工廠化水平井鉆井提速關(guān)鍵因素的探討

郭彥麟，朱健軍，韓 超

（1.大慶油田采油工程研究院，黑龍江大慶163453；2.中海油天津分公司，黑龍江大慶163453）

工廠化水平井鉆井提速關(guān)鍵因素的探討

郭彥麟*1，朱健軍1，韓 超2

（1.大慶油田采油工程研究院，黑龍江大慶163453；2.中海油天津分公司，黑龍江大慶163453）

目前工廠化水平井已成為國內(nèi)各個(gè)油田高效開發(fā)油氣藏的一項(xiàng)重要技術(shù)，隨著技術(shù)工藝的成熟，水平井鉆探的綜合應(yīng)用能力和新工藝新技術(shù)水平有了明顯的改進(jìn)與提高，但是在鉆井提速方面仍然有待進(jìn)一步發(fā)展。對工廠化水平井鉆井提速進(jìn)行深入分析，首先對水平井鉆井的現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，然后對影響水平井鉆井提速技術(shù)的關(guān)鍵因素進(jìn)行了探討并提出了相關(guān)建議。通過對水平井鉆井提速關(guān)鍵因素的探討可以為提高鉆井效率、降低鉆井成本提供思路及依據(jù)。

水平井；鉆井；提速；因素；探討

1 概述

近年來，全球越來越重視對資源的開發(fā)及技術(shù)研究，對油氣勘探技術(shù)也加大了投入，出現(xiàn)了各種各樣的油田生產(chǎn)技術(shù)工藝。工廠化水平井鉆井技術(shù)是高效開發(fā)油氣技術(shù)手段的基礎(chǔ)與支撐，水平井的數(shù)量迅速增多，規(guī)模不斷擴(kuò)大，使得工廠化水平井技術(shù)體系日趨完善，應(yīng)用領(lǐng)域和范圍不斷擴(kuò)大。國內(nèi)的水平井鉆井技術(shù)在油田的生產(chǎn)方面發(fā)揮著重要作用，但是在鉆井提速方面卻存在一定的技術(shù)限制。同時(shí)，各個(gè)油田地質(zhì)情況復(fù)雜，一些油田地層研磨性強(qiáng)、水平段長、井壁易分散垮塌，開采難度大，嚴(yán)重影響了國內(nèi)油田水平井鉆井速度。

2 工廠化水平井鉆井提速的作用

（1）進(jìn)行相關(guān)科研突破與技術(shù)革新，在水平井鉆井技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展鉆井提速技術(shù)，可以豐富工廠化水平井鉆井技術(shù)的內(nèi)涵。在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中能夠解決以前技術(shù)難以解決的問題。例如，針對氣層埋藏淺、層多且薄、裂縫等復(fù)雜地層鉆井開采的困難問題，通過對地質(zhì)地層情況進(jìn)行精細(xì)化的研究，選擇合適的鉆具和鉆井參數(shù)來確定地質(zhì)導(dǎo)向，準(zhǔn)確把握目標(biāo)區(qū)的儲層特征、流體特征，從而落實(shí)鉆探靶點(diǎn)的具體位置。在充分利用現(xiàn)場測錄井資料等資源的情況下，做出合理正確的判斷和選擇，制定科學(xué)可靠的施工方案，保證工廠化水平井鉆井提速技術(shù)的正常運(yùn)行。

（2）工廠化水平井鉆井提速技術(shù)完善了相應(yīng)的油田鉆井工藝技術(shù)，為進(jìn)一步推廣使用奠定基礎(chǔ)。

（3）工廠化水平井鉆井提速技術(shù)攻克了傳統(tǒng)水平井鉆井技術(shù)無法解決的困難，可以降低施工過程中潛在的安全隱患。

（4）工廠化水平井鉆井提速技術(shù)通過對水平井鉆井中各個(gè)環(huán)節(jié)的深入分析與科學(xué)判斷，能夠減少與避免施工過程中人力、財(cái)力、物力的浪費(fèi)，降低了油氣田實(shí)際生產(chǎn)的成本。

（5）工廠化水平井鉆井提速有效地提高了鉆井的速度，提高了油氣田的開采率和單井的產(chǎn)量與質(zhì)量；減少了對儲層傷害，提高固井質(zhì)量。

（6）工廠化水平井鉆井提速加速了油氣田的開發(fā)進(jìn)程，提高了社會生產(chǎn)效益的同時(shí)，也提升了環(huán)保效益，促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3 工廠化水平井鉆井提速的關(guān)鍵因素

