆井平臺工作水深達1 500~3 500 m,而且要適應高海況持續作業、13級風浪時不解脫等高標準要求。

3.2使用壽命長,可靠性指標高

高可靠性主要體現在:①強度要求高。永久系泊在海上,除了要經受風、浪、流的作用外,還要考慮臺風、冰、地震等災害性環境力的作用;②疲勞壽命要求高。一般要求25~40 a不進塢維修,因此對結構防腐、高應力區結構型式以及焊接工藝等提出了更高要求;③建造工藝要求高。為了保證海洋工程的質量,采用了高強度或特殊鋼材(包括z向鋼材、大厚度板材和管材);④生產管理要求高。海洋工程的建造、下水、海上運輸、海上安裝甚為復雜,生產管理明顯地高于常規船舶。

3.3安全要求高

由于海洋石油工程裝置所產生的海損事故十分嚴重,隨著海洋油氣開發向深海區域發展、海上安全與技術規范條款的變化、海上生產和生活水準的提高等因素變化,對海洋油氣開發裝備的安全性能要求大大提高,特別是對包括設計與要求、火災與消防及環保設計等hse的貫徹執行更加嚴格。

3.4學科多,技術復雜

海洋石油鉆井平臺的結構設計與分析涉及了海洋環境、流體動力學、結構力學、土力學、鋼結構、船舶技術等多門學科。因此,只有運用當代造船技術、衛星定位與電子計算機技術、現代機電與液壓技術、現代環保與防腐蝕技術等先進的綜合性科學技術,方能有效解決海洋石油開發在海洋中定位、建立海上固定平臺或深海浮動式平臺的泊位、浮動狀態的海上鉆井、完井、油氣水分離處理、廢水排放和海上油氣的儲存、輸送等一系列難題。

4海洋石油鉆井平臺技術發展

世界范圍內的海洋石油鉆井平臺發展已有上百年的歷史,深海石油鉆井平臺研發熱潮興起于20世紀80年代末,雖然至今僅有20多年歷史,但技術創新層出不窮,海洋油氣開發的水深得到突飛猛進的發展。

4.1自升式平臺載荷不斷增大

自升式平臺發展特點和趨勢是:采用高強度鋼以提高平臺可變載荷與平臺自重比,提高平臺排水量與平臺自重比和提高平臺工作水深與平臺自重比率;增大甲板的可變載荷,甲板空間和作業的安全可靠性,全天候工作能力和較長的自持能力;采用懸臂式鉆井和先進的樁腿升降設備、鉆井設備和發電設備。

4.2多功能半潛式平臺集成能力增強

具有鉆井、修井能力和適應多海底井和衛星井的采油需要,具有寬闊的甲板空間,平臺上具有油、氣、水生產處理裝置以及相應的立管系統、動力系統、輔助生產系統及生產控制中心等。

4.3新型技術fpso成為開發商的首選

海上油田的開發愈來愈多地采用fpso裝置,該裝置主要面向大型化、深水及極區發展。fpso在甲板上密布了各種生產設備和管路,并與井口平臺的管線連接,設有特殊的系泊系統、火炬塔等復雜設備,整船技術復雜,價格遠遠高出同噸位油船。它除了具有很強的抗風浪能力、投資低、見效快、可以轉移重復使用等優點外,還具有儲油能力大,并可以將采集的油氣進行油水氣分離,處理含油污水、發電、供熱、原油產品的儲存和外輸等功能,被譽為“海上加工廠”,已成為當今海上石油開發的主流方式。

4.4更大提升能力和鉆深能力的鉆機將得到研發和使用

由于鉆井工作向深水推移,有的需在海底以下5000~6000m或更深的地層打鉆,有的為了節約鉆采平臺的建造安裝費用,需以平臺為中心進行鉆采,將其半徑從通常的3000m擴大至4000~5000m,乃至更遠,還有的需提升大直徑鉆桿(168·3mm)、深水大型隔水管和大型深孔管等,因此發展更大提升能力的海洋石油鉆機將成為發展趨勢。

參考文獻

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關鍵詞：擺動式扭力沖擊器;節流口;動力仿真

引言

擺動式扭力沖擊器是一種旋沖式的井下工具，可以有效的解決硬地層鉆井難題。擺動式扭力沖擊器通過鉆井液的高低壓差提供動力使其產生一定頻率的脈沖扭矩，并將動力傳遞給鉆頭。

1.擺動式扭力沖擊器工作原理與其節流口的設計

凈化后的液體流進沖擊器經過旋流誘導輪分流。大部分通過節流口形成低壓液，另一部分仍然以高壓的形式通過碰撞錘。來源于鉆井液的高低壓差使得動力錘往復運動，流量和噴嘴產生的壓降來設置液壓錘的受力。壓降產生的鉆井液的高壓與低壓的壓差分別推動液動錘與換向閥芯做往復碰撞換向運動。擺動式扭力沖擊器建模后整體結構如圖1-1所示。

圖1-1擺動式扭力沖擊器整體結構

扭力沖擊器的擺動式扭力沖擊器的動力部分通過碰撞部分來實現。碰撞錘與換向閥芯順時針與逆時針交替往復運動與主軸的沖擊面碰撞，實現巨大的扭矩產生的機械沖擊能量由驅動短節內的驅動軸集中均勻地傳送到鉆頭上，實現能量直接傳輸。液動錘與換向閥芯做往復運動依靠鉆井液的高壓與低壓的壓差分別推動。而高低壓的實現依靠流量和噴嘴產生的壓降來實現。通過節流嘴橫截面積的大小設定，圖1-2為擺動式扭力沖擊器流道三維模型圖（通過其剖面可以清楚地看出兩個節流口）。

圖1-2為擺動式扭力沖擊器流道三維模型圖

2.擺動式扭力沖擊器的整體流道的動力仿真

擺動式扭力沖擊器的脈沖主要由液動錘與閥芯的往復運動所形成。每個碰撞周期都分為四個部分、兩個狀態：碰撞狀態與換向狀態。而碰撞件往復擺動的動力來自與鉆井液的高低壓差。本節利用Fluent軟件分別對碰撞與換向狀態進行模擬與仿真，進一步驗證節流口尺寸設計的合理性。

2.1模型的建立

本模型是通過UG建立而成的。分別對擺動式扭力沖擊器的換向狀態與碰撞狀態兩種瞬態情況分別進行流體的動力仿真。為了便于計算機的運算，一些被阻截的流道被省略。

2.2前處理與后處理

由于模型為旋轉對稱結構，故利用workbench網格工具規定網格大小為2mm，接著定義邊界條件（入口與出口）。

在mesh的下拉菜單中選擇check。接在在定義模型的粘度為keosilon。接著定義材料為液體水。接著定義邊界條件入口為入口速度4.763m/s與9.96m/s，湍流強度設為5%，湍流粘度比設為5。在出口的回流湍流強度與回流湍流粘度比也設為相同的數值。接著在solution control的松弛系數一欄，壓力選0.2，動量選0.5。接著將絕對收斂標準的的精度改為1e-06。在初始化中選擇入口。最后在計算中選擇迭代步數為1000步。

