测试技术在钻井工程中的应用探究
摘要：钻井工程是一个复杂的过程，其钻井直径的大小和深度不尽相同，例如钻井的用途或是矿产的埋藏深度等，而钻井的质量受很多因素影响，所以在施工过程中对于各种条件要进行了解和掌握，这就需要测试技术加以配合，从而对影响钻井的客观因素进行测试和研究，本文就测试技术在钻井工程中的应用进行分析和探讨，为钻井工程的发展提供良好的支持。
关键词：测试技术；钻井工程；应用
随着科学技术的不断发展，钻井技术也在不断革新，对于钻井工程而言，为了提高钻井工程的进度和质量，施工过程中需要结合很多测试技术，例如钻井岩屑适时测定技术、深部地应力测试技术、地层压力测试技术、深水钻井测试等，在施工过程中，将测试技术于钻井工程融合，使得测试的大数据有效提高钻井工程的效率，也能在很大程度上减少钻石事故的发生，并有效提高钻井工程的成本，从而提升经济效益。
1 钻石岩屑适时测定技术
1.1 钻石岩屑适时测定技术的基本原理
岩屑波速测试系统是根据岩屑厚度和超声波从发射探头到达接收探头的时间对该岩屑的声波速度进行测试，根据岩屑的声波速度来预测岩石的力学特征，从而确定岩石的动态弹性系数，例如杨氏模量、体积模量和泊松比等。而岩屑的微硬力测试则是在一定形状的压头作用之下，利用记录压力绘制深度曲线和极限破碎载荷分析来完成。
1.2 岩屑适时测试技术仪器和方法
1.2.1 仪器的组成
岩屑波速测试系统主要由声波发射器、示波器、接受仪以及声波探头组成，中心的频率为5MHz，声波探头直径为3mm。测量时将岩样放在两个探头中间，超声波从一个探头发出然后经过岩样被另一个探头接收，测定时间差，根据岩样的厚度计算岩屑的波速。而岩屑的微硬度测试仪则由压头、支架、钻屑夹持架、位移纪录计以及精密压力计等组成。仪器用有机玻璃和不锈钢标准试件进行标定。
1.2.2 测试方法及步骤
首先，进行岩样的准备工作，在岩屑研磨制备过程中应该注意将岩屑样本的两个面磨出一定的平行度和平面度，厚度大于1mm，厚度越大，其测试的精密度越高；其次，进行波速测试，在测试时，要注意将凡士林将岩样和探头进行耦合，并施加一定的力，确保探头和岩屑的良好接触，提高测试的准确度；然后进行微硬度测试工作；最后进行数据的处理工作。
1.3 岩屑适时测试技术的评价
钻井岩屑的波速测试结果和岩样的结果较为一致，准确度较高；岩屑测试实验不仅可以在实验室进行，还能拓展到钻井施工场所进行实地测试，更为方便性和实效性较高；但在井场使用时，不同深度的岩屑混杂情况有所不同，需多加注意进行识别，从而减少测定结果的误差；压头的形状以及尺寸、加载速率和岩样的制备等多种因素会对结果有影响，应对岩石的制备和试验过程严格要求，达到其标准化。
2 深部地应力测试技术
油气藏开发中费用最高的工程项目是钻井，而深部地应力结合测试技术以及地理坐标对井壁稳定性的测定系统，能够对钻井的不同方位和井壁的稳定性进行系统而全面的分析，从而对钻井的泥浆密度、斜度井以及水平井方位和丛式井平台进行有效的优化，可有效的降低钻井安全事故和钻井工程的成本，提高钻井工程的安全性和经济效益。
2.1 深部地应力测试技术相关内容
深部地应力的测量是一个较为复杂的过程，其具有一定的特殊性和复杂性，使得其测试结果的可靠性被人们较为关注。为了提高其测试结果的可靠性，目前结合多种测试方法进行综合研究，进行对比分析确定结果。而且每类测试技术都有几种具体的测试方法（见下表）。
岩心地应力测试技术测井资料地应力分析技术水力压裂地应力测试技术
差应变（DSC）巖石波速各向异性（CVA）Kaiser效应岩石古地磁测试非弹性应变恢复（ASR）岩心钻井诱导缝钻井诱导缝
井孔崩落微压裂地应力测试技术水力压裂曲线分析
2.2 地应力在钻井工程中的应用
2.2.1 地应力与钻井井壁稳定性
由于钻井井孔使得原有的地应力失去平衡，从而引起井壁产生应力集中的现象，这很可能导致井壁的不稳定。而钻井井孔稳定性这一问题是十分复杂的，受很多因素的影响，例如原地应力状态、岩石胶结程度、岩石力学性质、岩石的化学组成、岩石的孔隙流体压力、钻井液的物理和化学性质、钻井工作状态以及井筒中钻井液流动状态等。
2.2.2 井壁力学稳定性分析
通过测定技术对井壁应力进行仔细的测量和研究，利用井壁力学稳定性分析模型和分析的软件，可以详细的得出是否利于钻井工程，还能预测在后期开发过程中套管是否易于变形和损坏。
3 深水钻井测试
随着深水钻井技术的不断发展，人们越来越关注井筒的完整性，对于深水钻井井筒完整性问题的研究，目前主要是关于测试以及生产过程中套管环空圈闭压力增加从而导致的套管破坏和损坏的问题，在此对测试进行简要介绍：
3.1 井筒的完整性
深水井在测试过程中井筒传热过程较为复杂，其中的高温测试热流体从井眼底部向井口流动，在流动的过程中，热量通过周围的套管、环空以及水泥环传递，从而改变周围介质的温度，产生热应力。但由于温度变化会产生热胀冷缩，若膨胀力比井口剪切销钉所能承载的力大，则会损坏井筒。
3.2 影响测试的因素
首先，水泥浆返高对测量的影响最大，所以，水深固井施工时要将导管及表层套管之间的环形空间用水泥全部填充，以减小其影响；再者，温度对测量也有影响，主要是因为温度改变膨胀力。
4 总结
总之，钻井工程中的测试技术对于整个工程来说非常关键，而且测试的方面较为广泛，测量方法也有很多，应结合各优点采取联合使用，共同分析，以使最终数据较为可靠，在提升钻井工程进度的同时，提高其安全性和经济效益。
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