超深井钻探与深部地质学

超深井(Super deep well)的定义随着钻探工程技术的发展和钻井深度的不断加深而变化。1969年以来,国际上习惯于将用旋转钻机(石油钻机)施工的6000米以深的井和用地质岩心钻机施工的2500米以深的钻孔,通称为超深井。近三十年来,由于近代科学技术的飞速发展,促使地质科学向外层空间和地球深部(内层空间)两个方向发展,从而使人类探索地球深部的奥秘有了可能。深部地质学—一门新兴的地质学科正在兴起。为研究地壳与上地幔专门施工的地质井、地层井,赋予超深井以崭新的含义,称为莫霍井(Mohole),深度通常     

美国的深井钻进情况

本文介绍了1938-1962年间美国深井钻井情况的统计资料,并着重分析了1962年内深井钻井的发展状况。美国在1962年内共完成了254口4570米以上的深井,深井总进尺为134万米,每口井的平均井深为5200米,美国从1938年以来共钻了 1757口深井,其中有1347口     

上海第一口最深的深井

1918年在四川中路599号上海基督教青年会内,开凿本市第一含水层的第一口深井,井深97米,出水量100吨/时,至1956年此井因出砂而报废。 1921年日商丰器纱厂,在本市梵皇渡路第二含水层开凿第一口深井,井深152米,出水量100吨/时。 1926年英商上煤,在西藏中路开凿第三含水层第一口深井,井深212米,出水量100吨/时,发现水质佳,味可口,适合生活饮用,嗣后很多大厦(如慈淑大厦、建设大厦、福州大楼、     

世界超深井简介

随着全球钻探技术的进步和人们对矿产资源的渴求,寻找地球深部矿产资源,已成为全球找矿的重要方向。特别是在石油天然气领域突破万米的深井已有多处,呈现出钻探有多深、油气有多深的趋势。现将国内外超深井现状介绍如下。     

大港油田优快钻井配套技术研究

大港油田深井、超深井提速困难主要是由于馆陶组厚层底砾岩和沙河街组致密泥岩的岩石可钻性差、深部油气藏存在异常高温、高压现象,且钻井液具有高密度和高粘度的特点。为探索适合大港油田的深井、超深井优快钻井配套技术,结合滨深24-5-27井的钻井实例展开了研究。通过优选钻井液体系、应用精细控压钻井技术,以及高效PDC钻头+螺杆马达复合钻井技术,实现该井完钻井深4510 m,钻井周期36天,全井平均机械钻速为11.56 m/h的快速钻井效果。研究结果表明,该井钻井周期的缩短主要得益于全井机械钻速的提高,以及生产组织的有序衔接和保证。相对所在区块的历史指标井,该井机械钻速提高15.27%,二开和三开的生产组织时间缩短31.68%,钻井周期缩短18.78%。该优快配套钻井技术可为大港油田高效开发深部油气藏提供工程技术保障。     

连续循环系统在科学超深井中的需求分析

作为“入地”重要手段的科学深井、超深井工程是研究深部地质学的重要方法,被誉为“伸入地壳的望远镜”。科学超深井井内超高温高压成为钻井作业中突出的技术难题之一,其对钻井液、井底动力机具、井下检测仪器、铝合金钻柱提出了极为苛刻的要求,致使工程难度增大、风险提高、工期加长。通过对科学超深井钻井工程特点的总结,分析了钻井液连续循环对井眼稳定性和井底温度的影响,得出了连续循环系统对于科学超深井钻井作业具有较强的技术需求的结论。对我国未来万米科学超深钻计划提供了技术支持。     

U形管采样技术研究

深部流体样品是深井工程的重要组成部分,介绍了获取深部流体样品的一种方法---U形管采样技术。通过对U形管采样技术原理进行研究分析,设计研制U形管取样器具并进行野外试验,取样深度达到井深500 m,最大流量达到40 L/h,取得了较好的效果。     