2.3結果分析

由于模型為旋轉對稱結構通過1000步的計算，得到殘差分析曲線，、壓力云圖以及速度云圖。處于換向狀態時壓力云圖如圖2-2所示。

圖2-2 壓力云圖

通過應力云圖可清楚地展現出通過節流口后的流道的高低壓變化情況，這符合流體力學中的應力分布云圖的分布趨勢。殘差曲線平穩，說明計算收斂，計算結果較為準確。

處于換向狀態的瞬態流道模擬結果：壓降以及流量的計算結果顯示壓差分別為217KPa和751KPa;進出口流量滿足初始設定流速。證明計算結果合理性。

處于碰撞狀態的瞬態流道模擬結果：壓降以及流量的計算結果顯示壓差分別為256KPa和804KPa;進出口流量滿足初始設定流速。證明計算結果合理性。

3.模擬得到壓降值與標準參數的對比

運用Fluent軟件仿真的結果與阿特拉公司的液壓式扭力沖擊器的各部分參數對比見表4-1。

表4-1 Fluent仿真結果與標準參數的對比

標準參數

仿真結果

流量

18.33-38.33

18.287-38.33

壓降

350-1200

217.13-804

參照表4-1的對比結果，仿真得到的數據與標準參數線性相關。滿足設計要求。

4.結論

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論文關鍵詞:虛擬現買技術 培訓 作用

論文摘要:我國石油行業發展迅速，職工的素質直接影響到石油企業的效益及安全生產狀況，因此，企業對職工的技術要求越來越嚴格。鉆井模擬器采用基于虛擬現實的虛擬制造技術，開發過程運用多種先進的計算機技術，并結合了鉆井工程的實際工藝，改變了原有的鉆井培訓方法。作為針對油田具體情況開發的新型培訓系統。鉆井模擬器有著積極的意義。本文重點分析了該系統的開發過程，詳述了虛擬現實技術在油田培訓鉆井井控人員過程中的作用。

1．引 言

我國石油行業的發展與現場地質情況等密不可分，充滿著危機和挑戰。對于員工的能力和安全意識要求很高，傳統的進場培訓有一定的局限性，例如：職業培訓效果是否良好主要依賴于教師的水平，培訓過程沒有明確統一的評價標準，針對性差，沒有可重用性等。可見傳統的培訓技術不但受時間、空間的限制，而且在人力、資源、經費、組織實施等方面都存在很大問題。尤其對于危險作業或不具備實驗條件的高級培訓，傳統的培訓方式更是難以實現。傳統培訓模式的局限性制約了人們所期望的培訓質量和培訓效率，滿足不了現代社會的需求。

鉆井模擬器采用虛擬制造技術的概念，開發過程基于現代計算機控制技術、計算機仿真技術、計算機圖形技術、計算機網絡技術，并結合了鉆井工程的實際工藝，改變了原有的鉆井培訓方法。它為用戶提供了起下鉆、鉆進、井控和鉆井事故及復雜情況處理等作業的操作過程模擬，主要用于鉆井司鉆、鉆井技術人員的操作培訓和安全培訓，并為學員培訓考核提供了教師評分系統，解決了傳統培訓過程中客觀上無法解決的技術難題。作為新型的針對油田具體情況開發的培訓系統，鉆井模擬器有著積極的意義。

2．基于虛擬現實技術的虛擬培訓

該設備是以控制為中心的VM設備，主要用于鉆井人才的培訓。這套虛擬培訓設備運用虛擬現實技術 ，真實生動的模擬了鉆井工藝流程的細節。學員能夠通過對仿真鉆機設備的操作，直接觀察到鉆井平臺上的活動以及操作結果，最終達到讓培訓人員掌握正確操作過程的效果。虛擬培訓有以下特征：

2．1 仿真性

在虛擬現實技術支持下，虛擬培訓設施與真正的培訓設施功能相同，操作方法也一樣，學員通過虛擬培訓設施訓練技能與現實培訓基地里同樣方便。這是因為虛擬培訓環境無論是現實的環境還是構想的環境，都是虛擬的但又是逼真的。理想的虛擬環境應該達到使受訓者難以分辨真假的程度。

2．2 開放性

虛擬培訓環境可以為所有受訓者在任何時間、地點提供各種培訓的場所。實際上，虛擬培訓環境的內涵是廣泛的，它不同于傳統的培訓基地概念，它具備可以進行類似于傳統培訓項目的環境，但更擅長的是使學員置身于培訓項目對象中的逼真環境。凡是受訓者可以通過有關器具操作，來學習或訓練某種技能的虛擬環境，并都歸之于虛擬培訓環境。

2．3 超時空性

虛擬培訓環境具有超時空的特點，它能夠將過去世界、現在世界、未來世界、微觀世界、宏觀世界、客觀世界、主觀世界幻想世界等擁有的物體和發生的事件單獨呈現或進行有機結合，并可隨時隨地提供給學員進行培訓。

2．4 可操作性

受訓者可通過使用專門設備，用人類的自然技能實現對虛擬環境的物體進行操作，就像在現實世界中一樣。

2．5 對應性

學員的培訓內容與虛擬環境是密切對應的。例如，學員要學習飛行器駕駛技術，那么虛擬環境就是飛行器飛行的模擬環境。對應性將能為受訓者設定各種復雜的情況，以提高受訓者的應變能力，從而使得他們在實際環境下能得心應手的處理各種情況。另外，虛擬現實技術能按每個學員的基礎和能力，對應性的開展個性化的教育培訓。

3．鉆井模擬器視景仿真系統的分析與設計

計算機圖形學是研究現實場景計算機顯示的科學，也是利用計算機處理人類所能看見的圖景的手段和方法。視景仿真技術是以計算機圖形學為理論基礎的三維模型動態顯示技術，基本原理是：根據觀察點及觀察方向對場景進行實時計算和實現，并做到對三維復雜環境中物體運動的實時交互控制，產生良好的動畫效果。實現三維模型視景的實時動態顯示，一方面要求計算機硬件有高速運算能力和很強的三維圖形處理功能；另一方面還要求在算法和軟件上有所發展，以便在硬件平臺上取得更好的實時動態顯示效果。視景仿真系統是鉆井模擬器的重要組成部分，它提供給用戶一個三維的真實感視覺環境。

3．1 鉆井模擬器視景仿真系統分析

鉆井模擬器在虛擬培訓過程中需要模擬井場環境和操作結果，這就需要視景仿真系統根據鉆井模擬器司鉆控制臺的操作過程，實時模擬出井場環境的變化和司鉆、井控操作對鉆井過程的影響。在現實的司鉆和井控過程中，操作錯誤和地質環境變化都是事故的誘因，在鉆井模擬器視景仿真系統中也模擬了事故發生過程和事故排除的情況。實時地顯示鉆井過程中的數據，計算參數。根據司鉆臺操作的具體行為，依照物理模型和數學模型來模擬設備運動的過程，使得鉆井模擬器視景仿真系統的三維動畫過程更貼近現實。