3.1 井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、簡化

水平井的井身結(jié)構(gòu)是影響鉆井周期的一個(gè)重要因素。根據(jù)地質(zhì)情況及強(qiáng)度安全校核套管層數(shù)從3層簡化為2層，技術(shù)套管下深從下至斜井段優(yōu)化為下至直井段，根據(jù)某油田某區(qū)塊具體地質(zhì)情況優(yōu)化簡化后的井身結(jié)構(gòu)主要有以下2種（見圖1），從而可以大幅度縮短水平井鉆井周期。

3.2 水平井井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)二維軌道為先，盡量減少三維井?dāng)?shù)量，必須設(shè)計(jì)三維井眼軌道時(shí)，應(yīng)該對三維軌道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量降低扭方位難度，盡量提前扭完方位，以利于現(xiàn)場鉆井施工，降低三維井鉆井難度，提高鉆井速度。另外還應(yīng)該綜合油藏、鉆井、壓裂、采油等專業(yè)，合理優(yōu)化造斜點(diǎn)深度以及水平段長度。優(yōu)化設(shè)計(jì)的井眼軌道原則上最大造斜率不超過6.5°/30m；水平段造斜率不超過3°/30m；水平段最大井斜角不超過92°；確保水平段井眼軌跡平滑。

圖1 優(yōu)化簡化后的井身結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 優(yōu)化鉆具組合

（1）?311mm井眼造斜段：直井段及定向初期采用PDC鉆頭+常規(guī)鉆具組合，保證工具面穩(wěn)定，同時(shí)釋放鉆壓提速；定向后期采用牙輪鉆頭+倒裝鉆具組合，在大斜度段可有效減少摩阻及托壓。

定向初期鉆具組合：?311.2mmPDC鉆頭+?197mm螺桿（1.5°）+?197mmLWD+?197mm無磁鉆鋌+?159mm螺旋鉆鋌×3根+?127mm加重×30根+?127mm斜坡鉆桿定向后期鉆具組合：?311.2mm牙輪鉆頭+?197mm螺桿（1.5°）+?197mmLWD+?197mm無磁鉆鋌+?159mm螺旋鉆鋌×3根+?127mm加重鉆桿×6根+?127mm斜坡鉆桿×42根+?127mm加重鉆桿×30根+?127mm斜坡鉆桿。

（2）?215.9mm井眼造斜段：優(yōu)選下入PDC鉆頭+倒裝鉆具組合，減少摩阻及托壓等。

鉆具組合：?215.9mmPDC鉆頭+?172mm螺桿（1.5°）+?172mmLWD+?172mm無磁鉆鋌+?127mm加重鉆桿×6根+?127mm斜坡鉆桿+?127mm加重鉆桿×30根+?127mm鉆桿。

（3）?215.9mm井眼水平段：應(yīng)用PDC鉆頭+旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)鉆具組合提速。

鉆具組合：?215.9mmPDC鉆頭+?172mm旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具+?127mm無磁加重鉆桿×1根+?127mm加重鉆桿×6根+?127mm斜坡鉆桿+?127mm加重鉆桿×30根+?127mm斜坡鉆桿。

3.4 優(yōu)化強(qiáng)化鉆井參數(shù)

在水平井施工中，要求鉆井隊(duì)必須配備多臺鉆井泵，在大尺寸井眼盡量使用雙泵鉆進(jìn)，在地面管匯承壓安全的情況下，優(yōu)化排量、轉(zhuǎn)速等鉆井參數(shù)，合理安排鉆壓，加大鉆頭水眼，減少壓耗，盡量提高泵排量，?311mm井眼在55～65L/s，?215.9mm井眼在32～35L/s，充分發(fā)揮中空螺桿的效率和減少巖屑床。這樣做既可以應(yīng)用高壓噴射技術(shù)提高機(jī)械鉆速，還可以有效地清洗井眼，保證井眼暢通，減少“復(fù)雜”發(fā)生幾率。

3.5 優(yōu)選高效螺桿

? 311mm井眼優(yōu)選5LZ216-7.0中空螺桿或7LZ216-7.0螺桿鉆具，?215.9mm井眼盡量優(yōu)選使用壽命長的高效螺桿，避免或減少因螺桿維修或更換的時(shí)間。

3.6 優(yōu)選高效鉆頭及旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向

造斜段和水平段優(yōu)選PDC高效鉆頭，優(yōu)選應(yīng)用高造斜率（6°/30m以上）旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，盡量水平段一趟鉆完鉆，盡量提前在?311mm井眼或?215.9mm井眼扭方位、增井斜段和水平段使用，提高鉆井速度。

