深井鉆完井施工難點(diǎn)與技術(shù)對(duì)策淺析

楊遠(yuǎn)鑫

摘要：深井鉆完井施工具有機(jī)械鉆速低、事故復(fù)雜多、固井質(zhì)量差、鉆井周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，在對(duì)深井鉆完井施工中鉆遇地層壓力、研磨性、地層溫度和固井質(zhì)量等方面難點(diǎn)分析基礎(chǔ)上，提出了在設(shè)備配套、井身優(yōu)化、鉆井液和完井方面相應(yīng)的對(duì)策，對(duì)提高深井鉆完井施工效率和質(zhì)量具有一定的意義。

關(guān)鍵詞：深井施工;技術(shù)難點(diǎn);對(duì)策

隨著油氣勘探的不斷深入，在我國(guó)的各個(gè)大油田深井的鉆井規(guī)模和數(shù)量在逐年增多，積極攻關(guān)防斜打快技術(shù)、鉆具組合優(yōu)化技術(shù)、鉆頭優(yōu)選及鉆井參數(shù)優(yōu)化技術(shù)，以及自動(dòng)化鉆井技術(shù)，使我國(guó)的深井鉆井的平均井深逐年增加，平均機(jī)械鉆速也在逐年升高，取得了一定的成果，但是與國(guó)外先進(jìn)的鉆井技術(shù)水平還存在一定的差距，還需要進(jìn)一步攻關(guān)。

1 深井鉆完井施工的難點(diǎn)分析

多年的深井鉆井技術(shù)攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐使我們深刻的認(rèn)識(shí)到，深井鉆井與淺層井鉆井、中深井鉆井存在非常大的差別，隨著井深不斷地增加，其施工的難點(diǎn)逐漸凸顯，深井鉆井施工主要存在以下幾個(gè)方面的難點(diǎn)。

1.1 鉆遇壓力層系多

對(duì)于一口7000m的深井來(lái)說(shuō)，會(huì)從新地層到老地層逐漸加深鉆進(jìn)，在這一鉆進(jìn)過(guò)程中，由于地層形成時(shí)期的地層壓力不同，會(huì)鉆遇從壓力系數(shù)為0.8到2.2的多套壓力層系，地層壓力層系的增多，會(huì)使在同一井身結(jié)構(gòu)下存在噴漏同層，這樣就會(huì)極大地增加深井鉆井施工的難度，甚至?xí)l(fā)生有發(fā)生井噴的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 地層研磨性強(qiáng)

深井鉆井不是皮下注射，鉆遇的地層會(huì)越來(lái)越古老，在這些古老的地層中，存在硬性的泥巖地層、研磨性強(qiáng)、石英含量高的火山巖地層和一些花崗巖等基巖地層，這些地層的研磨性非常強(qiáng)，限制了PDC鉆頭的使用，在遇到這些地層的時(shí)候只能使用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，，行程鉆速特別低，嚴(yán)重地影響了施工效率。

1.3 井底溫度高

隨著井深不斷增加，井底的溫度不斷升高，例如松遼盆地的地溫梯度為4度/100m，對(duì)于該盆地的5000m的深井來(lái)說(shuō)，井底的溫度就達(dá)到200℃，這么高的井底穩(wěn)定給鉆井液的穩(wěn)定性提出了非常高的要求，同時(shí)高溫度也限制了井下儀器和工具的應(yīng)用，使鉆井效率受到限制。

1.4 循環(huán)壓力高

在井深不斷增加大情況，鉆井循環(huán)系統(tǒng)的施工壓力不斷增大，使地面循環(huán)系統(tǒng)難以承受高泵壓的施工，不得已而降低施工排量，這樣就會(huì)影響水力參數(shù)作用的發(fā)揮，同時(shí)也會(huì)使鉆井?dāng)y巖效果變差，為井下安全埋下隱患。

1.4 固井質(zhì)量差

深井由于裸眼井段比較長(zhǎng)，因此會(huì)造成同一個(gè)裸眼井段存在不同的壓力層系，給固井水泥漿密度優(yōu)化帶來(lái)困難，而且固井中循環(huán)壓力高、頂替效率低，同時(shí)由于井底的溫度高，造成水泥漿稠化時(shí)間不正常，水泥石的強(qiáng)度變低，硬度變差，因此會(huì)影響到固井質(zhì)量。

2 提高深井鉆完井施工效率對(duì)策

雖然深井鉆井施工存在非常多的施工難點(diǎn)，但是通過(guò)科研攻關(guān)與現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐，還是取得了非常好地施工效果。