鉆井模擬器視景仿真系統需要對井場設備、自然環境、井下情況進行實時的動態模擬，使培訓者在培訓過程中除了學習操作知識 ，還能更有效、直觀的學習到理論知識。硬件設施和三維圖形軟件的結合實現了虛擬模擬系統 ，培訓人員能夠通過這套虛擬培訓設備完成所有鉆井工作人員所需要的專業知識和實際操作技術。

3．2 實時場景系統組成

根據鉆井模擬器視景仿真系統的需要，開發過程在Windows xP平臺上，建模部分使用3D MAX完成機械部件的模擬，模型的管理由3D Explorer~成，并實現模型數據文件的轉換導出。程序對模型的控制由C++Builder6．0實現，整個開發過程基于OpenGL2．0。

鉆井模擬器視景仿真系統的實時場景組成包括以下幾個部分：三維圖形實體模型、鉆井模擬器視景仿真系統控制程序、GLSL編寫的渲染效果。

在整個組成部分中，最重要的是鉆井模擬器視景仿真系統控制程序，在程序中完成了以下工作：場景初始化、工藝動畫控制、與主控機通信、參數顯示、碰撞處理以及特效渲染。

場景初始化：由于鉆井工藝的復雜性和虛擬培訓的操作性，每個作業當前場景都有所不同。在一個新的作業開始前，圖形程序在接收到控制機發出的作業指令后初始化當前場景，例如：鉆井平臺上各操作部件當前的數量、狀態以及位置。

工藝動畫控制：在完成規定工藝作業的過程中，司鉆控制臺做出的每一個動作都將轉換成數字信號傳遞給主控機，再由主控機發送協議數據給圖形程序，圖形程序得到參數后，做出具體反映。在圖形機上體現出鉆臺上各種控制系統的運動參數、具體動作、視圖選擇(包括上視角、井下視角、防噴器視角、多視圖顯示等)等。

與主控機通信及參數顯示：主控機的設計主要由鉆井模擬器設計的需求決定，由于這套儀器主要用于虛擬培訓 ，教師和學生之間有教與學的關系，主控機能夠提供給教師一個教育平臺，提供作業調度、控制、評分等功能，與此同時，傳遞司鉆控制臺上發來的各項數據，并把與操作有關的數據發給圖形機，即鉆井模擬器視景仿真系統，兩方通信，傳遞參數并進行數據處理，在屏幕上顯示操作過程中需要操作者了解的參數值。

碰撞處理：在三維圖形的運動仿真過程中是不允許有“穿墻而過”的狀況發生的，因此要對運動物體作碰撞檢測的處理。為了遵循模型運動的真實感，鉆井模擬器視景仿真系統當然也包括碰撞的檢測與處理部分。

渲染特效：實現對火焰 、氣泡 、液體噴涌效果的模擬，使用GLSL實現電影級的光照效果，可以分別模擬白天，夜晚，探照燈等光照模式，大大地提高了圖形效果和真實感。

3．3 鉆井模擬器視景仿真系統設計

一個性能優越、功能完備的系統需要在設計階段就進行詳細的設計規劃。這樣，在后期的開發過程中才能完成高質量的軟件項目。鉆井模擬器視景仿真系統的設計遵循面向對象的原則，在系統的穩定性、可擴展性和兼容性等方面都有突出的表現。

3．4 系統特點及設計目標

鉆井模擬器視景仿真系統要求有以下特點：

1)可以生成高質量的圖形，實現實時的可控動畫。

2)圖形的生成快速穩定，對圖形硬件要求不高。目前，系統配置為NVIDA6800，NVIDA6系列以上顯卡都可以實現高質量的圖形動畫。

3)提供給用戶多角度、多視圖的工作窗口，方便用戶定位觀測，在操作過程中既能觀察整個場面，又能集中觀察工藝作業下重要部件的工作過程。

4)建立模型細致、真實 ，宏觀模型和微觀模型通過軟件和程序分別建模，真實感程度高。

經過分析鉆井模擬器視景仿真系統的系統特點后，設定該系統要達到以下目標 ：

可擴展性：對于新模型、新器件、新工藝的增加，方便快捷，可以在短時間內完成對系統的擴展。

兼容性 ：系統可以用于Windows2000／XP平臺，兼容于各種圖形加速硬件。

敏捷性：圖形生成迅速、穩定，一般的圖形加速硬件既可滿

足要求；系統應達到反應迅速、操作靈敏的功效。

3．5 基于面向對象的系統設計

鉆井模擬器圖形系統的設計是基于面向對象的，系統規模較大，設計復雜。基于在鉆井工藝中涉及到的物體較多，并且各個物體在不同的方面有不同的特性，因此在設計之前，應確定設計類的準則。對本系統而言 ，這里關心的是用物體如何展現工藝流程 ，所有類的設計應該圍繞物體的動畫功能需要來進行。

在鉆井各工藝流程中，大鉤、鉆桿等物體是系統動畫的載體，具有物體自身的方法和屬性，因此 ，可以將其封裝成類。根據圍繞物體的運動功能來設計類的思想 ，將液壓大鉗和液壓大鉗的活塞、吊卡的主體和活頁設計成不同的類，這樣設計不僅可以使動畫更加逼真，還能提高系統靈活性。

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關鍵詞：江蘇地區 鉆井技術 應對措施

一、油田鉆井技術的現狀

目前，江蘇地區油田每年鉆井的數量在130口左右，針對近年來江蘇地區油田內部井隊依鉆井的情況進行統計分析表明，隨著江蘇油田鉆井量的不斷增加，裸眼的長度也在不斷增加；隨著裸眼長度的不斷增加，機械鉆井速度卻急劇降低。從江蘇油田地質上分析，江蘇油田鉆探的主要是中生界和新生界。其中中生界在鉆井過程中非常容易發生井壁失穩現象，從而直接導致井下復雜事故的發生。同時，江蘇地區地層破脆，斷裂帶比較多，變質巖在各個區域分布的比較廣。因為固相的含量比較高，會直接影響機械鉆速。另外，在鉆井過程中，因為江蘇地質特點，鉆井液密度越高，壓差就越大，從而使壓持效應變得非常嚴重。高濃度鉆井液因為鉆井井底與井壁之間的壓差比較大，將變質巖壓在井底會形成墊層。這樣會使鉆頭很難接觸新地層，消耗了大量了功率對井底進行破碎，從而直接降低了機械的鉆井速度。