水平井鉆井速度的快慢取決于一口井純鉆時(shí)間的長短。如果頻繁起下鉆檢修定向儀器或換螺桿，無論機(jī)械鉆速再高都無法達(dá)到提高鉆速、縮短鉆井周期的目的。因此，推行造斜段和水平段“一趟鉆”的工程理念是水平井全面提速的關(guān)鍵，而要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，就必須熟練掌握相應(yīng)地層的螺桿造斜能力，油田現(xiàn)場工程師需要找出每個(gè)區(qū)塊的規(guī)律。

3.7 提高測井效率

優(yōu)化測井系列。加強(qiáng)協(xié)調(diào)各方工作，盡量減少完井測井項(xiàng)目，減少原鉆井占井時(shí)間。優(yōu)選測井方式。完井電測采用過鉆桿+存儲式測井儀器；聲變測井采用套管爬行器及連續(xù)管替代油管輸送方式。加強(qiáng)組織保障。做到提前到井；加強(qiáng)測井儀器保養(yǎng)，提高測井一次成功率；現(xiàn)場原鉆機(jī)油管傳輸測聲變時(shí)，盡量將油管接成立柱，減少起下油管時(shí)間。

3.8 加強(qiáng)生產(chǎn)銜接，減少非生產(chǎn)時(shí)間

針對水平井非生產(chǎn)時(shí)間長的問題（統(tǒng)計(jì)水平井的平均非生產(chǎn)時(shí)效在10%以上），應(yīng)該對水平井施工隊(duì)伍的裝備進(jìn)行強(qiáng)化配備，除配備2臺鉆井泵外，還及時(shí)更新了高頻振動篩和2臺離心機(jī)，并要求班組嚴(yán)格崗位巡回檢查、加強(qiáng)設(shè)備定期維護(hù)保養(yǎng)和設(shè)備維修過程的監(jiān)控力度，最大限度地降低設(shè)備故障率，減少機(jī)修等非生產(chǎn)時(shí)間。

（1）強(qiáng)化設(shè)備儀器保障。鉆井設(shè)備：加強(qiáng)頂部驅(qū)動系統(tǒng)、3臺鉆井泵、4級固控設(shè)備（震動篩、除砂除泥器一體機(jī)、中高頻離心機(jī)各1臺）、35MPa地面循環(huán)系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行全面檢修、保養(yǎng)，在完井后期對鉆井泵易損件全部更新，控制每口井修理時(shí)間。

隨鉆儀器：至少提前半天儀器到達(dá)現(xiàn)場，隨鉆儀器上井前認(rèn)真檢測，并出具檢驗(yàn)合格證和探傷報(bào)告，縮短儀器主體部件的標(biāo)定周期，保證儀器的測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性，控制每口井的儀器故障時(shí)間。

（2）提高固井作業(yè)效率。通過優(yōu)化固井施工工藝，加強(qiáng)固井施工生產(chǎn)組織整體提高固井作業(yè)效率。

（3）提高鉆井液的老漿倒運(yùn)效率，縮短鉆井液的配制和調(diào)整時(shí)間。

（4）強(qiáng)化入井工具檢測，做好事故預(yù)防措施，減少事故復(fù)雜。

4 總結(jié)與建議

總而言之，要實(shí)現(xiàn)工廠化水平井鉆井大提速，就需要因地制宜、真抓實(shí)干、重視安全、注重環(huán)保，就需要進(jìn)一步解放思想、轉(zhuǎn)變觀念、提高認(rèn)識、顧全大局、統(tǒng)一意志、團(tuán)結(jié)協(xié)作、增強(qiáng)加快發(fā)展的責(zé)任感與使命感，具體有以下建議：

（1）盡早落實(shí)水平井開發(fā)部署方案，及時(shí)提供施工設(shè)計(jì)、井位及井場，確保鉆機(jī)連續(xù)工作，不等不停。

（2）堅(jiān)持安全第一理念。一定要把安全的理念滲透到整個(gè)鉆井提速的過程中。

（3）加大水平井、定向井相關(guān)設(shè)備、儀器的更新力度，滿足水平井現(xiàn)場施工需要。

（4）加大特殊工藝井的后勤保障力度。

（5）總結(jié)前期經(jīng)驗(yàn)，逐步形成各區(qū)塊水平井施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（6）進(jìn)一步提高鉆機(jī)利用率。

（7）科學(xué)組織，進(jìn)一步縮短搬安及完井時(shí)間。

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TE243

A

1004-5716(2015)04-0089-03

2014-04-14

2014-04-15

郭彥麟（1987-），男（滿族），吉林白山人，助理工程師，現(xiàn)從事鉆井工程技術(shù)工作。