2.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高施工效率

要想實(shí)現(xiàn)深井的提速、體質(zhì)和提效，降低深井鉆井施工成本，就要從井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)入手，在進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要根據(jù)不同區(qū)塊的地質(zhì)特點(diǎn)、壓力層系特點(diǎn)和巖性特點(diǎn)，提出有針對(duì)性的套管層次和鉆頭尺寸想配合，這樣才能提高深井的施工效率。例如在松遼盆地的深井井深結(jié)果優(yōu)化設(shè)計(jì)中，根據(jù)不同區(qū)塊地層巖性、可鉆性和研磨性特點(diǎn)，分井型對(duì)不同區(qū)塊的直井、定向井和水平井井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成了不同區(qū)塊、不同井型的深井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模版，在這一設(shè)計(jì)模版中對(duì)不同區(qū)塊的井身結(jié)構(gòu)開次、深度和層位都進(jìn)行了固化，為深井提高施工效率奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 加強(qiáng)設(shè)備改造，實(shí)現(xiàn)高壓鉆井

對(duì)于深部地層鉆速慢的難題，在對(duì)破巖效率的主要工具鉆頭進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)的同時(shí)，還要對(duì)鉆井施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，主要是強(qiáng)化施工中的鉆壓、轉(zhuǎn)速和鉆井排量。對(duì)于鉆井排量來(lái)說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)循環(huán)壓力35兆帕以上的鉆井施工，就要對(duì)對(duì)面循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改造與升級(jí)，保證實(shí)現(xiàn)高壓噴射鉆井，極大地發(fā)揮水力參數(shù)的作用，提高深部地層的機(jī)械鉆速和單只鉆頭進(jìn)尺，提高行程鉆速。

2.3 應(yīng)用提速工具，拓展PDC鉆頭應(yīng)用空間

深井鉆井效率的一個(gè)非常大的影響因素就是有些深部研磨性強(qiáng)的地層限制了PDC鉆頭的應(yīng)用，這也是廣大科技人員研究的重點(diǎn)。在近些年來(lái)深井鉆井速度和PDC鉆頭應(yīng)用空間得到拓展，主要得益于渦輪鉆具的使用和液動(dòng)旋沖工具的使用，特別是旋沖工具能夠解決PDC鉆頭的黏滑問(wèn)題，使有些研磨性強(qiáng)的地層也能夠使用PDC鉆頭，提高了機(jī)械鉆速和鉆井效率。

2.4 應(yīng)用抗高溫鉆井液體系

鉆井液是鉆井工程中不可缺少的血液，鉆井液性能的好壞直接關(guān)系到鉆井工程的成敗。特別是在深井鉆井施工過(guò)程中，井底溫度特別高，如果鉆井液的抗高溫性能不佳，那么就會(huì)影響鉆井液的流變性能和抑制性能，引起井壁失穩(wěn)坍塌，所以深井對(duì)鉆井液的抗高溫性能提出了非常高的要求。比如大慶油田為了解決鉆井液的抗高溫性能，經(jīng)過(guò)多年的室內(nèi)研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，成功研制了抗220度的高溫水基鉆井液，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用20余口井，效果良好。

2.5 提高固井質(zhì)量對(duì)策

在固井施工前，對(duì)深井施工中所測(cè)得的地質(zhì)壓力和孔隙壓力情況進(jìn)行，為水泥漿體系密度的優(yōu)化提供先決條件。對(duì)井底溫度波動(dòng)極其敏感的井可采用計(jì)算機(jī)模擬來(lái)建立井下溫度分布數(shù)學(xué)模型，模擬注水泥條件下或鉆井循環(huán)過(guò)程中井下循環(huán)溫度分布。固井作業(yè)前充分循環(huán)鉆井液并調(diào)整好性能，在保證井下穩(wěn)定、滿足攜砂的條件下，盡可能降低鉆井液的流變性和屈服強(qiáng)度，以達(dá)到提高頂替效率的要求;選擇最優(yōu)頂替排量，設(shè)計(jì)最佳扶正器數(shù)量及位置，使用優(yōu)質(zhì)沖洗液和隔離液。

3 結(jié)論與建議

在深井鉆完井方面廣大科技人員經(jīng)過(guò)不斷地努力攻關(guān)，在鉆井速度和固井質(zhì)量方面雖然取得了一些成績(jī)，但是有些地層的PDC鉆頭使用仍然受到限制，還不能很好地滿足深井鉆井的需求，因此在下步的工作中要推廣成熟的深井鉆井提速、提質(zhì)、提效配套技術(shù)的同時(shí)，還有聯(lián)合鉆頭廠家和科研院所持續(xù)對(duì)深部地層PDC鉆頭使用進(jìn)行攻關(guān)，力爭(zhēng)有所突破，為深井提速提供技術(shù)支持。

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