二、關于鉆井技術的防范措施

1.防斜打直措施

因為江蘇地區晝夜溫差比較大，因此應該及時校對指重表的靈敏度，從而確保鉆井參數的真實性；在鉆井過程中，江蘇地區上部大尺寸井眼都需要采用低密度、大排量、高泵壓，優選鉆頭。在鉆深井過程中，應該使用加長、傾斜嘴以及雙噴嘴組合，同時利用水力射流來協助破巖和清潔井底。這樣可以有效提高鉆井速度；而上部層鉆具組合采用鐘擺的結構，深井施工應該采用塔式組合，同時使用PDC鉆頭輕壓鉆進或者使用牙輪鉆頭來強化鉆井參數，從而在鉆井過程中防斜打直，提高鉆井速度；優選鉆頭系列，優選耐高溫、抗研磨性好的鉆頭；在條件允許的情況下，可以采用PDC+井下動力鉆具復合鉆井技術，提高鉆井速度的同時達到防斜打直的目的。

2.防卡技術措施

江蘇油田中上部的軟泥巖階段，應該加強在鉆井過程中劃眼和拉井壁措施，從而有效、及時去除粘附在井壁上的鉆屑；在施工鹽膏層段時，應該提高鉆井液的抑制性，起下鉆時要嚴格控制速度。另外，阻卡嚴重時應該采用劃眼或者倒劃眼等方式進行解除；在深井鉆井施工中，要定期探傷鉆鋌以及井下工具，這樣可以有效避免鉆具事故的發生；保持良好的泥漿性能，加強活動鉆具，減少泥餅磨阻，盡可能的減少鉆具在鉆井內需要靜止的時間，預防粘附卡鉆；另外，在鉆深井時，首先應該調整好鉆井液的性能，使其具有較強的懸浮能力和攜砂能力，比如油田井下垮塌非常嚴重，此時就應該采取“進一退二”或者勤拉多劃等作業方式，從而減輕油井下的復雜鉆井過程。但是因為井壁容易出現失穩而導致井內可能有難以攜帶的掉塊，隨著井眼的加深，掉塊的積累會直接影響到鉆井速度。施工過程中可以通過短起下鉆，讓掉塊落入井底，再用小排量、小鉆壓破碎，從而使鉆井速度恢復正常。在鉆具組合中加入耐高溫、性能良好的隨鉆震擊器，能有效的解決井下阻卡問題。

3.防垮、漏技術措施

首先應該根據江蘇地區實鉆情況進行分析，并且盡可能提高鉆井液密度，采用性能好的鉆井液，深層鉆井施工需要選用抗溫性能強的鉆井液；在鉆進過程中，要實時保證井下壓力之間的相對平衡，減少不必要的鉆具甩打、旋轉等對井壁的機械損壞；采用適合的鉆井排量，嚴禁定點循環，減少對油井井壁的沖刷。

防漏技術的具體措施有以下幾點：（1）針對江蘇地區油田，在油田井場儲備一定量的常用堵漏材料。（2）在下鉆過程中要強調平穩操作，控制好起下鉆速度，從而防止蹩漏地層。同時，下鉆過程中還需要根據不同井深分段開泵循環，從而降低環空壓耗。（3）鉆井過程中一旦發現鉆頭遇阻，就應該立刻起到安全的井段。需要使用高密度鉆井液鉆進時必須控制好鉆進速度，如果有漏失，及時采取承壓堵漏措施提高低壓層段的井壁承壓能力。（4）在鉆井過程中，江蘇地區上部疏松地層需要采用較高粘度的泥漿，同時使用比較恰當的鉆井排量，避免出現井漏復雜情況。

4.防套損技術措施

在鉆井過程中，鉆具上端接上防磨接頭，從而避免井口附近的套管受損。另外盡可能控制好鉆具的轉速，尤其是起下鉆或者活動鉆具時要求操作必須平穩，避免鉆具劇烈碰撞井壁而造成套損；使用頂驅鉆井時，應該在井口使用鉆具居中裝置，這樣可以有效避免上部套管發生偏磨。如果條件允許的情況下，還可以使用套管保護器，可以防止套管磨損；如果入井工具或鉆具尺寸較大時，應有一定的傾斜角度過度，同時減慢起下鉆速度，盡可能避免鉆頭或者扶正器在技套內的轉動。

三、總結

經上述論證表明，江蘇地區因為長期開采、注水導致的地層壓力異常，從而油層壓力虧空或者壓力過高，鉆井施工過程中經常出現出水、井漏等問題。因此，只有優選鉆井液處理劑，提高鉆井液的抑制性，解決鉆井過程中井壁穩定的問題，才能最終實現對于江蘇地區復雜地層的綜合開采，才能降低鉆井中出現的復雜事故。

參考文獻

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論文摘要 紅外光氣測錄井技術作為近兩年發展起來的一種新型錄井方法，具有很多優點，得到了快速的推廣應用。本文給出了不同條件下應用的實例，并介紹了錄井效果的影響因素及消除措施。

一.紅外光氣測錄井技術簡介

紅外氣測錄井是以光譜氣體檢測分析理論為基礎，利用紅外光作為光源，結合烷烴類氣體具有吸收紅外光的特性，對從鉆井液中脫出的樣品氣進行烷烴濃度實時檢測，實現氣測錄井目的的一種錄井方法。該技術具有以下特點：

1.錄井儀器體積小、功耗低、無輔助設備

由于紅外光氣測錄井儀是以電調制非分光紅外氣體傳感器為核心開發出的一種氣測錄井儀，與常規色譜氣測錄井儀對比，該儀器集成在一個標準機箱內，結構簡單，體積小，功耗低，響應速度快，精度高。同時，由于改變了氣體檢測分析模式，該儀器還省去了空氣壓縮機、氫氣發生器等輔設備。因此，紅外光氣測錄井儀具有低制造成本、低使用成本，為廣泛使用提供了可能性。

2.錄井成果直觀、準確

紅外光氣測錄井技術與常規地質錄井技術相結合，在鉆時錄井、巖屑錄井等傳統錄井資料的基礎上，又增加了氣測錄井資料，有利于現場地質錄井技術人員快速發現和判斷油氣異常顯示，進一步提高錄井成果的可靠性。

二.現場應用效果

通過近百口井的實際應用證實：紅外光氣測錄井技術適用范圍廣泛，應用效果顯著，主要表現為：

1.有效解決鉆井新技術應用給錄井工作帶來的問題

在開發井的鉆井施工過程中，鉆井工藝大多采用PDC鉆頭加螺桿等復合鉆井新技術，造成鉆時錄井曲線相對變化幅度降低，巖屑顆粒直徑變小，難以識別等問題，影響鉆時錄井、巖屑錄井的可靠性。利用紅外光氣測錄井技術可以有效地克服鉆井新技術發展對地質錄井工作帶來的不利影響。

①解決了巖屑樣品顆粒細小，難以判別含油巖屑問題

在WWW-14井的錄井過程中，由于鉆井施工隊伍采用了PDC鉆頭加螺桿的復合鉆井的新工藝，導致撈取的巖屑樣品顆粒直徑極為細小。在難以撈取的同時，現場地質技術人員僅依靠人工手段難以識發現砂巖顆粒樣品，難以判斷錄井過程中是否出現有油氣異常顯示。