深部及超深部岩溶

从已有的资料分析,深部及超深部岩溶洞穴分布是广泛的,碳酸盐岩分布地区均有存在,只是规模不等成因不同而已。目前,世界上最大的深部溶洞在南欧的阿尔玛河流域,地面以下800米至1331米,溶洞高531米,高原上的深部溶洞在贵州西南发现,地面以下2580余米有1.6米高的溶洞,即相当于海平面以下1070米处。国内已知最大的深部溶洞在湖南某矿区的地面以下186米至4300米,溶洞高250米以上。河床以下已发现的最大溶洞在黔北乌江渡,即河床以下227米以下有9米多高的溶洞。     

深部地层岩石力学性质测试与分析研究

采集川东北地区白垩系～二叠系地层岩石露头,利用国内现有设备开展常温与模拟地层环境条件下岩石力学性质测试与分析研究是解决我国南方海相复杂勘探区超深井钻井关键技术,即提高钻头破岩效率、钻井速度问题的急需。扼要介绍了试验研究目的意义与采集的岩样,简述了试验方案、试验装置、试样、试验获取的结果及试验数据的统计方法;详述依据统计结果进行深部地层岩石力学特征分析研究的方法和获取的相关定性定量结论,进行了基于超深井破岩的机制简要定性分析。通过测试与分析研究可知,岩石的力学性能直接与钻头的高效破岩密切相关。在温度、压力双重因素的作用下深部岩石力学性质产生的变化,致使以刮切破岩方式的钻头在深部地层破碎岩石更加困难,是超深井钻井速度不能大幅度提高的关键因素所在。通过试验与分析研究,获取了一整套在不同环境条件下岩石力学性能发生变化的定性、定量结论,将对深井、超深井钻井过程中钻头的高效破岩机制研究、新型钻头研制与选型提供技术支撑     

地层温度对科学超深井井壁稳定的影响

井壁稳定问题包括井壁坍塌和地层破裂2种基本类型,科学超深井钻探的目的层是处于高地应力、高地温和高地层压力的深部岩层,井壁稳定问题更加突出。以12000 m科学超深井为例,从地层温度入手,分析钻井液循环温度变化所引起的当量静态钻井液密度和环空压力当量密度的变化,以及温梯应力、温差应力对井壁稳定的影响。     

深孔超深孔岩心钻探的若干问题

深孔、超深孔岩心钻探是了解地壳深部地质构造，调查与开发地壳深部资源的重要手段。为了探索地球内部组成，开发利用地下热能及油、气、水等资源，近十余年来，美国、苏联都打了一批深井和超深井。在岩心钻探方面，南非打的钻孔最深，其中有一个孔达到了4576.8米，日本打的钻孔较南非稍浅些，最深为3030米。我国的岩心钻探最深孔为2503.86米。可以预料，随着我国社会主义建设事业的不断发展，今后深孔及超深孔岩心钻探任务，必将越来越多，越打越深。深孔和超深孔岩心钻探的课题已经摆到了我们的面前。怎样打好深孔，这是一个急待我     

深井钻进时井底钻头造斜导向系统的分析与建议

深井钻进中,随着井深的增加,钻进条件变得更为复杂,钻井效率降低,钻井质量不易保证,井斜问题更加难以控制。俄罗斯地质钻探工程中正在积极使用回转导向系统Роторные управляемые системы——РУС （Rotary Steerable System——RSS）,主要是利用井底钻头的造斜作用,进行增斜、减斜和稳斜钻进,可以控制井斜的方向和强度,精度很高（±0.1°）,井深可达13 km,回次长度可以达到1000 m,对于我国深井,特别是地质超深井钻进具有一定参考价值。     

