淺談提高深井鉆井速度方法

1、淺談提高深井鉆井速度方法【摘要】深井鉆井在油田的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，鉆井 速度對(duì)經(jīng)濟(jì)效益提升有著較為重要的作用，本文主要是從深 井鉆井存在的問(wèn)題出發(fā)，對(duì)鉆井過(guò)程存在的問(wèn)題以及影響鉆井速度的因素進(jìn)行分析，探討提升鉆井速度的措施和方法?！娟P(guān)鍵詞】深井機(jī)械鉆速 近平衡隨著油田的深入發(fā)展，出現(xiàn)越來(lái)越多的深井和超深井,而深井、超深井鉆井技術(shù)直接反應(yīng)了一個(gè)國(guó)家的鉆井技術(shù)水 平。我國(guó)在深井、超深井鉆井技術(shù)方面相對(duì)于國(guó)外的先進(jìn)技 術(shù)還存在一定的差距，需要全體從業(yè)人員不斷的提升發(fā)展。 淺層、中層基本已經(jīng)探明或正在開(kāi)采，深井和超深井還存在 很大的發(fā)展空間，而鉆井速度的提升能有效的提高經(jīng)濟(jì)效 益，探討深井的鉆井速度就有

2、著很重要的作用，值得我們重 視。1深井鉆井的問(wèn)題分析深井鉆井涉及到的地層多，地層跨越的地質(zhì)時(shí)代多且有 著較大的變化，形成了較為復(fù)雜的地質(zhì)條件。一口井的施工 中需要對(duì)多個(gè)不同性質(zhì)的井下情況進(jìn)行預(yù)測(cè)和處理，在同一 井段還有可能存在較大的壓力梯度差，其形成的地層壓力體 系以及復(fù)雜地層都給深井鉆井帶來(lái)了較大的阻力。深地層的 高溫、高壓和高應(yīng)力更加加劇了這種井下的復(fù)雜程度，處理 問(wèn)題的難度也大大加劇。在我國(guó)目前的深井鉆井中存在一些 問(wèn)題和不足，要提高深井鉆井速度首先要對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分 析。在現(xiàn)今的深井鉆井過(guò)程中使用的鉆井設(shè)備與國(guó)外相比 存在很大的差距，性能相對(duì)較差，比較陳舊。在鉆井技術(shù)上, 深井定向井和

3、水平井鉆井技術(shù)存在一定差距，防斜打直技術(shù) 也有著明顯不足，對(duì)于上部大尺寸井眼和深部井段的鉆井速 度不能達(dá)到理想值，在多層套管的情況下，深井段小井眼的 速度也很難提高。對(duì)于問(wèn)題的處理存在一些不足，主要表現(xiàn) 在深井的套管的磨損、套管的破裂、井漏、井塌、井涌和縮 徑等情況的預(yù)防處理，固井質(zhì)量的保證也有著較大難度。在 深井鉆井液體系中也存在不足，如包被劑的抗溫問(wèn)題、深井 高密度鉆井液流變性能穩(wěn)定問(wèn)題、高溫穩(wěn)定劑的復(fù)配問(wèn)題、 鉆井液的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題和鉆井液檢測(cè)系統(tǒng)的陳舊、不配套。2深井鉆井的相關(guān)討論針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行分析，可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)整來(lái)提高深井 大直徑井段、深部井段的鉆井速度和減小技術(shù)套管的磨損情 況。

4、提高深井大直徑井段的鉆井速度主要是通過(guò)以下幾個(gè) 方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：加大鉆井裝備的裝機(jī)功率，滿足大尺寸井眼施 工時(shí)所需的能量和排量要求；加大鉆桿和鉆鋌的尺寸，滿足 水力能量和破巖能量要求；采用井下動(dòng)力鉆具與復(fù)合鉆進(jìn)技 術(shù)，提升機(jī)械鉆速；優(yōu)化大尺寸鉆頭的結(jié)構(gòu)和性能，使大尺 寸鉆頭的移軸距和在高鉆速下的適應(yīng)性都得到提升。深部井段的鉆井速度提升需要對(duì)巖層進(jìn)行分析。深部井 段由于上覆蓋地層壓力的作用，泥頁(yè)巖和泥質(zhì)砂巖等都會(huì)變 得致密，密度和硬度都有較大提升，巖石從脆性朝塑脆性和 硬塑性轉(zhuǎn)化，這種致密巖石對(duì)牙輪鉆頭的牙齒造成的阻力更 大，破碎的過(guò)程更加困難。鉆井液密度和井深的增加會(huì)加大 液柱壓力對(duì)井底破碎產(chǎn)生的