結合地質設計以及鉆時變化情況，預計井深3430米上下應該有一層異常顯示，但是通過撈取的巖屑樣品觀察，3428米的樣品與3412米基本一致，難以找到砂巖樣品顆粒（如圖1）。紅外錄井數據在井深3428米時由0.3%上升到1.2%，上升幅度超過全烴數據基值的4倍，因此可以判斷該層為氣測異常顯示，并得到了綜合解釋結果的驗證。

圖1 XXX-14井巖屑對比圖

②解決了鉆時曲線相對變化不明顯，地層分層困難問題

在XXX-89井的1980～2060米井段，鉆時數據大部分在3min左右，如果按照鉆時曲線劃分地層，十分困難，難以判斷該段井深中是否有沒有異常顯示。在錄井過程中發現：

①井段1995～1998米，鉆時3.12.5min、紅外光氣測0.08%19.3%，判斷該層為異常顯示；

②井段2011～2015米，鉆時2.92.7min、紅外光氣測0.12%1.04%，判斷該層為異常顯示；

③井段2040～2044米，鉆時3.22.7min、紅外光氣測0.12%1.54%，判斷該層為異常顯示；

該段井深的隨鉆錄井錄井圖如圖2。

圖2 XXX-89井1980～2060米錄井圖

2.有利于薄層油氣異常顯示的發現

對于薄層油氣油氣資源，在鉆時曲線上難以體現出變化趨勢，同時由于該段巖屑量過少而難于在砂樣中發現油氣異常，因此在常規錄井狀態下，薄層油氣異常顯示的發現率難以得到有效保證。在紅外光氣測錄井技術條件下，可以有效的跟蹤全烴曲線的變化趨勢發現薄層異常顯示。利用紅外光氣測錄井技術發現薄層油氣異常顯示在W77-7井表現十分明顯（如圖3）。

圖3 W77-7井2680～2750米隨鉆錄井圖

在井段2680～2750米中，鉆時數據基本處于18～21min之間，變化趨勢不明顯，難以真正劃分地層。但是，依靠紅外光氣測錄井曲線，去能夠有效發現薄層油氣異常顯示，在圖3中，可以清楚地發現：綜合解釋結果的四層油層（每層1米左右）在紅外光氣測錄井曲線上均有明顯變化。

3.解決了泥漿中混入原油，造成油氣異常顯示難以確定問題

在大斜度、大位移井以及水平井的錄井中，由于多方面因素的影響，經常會遇到鉆井泥漿中混入原油的現象。由于泥漿中混入原油，使得井筒中充滿原油成分。因此，隨著泥漿返出到地面的巖屑樣品，表面吸附有原油成分，盡管經過撈砂工仔細清洗，仍難以徹底洗干凈，給錄井工作造成的直接問題是含有異常顯示的巖屑樣品與正常的巖屑樣品顏色接近一致，難以區分，使得熒光錄井結果失真。

在泥漿混入原油后，由于受到原油內烴類化合物的影響，紅外光氣測的錄井數據很快上升，在泥漿循環均勻后，錄井曲線處于較高的基值，但是一旦遇到異常顯示，氣測曲線變化十分明顯，有利于現場地質錄井技術人員確定異常顯示層。

P3-467井是一口定向井，為了便于在斜井段鉆井施工，鉆井隊在2200米井深時混入原油，經過循環均勻后紅外光氣測錄井基值上升到12%，隨著繼續鉆進，紅外光氣測曲線比較平穩的向低值方向偏移，到井深超過2335米后，曲線基值基本穩定在3%左右，在2355～2390米井段，盡管基值仍處于下降趨勢，但是還有紅外光氣測曲線上升的現象發生，綜合其它資料，地質技術人員判斷該井段有六段異常顯示井段，其中熒光兩層、油跡四層（如圖4）。

圖4 P3-467井混原油情況

3.準確計算油氣上竄速度，確保鉆井施工安全，保護油氣層

目前，隨著油氣資源開發理論的發展，油氣層保護被提高到一個新的高度，這就要求在鉆井施工過程中做到安全鉆進，尤其是在含有油氣資源的地層中鉆進時，盡可能的做到平衡鉆進。為了保證鉆井施工的安全，需要對鉆井液的密度進行合理調整，做到對油氣資源壓而不死，活而不涌。

為了為鉆井隊提供調整鉆井液密度的依據，通常是對記錄觀察油氣顯示后效，計算出油氣上竄速度。

在常規地質錄井施工過程中，由于缺少氣測資料，后效資料的記錄依靠人工判斷。一方面容易受到天氣條件的影響，另一方面還易受到錄井工人對異常顯示觀察的判斷能力的限制，造成計算出的上算速度的準確度難以保證。

常規地質錄井與紅外光氣測錄井技術結合在一起后，通過錄井儀器可以自動記錄后效的相關數據資料，為鉆井隊提供一個準確的上竄速度。

三.錄井效果的影響因素

由于氣測儀自身分析氣室結構特點的影響，錄井效果還存在有干擾因素的影響。經過對大量的樣品氣分析數據研究表明，干擾因素主要包括以下幾點：

1.樣品氣的干燥度

由于分析氣室采用內腔鍍膜工藝以提高光線的反射率，如果分析樣品氣的濕度過高，將不可避免的吸附在分析氣室的內腔壁上，影響到分析結果。同時，由于鉆井施工過程中的鉆井液均有一定的腐蝕性，這些水珠將會腐蝕分析氣室，使其壽命受到影響。

2.樣品氣的清潔度

樣品氣在檢測過程中主要是穿過紅外光線場，一旦樣品氣含有顆粒性雜質，在經過分析氣室過程中，當紅外光照射在顆粒表面時，容易造成光線散射，使紅外探測器接收到的光線強度降低進而影響到檢測結果。

3.干擾因素的排除

根據發現的干擾因素，結合儀器的工作現場實際，分別采取了對應的消除措施。

a.樣品氣干燥度

在錄井施工過程中，對于將要分析的樣品氣，采取了利用沉淀瓶和氯化鈣干燥二級處理方式進行干燥處理，錄井施工人員要做到及時清理沉淀瓶、更換干燥劑。

b.樣品氣的清潔度

為了去除樣品氣所含有的顆粒性雜質，在進入分析氣室前，加裝濾芯球，保持樣品氣清潔。

總結

紅外光氣測錄井技術作為一種嶄新的錄井方法，憑借其錄井結論的有效性和準確性，目前已引起越來越多的油氣生產單位的關注，得到了甲方的認可與高度評價。

該技術的應用，為地質錄井技術人員在應對PDC鉆頭及復合鉆井新工藝、地層結構復雜多變等給地質錄井工作帶來的不利影響方面，提供有效的幫助，為錄井地質剖面符合率的進一步提高奠定堅實基礎，

紅外光氣測錄井技術作為錄井技術的一種新的發展方向，具有廣闊的發展空間，但仍需要進一步加大和甲方的溝通力度，提高甲方的認知度，使該技術為油氣資源的開發作出更大的貢獻。