深井电场测量不极化电极特性研究

深井自然电场观测是监测地球深部地质活动的有效手段,对预防地震灾害、深部资源探测有着重要意义。地电场信号一般为mV级甚至μV级的微弱电信号,作为电场传感器的不极化电极,其性能会对测量结果产生重要影响。现有不极化电极主要依靠电化学原理进行工作,按照电化学相关理论,深井中的高温、酸性腐蚀等因素会对不极化电极性能产生严重影响。为检验深井高温及酸性环境对不极化电极的影响情况和电化学原理的不极化电极是否适用于深井测量,进行了相关实验,选取3种电极——Cu-CuSO_4固体不极化电极、铅电极、石墨电极,在模拟深井环境下进行了实验测试。结果表明:常规不极化电极并不适合于深井环境下的电场测量,而石墨电极表现稳定,石墨材料适合作为深井电极制作材料。     

科学超深井硬岩取心关键技术

科学超深井是人类观测深部地球的“望远镜”。获取典型区块的原状岩心,建立高分辨率的地层剖面及其物、化性剖面,是科学钻探的最主要的目的之一。在深部钻探中,钻头驱动方式和岩心提取方法,是影响工程能源消耗、施工周期和工程经费的关键因素,从多方面阐述了科学超深井取心钻进多项关键技术和难点,并提出了针对性的解决方案和研究方向。     

简化井深验证平差方法

《地质与勘探》1978年第一期《井深验证平差方法》一文提出的修改井深验证平差公式是较为合理的,笔者在工作实践中总结出更为简单的计算公式,现介绍如下。 1.平差系数式中L′n—第n次验证井深米数;Ln—第n次验证的记录井深米数;L′(n-1)—上次验证井深米数 2.平差计算 h_1=Kh 式中h_1—每回次平差修改进尺米数;h—每回次进尺米数;K—平差系数现以原文所列第二段验证范围为例:     

模拟深井条件下的牙轮钻头单齿破岩试验

利用深井破岩试验装置，模拟了不同井深压力条件下对泥岩进行牙轮钻头单齿破岩试验，试验结果得出：随着井深的增加，岩石硬度增加，破碎岩的的力增加，石破碎体积减小，岩石破碎功增加，这是机械钻速低的根本原因，因此必须解决深井条件下的牙轮钻头齿形和布齿方式，以适应深井地层的钻井，达到提高机械钻速的目的。     

超深井钻进的一些问题

作者指出,要继续维持石油产量的大幅度增长,必须多打井,打深井。苏联和美国已能钻5000-8000米深井,正计划钻1000O-15000米超深井。钻超深井将遇到许多困难,首先是高压高温引起的一系列问题。泥浆比重很难确定,细微的比重变化将使液柱压力大大改     

东海深部致密储层主要钻井技术及其应用

随着东海对深部致密储层油气资源的勘探开发,深井、超深井钻井面临的地层埋藏深、压力体系复杂、地层可钻性差、裸眼段长、井斜大等难题,需要研究可行的技术方案加以解决。为此,2012年以来,在东海实施的深井、超深井中,通过应用深井井身结构优化、高效抗摩减阻剂、动力导向和复合冲击提速技术、井口回注固井技术和随钻声波固井质量评价技术,实现了安全、快速的钻井效果。上述技术的应用对致密地层钻进、提高钻井速度、缩短钻井周期、降低作业成本、获得更好的经济效益,具有重要的保障作用。     

超深井钻进动态

目前苏联和美国在超深井钻进方面都有很大的发展,苏联为了研究与解决深达15公里或更深一些的地壳有关问题,现已提出7000-10000米的深井钻进问题。     

模拟深井条件下的PDC钻头破岩试验研究

利用深井破岩试验装置模拟不同井深压力条件下对泥岩进行了ＰＤＣ钻头破岩试验，试验结果表明，随着井深的增加，岩石强度增加，破碎岩石的切削力增加，同时，ＰＤＣ钻头齿形和结构对破岩效率影响较大，因此必须按深井条件和岩石特点进行ＰＤＣ钻头齿形和结构设计，以达到提高机械钻速的目的。