深井油田鉆井技術(shù)的研究與應(yīng)用

何代東

【摘 要】深井油田地區(qū)的地質(zhì)條件復(fù)雜，鉆井深度和難度較大，成本高，鉆井周期長(zhǎng)，從而嚴(yán)重制約著勘探開發(fā)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。深入研究鉆井技術(shù)相關(guān)理論，提高深井油田鉆井技術(shù)水平，加強(qiáng)先進(jìn)鉆井技術(shù)在深井油田中的推廣和應(yīng)用，有助于提高開發(fā)速度，確保相關(guān)人員的人身安全。本文將對(duì)深井油田鉆井技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】深井油田 鉆井技術(shù) 應(yīng)用

由于受到各種不利因素的制約，如工藝技術(shù)、工具設(shè)備等，嚴(yán)重限制了鉆井速度的提升。隨著無線和有線隨鉆測(cè)量?jī)x器的國(guó)產(chǎn)化，再加上PDC鉆頭和高效牙輪鉆頭的廣泛應(yīng)用，鉆井設(shè)備得到了大范圍更新，極大地提高了鉆井速度和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐表明，科學(xué)運(yùn)用各種先進(jìn)鉆井技術(shù)，激發(fā)工作人員和設(shè)備的技術(shù)潛能是高效、安全開發(fā)深井油田的重要途徑。

1 深井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

第一，不斷優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)。目前，我國(guó)深井中應(yīng)用比較廣泛的套管程序是：∮508.0mm+∮339.7mm+∮244.5mm+∮177.8mm+∮127.0mm ，少數(shù)的海洋深井與陸地深井使用的套管程序是：∮762.0mm+∮508.0mm+∮339.7mm+∮244.5mm+∮177.8mm+∮127.0mm，該套管程序?qū)︺@井液的依賴性比較強(qiáng)，井身結(jié)構(gòu)方案調(diào)整難度大，無法滿足地質(zhì)條件復(fù)雜的深井鉆井的要求。因此，該套管程序適用于地質(zhì)環(huán)境簡(jiǎn)單的地區(qū)。該套管程序在使用過程中，存在以下問題：各套管間間隙較大，機(jī)械鉆速較低，增加了鉆井成本，井眼與目的層套管之間的間隙比較小，容易出現(xiàn)套管阻卡的現(xiàn)象，從而降低了固井質(zhì)量；套管層數(shù)較少，對(duì)于多層復(fù)雜的地層而言，無法滿足封隔要求；下部井眼的尺寸過小，無法滿足井下作業(yè)與采氣等工作的要求，鉆井速度較慢，鉆井工作的安全性得不到保障，也不利于進(jìn)一步加深鉆井。隨著無接箍套管、隨鉆擴(kuò)眼和鉆后擴(kuò)眼等技術(shù)在套管程序中應(yīng)用的加強(qiáng)，進(jìn)一步推動(dòng)著深井鉆井技術(shù)的發(fā)展。

第二，鉆井?dāng)U眼技術(shù)。采用該技術(shù)，能優(yōu)化套管程序，增加生產(chǎn)套管尺寸和套管層次，減少套管尺寸，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。該技術(shù)具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)意義和技術(shù)價(jià)值：為后續(xù)采油作業(yè)與完井創(chuàng)造了有利條件；增加了套管環(huán)空間隙，提高了固井質(zhì)量；有效地解決了易縮徑地層與鹽膏層所引發(fā)的鉆井問題；增加了井眼環(huán)空間隙，極大地降低了壓力激動(dòng)，減少環(huán)空阻力，有助于深井鉆進(jìn)。

第三，膨脹管技術(shù)。該技術(shù)是將管柱深入到井底，通過機(jī)械或者液壓的方式，用驅(qū)動(dòng)頭使管材發(fā)生變形，增加完井井眼內(nèi)徑。膨脹管技術(shù)適用于采油、鉆井、修井以及完井等作業(yè)中。膨脹管技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：減少上部套管層數(shù)以及井眼尺寸，能鉆更深的大位移井和直井；能提高復(fù)雜井段井壁的穩(wěn)定性；易于修復(fù)破損套管；降低了鉆井成本；使用礫石充填，有助于降低完井成本。

2 提高上部大尺寸井眼機(jī)械鉆速技術(shù)

深井井眼的長(zhǎng)度在逐漸增加，比如，井深5000-6000m，井眼∮311.1mm的深井，鉆深則是4000-5500m，這樣才滿足井身結(jié)構(gòu)要求。為了確保鉆井安全，在設(shè)計(jì)∮311.1mm和∮444.5mm的井段固井時(shí)，應(yīng)該盡量增加套管的深度。隨著井段的加深，機(jī)械鉆速越來越慢，影響鉆井周期，增加鉆井成本，也對(duì)整個(gè)油田開發(fā)速度產(chǎn)生不利影響。目前，如何提高深井機(jī)械鉆速是油田深井開采行業(yè)需要解決的重點(diǎn)問題。