參考文獻

[1]熊友輝，蔣泰毅.電調制非分光紅外（NDIR）氣體傳感器理.儀表技術與傳感器.2003.11：4—5

[2]佘明軍，賈世亮，韓學巖等.紅外光氣測錄井技術應用研究.錄井工程，2007.18（2）：1--4

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關鍵要:鉆井；清潔生產；環保；廢水；資源化

一、鉆井在線清潔生產發展的背景分析

過去，鉆井巖屑和鉆井液沒有采取不落地收集，依靠生產作業區域的廢水引流溝和人工轉運方式清理，巖屑等固廢主要集中在鋼混收集池暫存，工程項目完成后，集中采用水泥固化填埋、覆土還耕。由于川渝地區地層的異常復雜性，暴雨等自然災害時有發生，鉆井周期超過一年的工程項目比比皆是，長時間暫存的巖屑等固廢膨脹系數增加，廢水產生量大，廢水外泄和溢漏引發環境突發事件的風險大，未過多考慮固廢的“減量化與資源化”。今天的清潔生產，實際是過去的完井固化發展演變和業務升級轉型而來，川渝地區率先從事在線清潔生產服務的單位是華氣能源工程技術服務公司（桑園1井、合川75井組），場內清潔生產是從殼牌反承包項目開始。隨著2015年1月1日新《國家環境保護法》的實施，對鉆井清潔生產的發展有了更高的要求，“減量化、資源化、無害化”等要求迫在眉睫，“過去是盡力搞清潔生產，如今是全面推行清潔生產”。為此，工程技術服務企業和建設單位引起了高度重視，環保治理資金單列預算，清潔生產治理項目紛紛上馬。川渝地區占據清潔生產服務主力市場的是蜀渝建安工程公司旗下的多元經濟經營單位，還有成都大有石油鉆采工程公司、重慶越創公司、鉆井液公司和安檢院的環境監測研究所，這四家單位主要從事水基巖屑期間的在線清潔生產，安檢院具備試驗微生物處理技術的能力，鉆井液公司從事的是油基巖屑的轉場工廠化集中處理。社會化市場主要有華氣能源、恩承油氣和仁智石化公司，仁智石化主要針對轉場固化填埋處置，還有部分有實力的地方環保科技企業，也逐步進入油氣田鉆井清潔生產和環保治理技術服務競爭之列。對于健康中國與生態文明建設的迫切需求，清潔生產發展有較大市場經濟前景和社會效益。

二、清潔生產發展的趨勢與現狀

（一）走向清潔生產發展之路的必然性

隨著科學技術的發展，社會的進步，對環境保護的要求也越來越高，特別是新的《國家環境保護法》的頒布實施，對環境污染事故的處罰也更加嚴厲，這也是近年來環境保護領域最為嚴實的一道防火墻，首次將生態保護紅線寫入法律。環境保護工作是關系到生態、社會和經濟可持續發展的大事，環境保護法除了是歷史最嚴，更是與法律法規相提并論，各行各業都深感畏懼與責任重大。中國石油集團股份公司相繼下發了《鉆井廢棄物管理規定（暫行）》，要求嚴禁向重點生態功能區、生態環境敏感區和脆弱區等國家和地方政府禁止的區域傾倒、堆放、掩埋鉆井廢棄物。依據國家環境劃分相關要求，結合當地自然環境特點對鉆井作業區域劃分環境敏感區和環境非敏感區，并根據不同自然環境特點和環境敏感程度以及鉆井液體系特點、工作量等選擇就地處理或集中處理方式。在環境敏感地區，鉆井廢棄物處理應采用不落地或集中處理技術實施廢棄物的固液分離和無害化處理，減量化、資源化和無害化要求越來越高。因此，全面推行鉆井在線清潔化生產勢在必行。

（二）當前清潔生產治理技術研究與發展現狀

1、水基巖屑處理技術目前川渝地區的水基巖屑等固廢治理，基本運用的是物理化學法收集和固化填埋，也在探索微生物自然降解技術。一是采用不落地裝置將固體廢棄物收集到巖屑箱，然后使用叉車（或管輸裝置）轉運至巖屑攪拌罐，加入相關藥劑配方，攪拌均勻后轉至固化填埋池填埋處理。二是用不落地裝置將固體廢棄物收集到攪拌器，加入相關處理劑配方攪拌均勻，裝車轉運至集中處理場進行處理。三是試點探索微生物自然降解技術和資源化利用技術，目前也取得一定成效。如制培植土、磚和砌塊。2、油基巖屑處理技術含油巖屑通過立式甩干機甩干后，巖屑含油量能達到5%以下，但廢棄物固化填埋標準要求低于1%，必須通過生物處理或熱解析（熱脫浮）技術處理后，含油量才能達到低于1%。當前國際上采用的技術主要有：美國采用食油菌群培養生物技術處理含油巖屑，但還不能廣泛推廣；熱解析技術尚不成熟，成本高，也不具備條件；高溫焚燒技術，含油量能達到要求，但易造成煙塵二次污染，且設備性能不成熟，成本較高。川渝地區含油巖屑主要集中在頁巖氣區塊，通過對龍馬溪地層的頁巖元素成分分析，對比水泥的主要添加劑（粉煤灰）化學結構基本一致，結合當前技術發展現狀，分析探索實施了甩干分離、熱解析技術、研磨資源化利用等綜合措施，終端產品作為水泥添加劑輔料，實現了節能減排與資源化利用。另外，目前也在探索油基巖屑資源化制作燃料漿綜合利用技術試點，最終成為一種燃料替代燃煤實現變廢為寶。

三、清潔生產應用取得的主要階段性成效

針對鉆井作業過程中產生的廢棄物數量大、成分復雜、有機物含量高、難以降解等特點，通過對清潔生產工藝技術與設備配套的研究，從源頭控制、生產過程控制、廢棄物處理等環節入手，完善清潔生產管理制度，立足“減量化、資源化、無害化”要求，采取鉆井廢棄物隨鉆不落地收集與密閉傳輸、集雨裝置、清潔生產鉆前功能配套方案優化和工藝技術配方研究等措施，降低勞動強度和安全環保風險，實現節能減排和綠色鉆井目標。通過近幾年的探索實踐，川渝地區先后完成了100余口井的鉆井在線清潔生產治理工作，清潔生產工作得到了穩步發展，并取得了階段性效果。