5、巖屑的壓持作用，巖屑由牙輪鉆 頭破碎形成后受到壓差作用而無(wú)法離開(kāi)井底，形成墊層而影 響破碎的效率。除此外還有多種因素都對(duì)深井井段的機(jī)械鉆 速產(chǎn)生影響，維持較低的機(jī)械鉆速。鉆井的技術(shù)難點(diǎn)在于提高機(jī)械轉(zhuǎn)速來(lái)縮短周期，但是深 井的髙抗壓強(qiáng)度和髙研磨性地層都會(huì)帶來(lái)很大的影響。針對(duì) 此類問(wèn)題，國(guó)外采取人造金剛石孕鑲鉆頭和高速渦輪動(dòng)力鉆 具結(jié)合的方式來(lái)優(yōu)化鉆井參數(shù)達(dá)到提高鉆速的目的，這樣的 措施可以提高鉆速到3倍以上。對(duì)于減少技術(shù)套管磨損的途徑可以通過(guò)使用井下動(dòng)力鉆具來(lái)減少鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)，使用過(guò)程中做好粘卡卡鉆的預(yù)防工 作，直井段的施工要保證直，斜井段盡量平滑，減少鉆具和 套管之間的壓力、接觸點(diǎn)?？梢圆捎煤侠?/p>

6、的鉆桿護(hù)箍減少鉆 桿和套管的磨損，但是護(hù)箍需要穩(wěn)定可靠，不能出現(xiàn)掉落卡 鉆的情況。盡量保證鉆井工具質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命來(lái)減少起 下鉆次數(shù)，提高鉆井速度來(lái)縮短周期。3提升深井鉆井速度的分析提高鉆井速度主要從設(shè)計(jì)的優(yōu)化、應(yīng)用近平衡鉆井技 術(shù)、使用頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和隨鉆測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)以及深井鉆井模 擬技術(shù)幾個(gè)方面來(lái)考慮。優(yōu)化設(shè)計(jì)需要考慮到鉆機(jī)和設(shè)備的選擇、套管程序的設(shè) 計(jì)以及鉆柱組合設(shè)計(jì)。鉆機(jī)和設(shè)備的選用盡量保證先進(jìn)、性 能良好，功率滿足需求、自動(dòng)化程度高且配套齊全。鉆機(jī)和 提升系統(tǒng)能滿足最重套管管柱和鉆桿載荷需求，鉆井泵的水 功率能滿足噴射鉆井和清洗井眼要求，此外井架負(fù)荷能力、 立根盒容量、底座高度、井控

7、系統(tǒng)都滿足設(shè)計(jì)要求，根據(jù)深 井地層壓力選用防噴器組、節(jié)流管匯，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，使用 前確保所有的設(shè)備安全、正常。套管的類型和強(qiáng)度要充分考 慮到深井不同的壓力體系，根據(jù)地震資料預(yù)測(cè)多個(gè)地層孔隙 壓力以及地層破裂壓力梯度。為保證較高的抗內(nèi)壓強(qiáng)度，選 用小尺寸鉆具在懸掛點(diǎn)之下，在套管的下入程序上要合理， 保證深井鉆井速度。深井鉆柱的設(shè)計(jì)可以采用滿眼剛性組 合，使用穩(wěn)定器、減震器以及隨鉆震擊器，對(duì)于大井眼多采 用大直徑塔式鉆具組合，而超深井多選用復(fù)合鉆柱，保證其 富余拉力。采用近平衡鉆井的主要目的是通過(guò)水力能量來(lái)實(shí)現(xiàn)井 底巖石的清洗。深井較大的壓差是造成鉆速低的一個(gè)非常重 要的原因，井底的巖石和鉆頭破碎

8、產(chǎn)生的巖屑會(huì)因?yàn)殂@井液 的壓持作用而很難排出，這種情況隨著地層的加深而加大， 同時(shí)巖石的強(qiáng)度也逐漸增大。施工中，鉆頭前進(jìn)時(shí)底部的巖 石致密且滲透性較差，很難有鉆井液慮失水滲入，即將脫離 母體的巖屑會(huì)因?yàn)橐褐鶋毫ψ饔枚粔鹤?，液柱壓力與地層 孔隙的壓力差越大就越嚴(yán)重。頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是用接立柱代替接單根，這樣可使接鉆桿 的時(shí)間減少到原來(lái)的三分之一，更適用于易垮塌地層，在起 下鉆的過(guò)程中可不斷旋轉(zhuǎn)鉆桿、循環(huán)鉆井液等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù) 是從海上應(yīng)用擴(kuò)大到陸地，處理深井時(shí)能保證安全、快速的 鉆井。隨鉆測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)的優(yōu)化，檢測(cè)鉆進(jìn)參 數(shù)，檢測(cè)氣體溢流，提供地層評(píng)價(jià)參數(shù)，保證鉆井過(guò)程的高 效、安全。深井鉆井模擬是在地面實(shí)驗(yàn)室對(duì)溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)進(jìn)行 模擬，采用一比一的鉆井設(shè)備進(jìn)行模擬實(shí)鉆，通過(guò)數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)來(lái)對(duì)鉆井過(guò)程中的信息盡心采集分析。通過(guò)這種全尺寸 的模擬，能真實(shí)、準(zhǔn)確的反應(yīng)深井鉆井的規(guī)