大尺寸井眼鉆井作業(yè)難度較大，具體表現(xiàn)是：水力能量較低；鉆井液處理難度大；很難選到合適的鉆頭；機(jī)械破巖能量不足；蹩跳鉆比普通井眼嚴(yán)重。

3 套管防磨技術(shù)

深井和超深井具有井眼軌跡復(fù)雜、井眼深以及下部井眼鉆井時(shí)間長(zhǎng)等劣勢(shì)，所以易出現(xiàn)套管磨損嚴(yán)重、套管磨穿、鉆桿接頭磨損以及井下鉆柱扭矩高等問題，因此，需要在鉆桿接頭上設(shè)置焊耐磨帶，將整體式非旋轉(zhuǎn)保護(hù)接頭串聯(lián)在鉆柱上，并安裝計(jì)算機(jī)計(jì)算整體式非旋轉(zhuǎn)保護(hù)接頭放置軟件。目前，套管防磨技術(shù)已經(jīng)在我做石化部分得到了廣泛應(yīng)用。

4 深井超深井鉆井液技術(shù)

深井超深井對(duì)鉆井液技術(shù)有以下要求：剪切稀釋性強(qiáng)，具有高穩(wěn)定性和潤(rùn)滑性，高壓失水量低，能有效地抵抗各種有害氣體污染，如酸性氣體、可溶性鹽類，固相體積分?jǐn)?shù)較小，便于維護(hù)處理，有利于保護(hù)配置與保護(hù)儲(chǔ)層。目前，深井超深井鉆井液技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在勝利油田中，具體內(nèi)容包括：抗高溫聚合物無固相鉆井完井液技術(shù)、非滲透鉆井液技術(shù)、硅氟鉆井液技術(shù)、聚磺鉆井液技術(shù)、聚合醇鉆井液技術(shù)、油基鉆井液技術(shù)、兩性離子鉆井液技術(shù)以及無固相復(fù)合鹽水充氣鉆井完井液技術(shù)。水基聚磺鉆井液體系最高能抵抗2200C的溫度，鉆井液密度高達(dá)2.30kg/L，利用表面活性劑和聚合醇的增效功能，提高其抗溫能力。隨著聚合醇鉆井液體系和硅氟鉆井液體系應(yīng)用的加強(qiáng)，有效地解決了深部井壁穩(wěn)定問題。為了進(jìn)一步鉆井深部復(fù)雜地層，尤其是鹽膏層，研發(fā)了鹽水鉆井液體系，該體系的抗溫度達(dá)到1800C，密度為2.30kg/L。雖然目前油基鉆井液技術(shù)應(yīng)用較少，但是該鉆井液的抗溫度達(dá)到2300C，密度為2.30kg/L，如果在低密度的環(huán)境下使用該技術(shù)，其抗溫度達(dá)到2600C以上。

5 深井超深井完井技術(shù)

第一，高壓油氣井固井技術(shù)。該技術(shù)的特征是地層壓力大，固井時(shí)易出現(xiàn)油氣竄槽問題。因此，需要深入研究氣竄“失重” 機(jī)理，了解和掌握分級(jí)注水泥、井口環(huán)空加壓、雙凝和多凝水泥漿、降失水劑、管外封隔器加防氣竄劑、氣阻劑、使用多密封特殊套管螺紋和加重水泥漿注水泥等配套固井技術(shù)。

第二，深部油氣藏固井技術(shù)。該技術(shù)具有長(zhǎng)井段、套管載荷重、高溫高壓等特征。根據(jù)該技術(shù)的特征，研究開發(fā)了分級(jí)注水泥尾管固井技術(shù)、耐高溫水泥及其外加劑等。目前，我國(guó)大約有40-50的深井已經(jīng)采用了分級(jí)注水泥技術(shù)和尾管固井技術(shù)。國(guó)產(chǎn)的分級(jí)注水器與尾管懸掛器已成系列。分級(jí)注水泥器已經(jīng)有了127.0ram、 177.8ram、244.5mm 等不同規(guī)格的系列產(chǎn)品，并成功研發(fā)了封隔器注水泥引鞋以及帶隔離器的多級(jí)注水泥器等產(chǎn)品，使用過多種不同規(guī)格的套管外封隔離器。

第三，低壓易漏失油氣藏固井技術(shù)該技術(shù)具有易漏失、地層壓力系數(shù)低以及封固段長(zhǎng)等特征。因此，研發(fā)了泡沫水泥固井技術(shù)、低密度水泥、超低密度充氣水泥、微珠水泥和深井堵漏技術(shù)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)成熟鉆井技術(shù)在深井油田中的應(yīng)用，是提高鉆井速度的重要舉措。但是如何靈活運(yùn)用鉆井技術(shù)，是一個(gè)科學(xué)實(shí)踐過程。只有加強(qiáng)職工培訓(xùn)，提高操作人員的專業(yè)素質(zhì)，并輔以科學(xué)的管理，才能在鉆井施工過程中合理運(yùn)用鉆井技術(shù)，使其發(fā)揮最大作用，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

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