（一）形成了一套清潔生產獨立工程項目管理體系

開工驗收技術交底二過程管理竣工驗收三鉆前驗收開工準備一為了更好的落實國家環境保護環保法要求，先后與建設單位和環保研究單位進行多次技術交流，立足清潔生產設計和四川油氣田《鉆井固體廢棄物無害化治理技術規范》/0267-2015和相關標準，制定清潔生產管理制度、工藝流程、作業指南，探索鉆井隊一體化管理模式，從清潔生產鉆前配套功能驗收、準備、開工驗收與技術交底、實驗配方與取樣檢測、過程管理與監督、成本寫實、竣工驗收等入手，并規范相關資料建檔，基本形成了一套獨立工程項目管理體系。實現生產組織程序模塊化（參見左圖），促進了物料平衡管理和經營成本的精細化管理，為工程質量和責任的追溯與跟蹤提供原始依據，降低環保糾紛和法律風險，推動清潔生產工程項目管理轉型升級十分關鍵。

（二）廢水等污物產生量得到明顯控制

通過鉆井清潔生產配套技術的集成應用，推動一體化、全過程管控模式，實現了鉆井“固體廢物減量、廢水零排放”的目標。從2016年在線清潔生產完成的雙探3井、磨溪119井和邛崍2等井來看，實現鉆井廢水零轉運，平時收集暫存的少量廢水基本會用完。通過量化比較分析，川渝地區某鉆探公司2016年鉆井廢水產生和轉運量同比2015年下降了近50%（表1），同類型井鉆井固廢實現減量10-20%，同比過去的完井固化模式，廢水產生量得到明顯控制，大大節約了廢水和巖屑污泥治理成本。

（三）資源化利用技術探索應用取得成效

立足節能減排、資源化利用和無害化要求，川渝地區實現生活廢水撬裝智能處理達標排放，水基鉆井巖屑等固廢治理向土壤化轉變，開展的微生物菌種培養、馴化與現場試點等工作取得階段性研究與應用成果。水基巖屑固廢轉化為免燒陶粒、磚或者條石砌塊，強度等相關指標達到行業要求和國家標準，目前已正式投入在磨高地區和川西北部地區的鉆前工程使用，美觀實用性較強；油基巖屑資源化治理綜合治理技術在頁巖氣項目得到應用，終端產物成為生產水泥添加劑或者燃料漿，用于基礎建設和燃料，實現變廢為寶。得到行業和地方相關部門的高度評價，也引起了民間和社會輿論的關注和贊許。2016年6月24日，新華社四川分社、人民網四川頻道、四川日報、四川電視臺等13家中央駐川媒體和四川省媒體15名記者，到磨溪氣田資源化利用場站進行“綠色發展”現場采訪。

（四）取得了良好的邊際貢文和社會效益

為了適應鉆井清潔生產工藝要求，企業投入了專項配套經費，自制研發不落地裝置、巖屑收集罐、巖屑管輸裝置、負壓吸排清掏罐裝置和生活廢水處理裝置等，還聯合建設了長寧油基巖屑處理流水線工廠和免燒磚（砌塊條石）的集中處理廠站等，對相關設備的研發制造能力已初具規模化和專業化。根據川渝地區雨水多的特點，改變傳統井場修建模式，采用了一體化設計的雨污分流與分區防滲系統，取消井場排污溝、廢水池和巖屑池。單井建設單位投資節約池類修建費用100余萬元。清潔生產的實施，達到了減少環境污染，實現鉆井廢水零轉運；鉆井巖屑管輸裝置及配套設備的應用，實現了鉆井廢棄物不落地、收集、轉運，降低了員工勞動強度和叉車轉移帶來的安全環保風險，有效解決了川渝地區鉆井清潔生產場地受井位部署和地理位置影響的問題，實現了節能減排、綠色鉆井。

四、結論與建議

（一）優化清潔生產設備配套與研究，整合現有資源，推行“鉆井隊一體化管理”模式，有利于污物源頭控制和節能減排提升，有效推動清潔生產管理和業務統籌升級轉型。（二）強化環保治理和鉆井清潔生產的系統研究，將鉆井固廢“減量化、資源化和無害化”進一步深挖，實現終端產物轉化為市場價值和社會效益，也是石油鉆探企業踐行國家生態文明建設和環境保護的發展理念和具體體現。（三）加快川渝地區高密度磺化體系鉆井液的固液分離破膠技術研究，解決閑置鉆井液和報廢鉆井液的轉運、儲存和高成本維護難題，有效降低環保壓力和成本。

作者:肖波 尹詩溢 單位:中國石油川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司

參考文獻:

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[2]孫佑海.如何在經濟發展新常態中推進環境法治[J].環境保護，2015年01期.

[3]趙麗彬，王新新等.一株鉆井巖屑Cr(Ⅵ)還原菌的分離篩選及還原能力測定[A].2014中國環境科學學會學術年會論文集（第八、九章），2014年.

[4]楊知勛.海洋鉆井平臺廢棄稅基泥漿生物降解技術研究[D].華東理工大學，2012年.

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關鍵詞：海藍MWD系統；測斜儀；無線隨鉆測量；鉆井工程

中圖分類號：TE927　文獻標識碼：A　文章編號：1009-2374(2011)01-0071-02

海藍科技開發有限責任公司于2000年3月完成對YST-48×無線隨鉆測斜儀脈沖發生器、探管、數據處理儀、遠程數據處理器等主要部件的組裝調試工作，并在3月底完成兩套樣機的試制工作。2000年4～6月先后進行了數百小時整機地面試驗，2D00年七月在油田下井一舉成功，為今后無線隨鉆的國產化和普及打下了堅實的基礎。

吉林油田于2001年底引進一套MWD無線隨鉆測量系統，通過現場實際應用，充分體現了無線隨鉆系統的先進性，大大縮短了鉆井周期，降低了鉆井綜合成本。2005年開始在吉林油田普及MwD無線隨鉆測量系統，經過兩年積極推廣應用，2007年MWD無線隨鉆測量系統取代了有線隨鉆，全年為鉆井隊提供了1000余井次的隨鉆定向服務，為鉆井工程提供了技術支持與保障。

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海藍MWD結構及原理(YST-48x)

海藍MWD無線隨鉆測斜儀由地面設備和井下儀器兩部分組成。地面設備包括壓力傳感器、專用數據處理儀。遠程數據處理器、電纜盤等。井下測量儀器主要由探管、電池、泥漿脈沖發生器、打撈頭、六翼扶正器等。

海藍MWD無線隨鉆測斜儀是以鉆井液作為信號傳輸通道，它的基本原理是，探管中的磁通門傳感器和重力加速度傳感器來測量井眼狀態(井斜、方位、工具面參數)，并由探管內的編碼電路編碼，將數碼轉換成與之對應的電脈沖信號。這一信號通過功率放大驅動電磁機構，進一步控制主閥閥頭與限流環之間的泥漿過流面積，由此產生鉆柱內壓力的變化。

在主閥頭提起時，鉆柱內泥漿可以順利通過限流環，在主閥閥頭壓下時，泥漿流通面積減小，從而在鉆柱內產生了一個正的泥漿壓力脈沖。主閥頭提起或壓下的時間取決于脈沖信號，從而控制了泥漿脈沖的寬度和間隔。安裝在立管上的壓力傳感器可以檢測到這個脈沖序列，再由遠程數據處理器完成對泥漿脈沖的采樣、濾波、識別、編碼和顯示，并將相關數據傳送給專用數據處理儀。

