高壓噴射鉆井技術(shù)分析

周尊鵬(勝利石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)公司，山東 東營 257000)

隨著油氣資源勘探開發(fā)的逐漸深入，石油勘探逐漸轉(zhuǎn)向復(fù)雜難鉆地層，如何提高復(fù)雜難鉆地層的鉆井效率和質(zhì)量非常重要，已經(jīng)成為目前鉆井研究的重點。噴射鉆井技術(shù)是一種高效的鉆井技術(shù)，噴射鉆井技術(shù)可以充分的利用鉆井液的水力能量，將鉆井液的水力能量作用到巖石，輔助鉆頭的機械破巖，大大提高鉆頭的破巖效率，提升鉆井速度。特別是在深井鉆井過程中，現(xiàn)階段深井鉆井時，由于深井的井深較深，鉆井液在鉆柱中流動長度較長，鉆井液的循環(huán)壓耗較大，循環(huán)壓耗的增大，直接降低了鉆頭處的噴嘴噴射壓力。在泵壓一定的情況下，隨著井深的增大，鉆井管柱的循環(huán)壓耗越大，鉆頭的噴嘴壓降越小。通過提高泵壓的方法，可以有效提高井下鉆頭處的噴嘴噴射壓力，實現(xiàn)水力噴射輔助破巖。增大鉆井泵的泵壓對井隊的設(shè)備要求較高，井隊的泵壓并不是任意增大的，這和井隊鉆機設(shè)備質(zhì)量，使用壽命有關(guān)。而且泵壓的增大，會縮短鉆機設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，高壓噴射鉆井的成本較高。因此在實際鉆井過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合地層、井隊、施工進度等因素，進行科學(xué)合理的分析，選擇合適的井隊泵壓，實現(xiàn)深井復(fù)雜地層的高壓噴射鉆井，不斷的提高鉆井速度，保證鉆井施工的順利完成。

1 深井復(fù)雜地層鉆井現(xiàn)狀分析

在復(fù)雜地層鉆井過程中，經(jīng)常會鉆遇復(fù)雜的泥頁巖互層，在這些地層鉆井時，泥頁巖和鉆井液接觸之后，容易發(fā)生水化作用，泥頁巖水化膨脹后，導(dǎo)致井眼直徑的縮小。尤其是遇到石膏層后，這種水化膨脹的作用更是明顯，如果井眼直徑的縮小嚴(yán)重，容易發(fā)生鉆井卡鉆問題，發(fā)生卡鉆后，鉆井作業(yè)的進度將會受到嚴(yán)重的影響，因此需要不斷的提高該類復(fù)雜地層的鉆井速度，縮短地層巖性和鉆井液的接觸時間，降低地層的水化膨脹作用，防止卡鉆事故的發(fā)生。深井鉆井過程中，井口鉆井液的能量傳輸?shù)姐@頭上的量很小，因此很難在井底形成高壓射流，輔助鉆頭破巖和充分?jǐn)y巖。大量的現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，井深、鉆井液性質(zhì)、鉆柱結(jié)構(gòu)等都會影響鉆頭水力能量的提高，因此需要不斷研究充分利用水力能量的措施，降低鉆井液的壓力損失，實現(xiàn)井底鉆頭高壓噴射鉆井，進行提高鉆井速度。鉆井液固體含量的體積分?jǐn)?shù)和直徑等對于鉆井液壓耗影響較大。如果鉆井液的固控條件不能滿足要求，鉆井液的處理能力不夠，鉆井液固相含量控制不穩(wěn)定，處理不到位，鉆井液在循環(huán)過程中壓耗大，極大限制了鉆井液能量的充分利用，阻礙鉆頭噴嘴高壓噴射鉆井的實現(xiàn)?，F(xiàn)階段石油鉆井過程中，對于水力能量的利用率還不是很高，隨著鉆井施工難度的逐年增大，需要研究充分利用鉆井水力能量的措施，實現(xiàn)高壓噴射鉆井。

2 高壓噴射鉆井技術(shù)的實現(xiàn)

高壓噴射鉆井實現(xiàn)的關(guān)鍵就是如何降低循環(huán)壓耗，充分利用水力能量。合理設(shè)計水力參數(shù)大小，可以有效利用鉆井液的水力能量。噴嘴組合方式是鉆頭重要的水力參數(shù)，鉆頭噴嘴的壓力降大小和噴嘴的大小有直接關(guān)系，如果鉆頭噴嘴的當(dāng)量直徑設(shè)置過大，鉆頭噴嘴的壓降很小，因此鉆頭鉆井液的壓力降就很小，這種情況下鉆井液的水力能量不能夠被充分利用，如果鉆頭噴嘴的當(dāng)量直徑設(shè)置過大，鉆頭噴嘴的壓降會很大，很大的鉆頭壓降，需要井口鉆井泵具有較大的泵壓，如果鉆井泵的功率不夠，很難實現(xiàn)鉆井泵的開啟。因此需要合理的設(shè)置鉆頭的噴嘴當(dāng)量直徑，在保證鉆井泵開啟的條件下，又能夠充分利用鉆井泵的能量。通過合理設(shè)置水力參數(shù)，保證在井口泵壓不變的條件下，降低鉆井的循環(huán)壓耗，實現(xiàn)鉆頭噴射高壓射流，輔助鉆頭破巖和高效攜巖?，F(xiàn)階段常規(guī)石油鉆井的井口泵壓一般不會超過20兆帕，在該壓力下如果要實現(xiàn)井下鉆頭的高壓噴射鉆井非常困難，因此需要不斷地提高石油鉆井的井口泵壓，隨著石油鉆井裝備技術(shù)水平和質(zhì)量不斷提升，鉆井設(shè)備對鉆井液壓力的承受值越來越大，在鉆井過程中可以適當(dāng)?shù)奶岣咩@井液的井口泵壓，例如進行35兆帕的高壓噴射鉆井作業(yè)。通過采用大功率的泥漿泵，高質(zhì)量的井隊設(shè)備和高壓管線等，為高壓噴射鉆井作業(yè)提供保證。35兆帕高壓噴射鉆井實踐表明，通過增大鉆井泵的壓力后，井下鉆頭噴嘴處的射流壓力逐漸的增大，鉆井速度得到了明顯的提升。鉆井過程中產(chǎn)生的巖屑較小，對鉆井固控設(shè)備的質(zhì)量和效率提出了較高的要求。為了緩解固控設(shè)備的壓力，縮小了井隊振動篩的孔眼直徑，及時的進行了振動篩的清理，同時通過更換高效的離心機，提高了固控設(shè)備的處理能力，為高壓噴射鉆井技術(shù)的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。高壓噴射鉆井其中一口井的鉆井實踐表明，利用高壓噴射鉆井技術(shù)后，鉆井一開的機械鉆速提高了1倍以上，二開的機械鉆速提高了1.5倍以上?，F(xiàn)場試驗的結(jié)果表明，在井隊設(shè)備、環(huán)境等條件允許的條件下，適當(dāng)?shù)恼{(diào)高泥漿泵的泵壓，可以有效的提高鉆井的機械鉆速。

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