2　海藍MwD與國內外儀器的對比

目前國內油田使用較多的無線隨鉆系統主要有Sperw-Sun公司的MWD650系統，Scientific DrillingInternat~onal公司的Mud PuIse MWD，Tensor公司的QDT系統，Anadrill sliml系統，Geolink公司的負脈沖、正脈沖系統，北京普利門公司的PMwD系統和北京海藍公司的隨鉆測斜系統(YST-48X)。

與國內外儀器比較海藍MWD無線隨鉆測斜系統具有以下優點：

(1)輕便、靈活。海藍公司的YsT-48X型無線隨鉆測斜儀外徑為48mm，總長為6.8米。由于其外徑小、重量輕，維修、組裝、運輸、使用都相當方便。

(2)可打撈。海藍公司的YsT-4BX型無線隨鉆測斜儀是坐鍵在無磁鉆鋌中的，在遇到井下復雜情況(例如卡鉆)鉆具不能取出時，可用電纜絞車將專用打撈工具下八鉆具中將其打撈出井，這樣最大限度地避免了儀器埋井的風險。

(3)探管抗沖擊性強，結構小巧。海藍公司的YST-48X型無線隨鉆測斜儀探管采用磁液懸浮重力加速度計，該加速度計具有在工藝性好、抗沖擊能力強、可靠性高、成本低等優點。探管的電路板也設計成高密度組裝，按功能分塊，盡量去掉接插件，保證了可靠性。探管結構上采用工字梁結構，縮短了探管總長，加強了軸向減震，提高了抗沖擊能力。探管各部件之間采用十芯抗壓接插件，并設置了引導槽使現場安裝極為方便。

(4)軟件操作簡單。海藍公司的YST-48X型無線隨鉆測斜儀采用了專用數據處理儀代替了通用計算機進行數據處理，其處理程序直接固化在了數據處理儀中，當數據處理儀給電后，遠程數據處理器的程序將自動進入主菜單，完成對泥漿脈沖的采樣、濾波、識別、編碼和顯示，從而達到了操作簡單、適應力強的目的。此外還提供了PC機接口和軟件，具有更強的數據處理功能，能滿足不同用戶的需求。

(5)價格便宜。進口MWD價格昂貴，價格一般是國產儀器的6-8倍，而且其核心部件損壞需要返回廠家維修時，其維修周期大多在半年以上。而海藍公司的YST-48X型無線隨鈷測斜儀維修周期短，能得到充分及時的技術保障。

由于其結構原理的原因海藍MWD無線隨鉆測斜系統也存在一些缺點：

(1)探管精度受限制。由于探管采用的是磁液懸浮加速度計,這種加速度計的精度一般只能保證在1‰左右，應用范圍受到限制。

(2)波紋管容易破裂。膠波紋管是脈沖發生器的重要組成部分，與補償膜相連接。在氣溫較低時，如果波紋管表面有泥漿就會將其凍住，此時一旦接通儀器，波紋管動作就窯易破裂，造成補償膜中的油外漏致使脈沖不能正常工作。

(3)數據傳輸率不高。受其脈沖編碼方案的限制，該MWD系統的信號傳輸速度較慢，平均30s一個工具面，進口儀器一般為16s一個工具面。

(4)六翼扶正器容易受流體沖蝕。六翼扶正器起連接作用的重要部件，其端頭處使用的是壓縮彈簧，在鉆井液通過其表面時容易在彈簧處形成渦流，使得扶正器基體沖蝕嚴重。大大的減小了扶正器的使用壽命。

(5)在深井、大斜度井施工中穩定性不好。海藍公司的YST-48X型無線隨鉆測斜儀設計最高工作溫度為125℃，在井底溫度過高時電池容易損壞。2005年在昌31井施工中，井深2880米，井底循環溫度95℃。儀器入井開泵循環時有信號，中途修理設備2小時，再次開泵時無信號，起鉆發現電池損壞。

同時由于該儀器在井底是坐鍵在定向接頭上的，沒有防脫鍵設計，在下鉆過快、震動大、井斜大的情況發生時可能出現脫鍵現象，導致儀器沒有信號。

3　海藍MWD在使用中常見的故障及處理措施

(1)井斜、方位不準：施工中出現井斜、方位不準的表情況是在不同的工具面時，井斜、方位的變化幅度很大。造成井斜、方位不準有兩種原因，磁干擾或是探管需要校驗。磁干擾造成的井斜、方位不準時，我們可以在工程允許的情況下，避開磁場強度高的地層再定向。如果是探管自身的問題，我們就需要及時更換探管。

(2)無信號：施工中出現無信號的原因很多，其表現就時泵壓表沒有壓力波動(0.5-1MP)。在井口測試時無信號有三種原因：定向接頭壞、脈沖發生器壞、沒有坐好鍵。我們首先用兩次坐鍵的方法確保坐好了鍵，如果還是沒信號就需要認真檢查接頭和脈沖發生器，更換損壞零部件。

(3)無波形、有雜波：無波形的表現是泵壓表顯示有壓力波動，但遠程數據處理儀上沒有正弦波。出現無波形主要是焊接螺套、壓力傳感器和數據處理儀的問題。我們需采取清理焊接螺套內的淤泥，更換壓力傳感器或數據處理儀等措施。有雜波的表現是遠程數據處理儀上的波形雜亂無章。出現有雜波組要是泥漿泵或壓力傳感器的問題，如果在停泵的情況下仍有雜波出現就需更換壓力傳感器，如果不是壓力傳感器的問題則需要修泵。

(4)不能一致化：不能一致化指專用數據處理儀和遠程數據處理儀之間不能通信，出現這種現象主要原因是電纜盤有問題。我們只需更換電纜盤或把專用數據處理儀和遠程數據處理儀的設置調節一致即可。

4　結論與建議

(1)MWD隨鉆測量技術的推廣應用，提高了鉆井速度，縮短了鉆井周期，從而節約了鉆井成本，創造了可觀的經濟效益。

(2)MWD隨鉆測量技術的推廣應用，簡化了定向施工的程序，減輕了隨鉆技術人員的勞動強度。

(3)MWD隨鉆施工中，需要鉆井隊與隨鉆技術人員密切配合，保證MWD隨鉆測量系統良好的工作環境，提高工作效率。

(4)MWD隨鉆技術人員要不斷的總結經驗，對儀器的各項性能做到心中有數，以便更好地發揮儀器的性能。

(5)數據傳輸速率有待進一步提高，以滿足日益增多的井下信息量的需求。

(6)國產MWD隨鈷測量系統與進口MWD隨鉆測量系統仍有很大的差距，我們需要不斷的引進、吸收、創新以縮短與國際先進水平的差距。

參考文獻

[1]王延恒，張炳順，劉月軍，呂志忠，宋輝無線隨鈷測量技術在華北地區的應用[C].鉆井承包商協會論文裴，2005