提高水平井鉆井速度的有效措施研究

王曉雨

摘 要：提高水平井鉆井速度對(duì)于確保鉆井工程進(jìn)度和鉆井效益都具有十分重要的意義。特別是在當(dāng)前鉆井工程提質(zhì)增效的背景下，對(duì)水平井的鉆進(jìn)速度提出了更高要求。基于此，本文對(duì)鉆井速度會(huì)受到不同因素的影響進(jìn)行了深入分析基礎(chǔ)上，對(duì)提高鉆井速度的有效措施展開了針對(duì)性研究。

關(guān)鍵詞：水平井鉆井;鉆井速度;影響因素;有效措施

1 影響水平井鉆井速度的主要因素分析

1.1地質(zhì)因素影響

含油氣儲(chǔ)層的壓實(shí)程度會(huì)對(duì)鉆井的速度產(chǎn)生較大的影響，地層埋設(shè)的越深則壓實(shí)程度越大，地層的巖性 條件好則會(huì)使鉆井的速度產(chǎn)生大幅度的下降。而地層的壓實(shí)程度會(huì)受到埋深影響，同時(shí)，由于受到地下含油氣儲(chǔ)層的抬升、板塊的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和剝蝕等形 成很大壓實(shí)程度，使地層可以鉆進(jìn)的性能變差，在不同的環(huán)境條件下，地下儲(chǔ)層的可鉆進(jìn)性也會(huì)有很大的差別，礫巖性質(zhì)的地層比砂泥巖地層的鉆井速度要慢很多，這是由于地下原油儲(chǔ)層中的礫石不容易產(chǎn)生破損，而且地層巖石分布的也不均勻，在利用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井施工 時(shí)，鉆井速度在該地層區(qū)段的鉆進(jìn)速度會(huì)明顯地降低，而在砂巖地層以及泥巖地層采用同樣鉆頭進(jìn)行作業(yè)時(shí)，在相同的地層埋設(shè)深度條件下，比前者的鉆井速度有著很大的提升。與此同時(shí)，地下儲(chǔ)層中的鈣質(zhì)膠結(jié)狀況也對(duì)鉆井速度有著較大的影響。

1.2鉆井液性能影響

在水平井鉆井施工時(shí)，采用的鉆井液具有的性能會(huì)對(duì)鉆井速度產(chǎn)生較大的影響，因此，選取的鉆井液必須要符合鉆井作業(yè)的實(shí)際要求，具備的性能直接影響著鉆井施工的成敗，必須要有很好地層適應(yīng)能力。如果鉆井液無法達(dá)到水平井施工中的攜沙要求，井眼便得不到很好的凈化處理，形成的井壁穩(wěn)定性不高，鉆進(jìn)時(shí)的潤滑性能不好等原因都會(huì)減小鉆井的速度，較為嚴(yán)重的情況下，會(huì)產(chǎn)生縮徑、井塌和掉塊等鉆井事故。

1.3鉆井工具影響

鉆井工具的正確選用可以有效提升水平井鉆井施工進(jìn)度，水平井鉆井作業(yè)會(huì)面對(duì)較為特殊的地質(zhì)狀況以及巖性，鉆頭必須擁有較好密封性能，經(jīng)受住較長時(shí)間的磨損，對(duì)地層鉆進(jìn)施加回來的反應(yīng)沖擊力具有很好的耐受性，不同鉆頭生產(chǎn)廠家的鉆頭產(chǎn)品對(duì)地下儲(chǔ)層的適應(yīng)性有著很大的差別，鉆頭加工制造選用的材質(zhì)，各方面的技術(shù)指標(biāo)都對(duì)鉆井速度產(chǎn)生影響。三牙輪鉆頭在水平井作業(yè)時(shí)對(duì)于定向、增斜施工較為容易，可是牙輪鉆頭的使用期限并不太長，起下鉆頭的頻率較大，會(huì)使鉆進(jìn)作業(yè)施工的周期變長。PDC鉆頭的鉆井速度較快，但是對(duì)于增斜、降斜的適應(yīng)性不高，工具面浮動(dòng)的區(qū)間較寬，鉆壓會(huì)對(duì)其產(chǎn)生很大的影響，托壓問題較為突出。螺桿的選取也會(huì)對(duì)水平井鉆井速度產(chǎn)生很大的影響，水平井鉆井作業(yè)施工在造斜、穩(wěn)斜、增斜和水平區(qū)段都會(huì)利用螺桿實(shí)現(xiàn)復(fù)合鉆進(jìn)，彎度能力不同的螺桿具備的造斜能力也有所不同，很好的造斜能力可以縮短滑動(dòng)鉆井的進(jìn)尺，同時(shí)，螺桿具備的使用期 限和是否可以正確地應(yīng)用螺桿都會(huì)影響到水平井的鉆井速度。

1.4井眼軌道設(shè)計(jì)影響

井眼軌道設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響著水平井的曲線率和造斜率，如果軌跡設(shè)計(jì)的不合理會(huì)使水平井的造斜率升高，曲率變大，會(huì)使后續(xù)的鉆井施工作業(yè)難度提高。如果水平井的井眼軌跡不平順，狗腿度變大，較高頻率的調(diào)整軌跡會(huì)使摩擦阻力升高，容易產(chǎn)生粘卡現(xiàn)象，起下鉆頭作業(yè)會(huì)受阻，需要很多次的開泵循環(huán)進(jìn)行劃眼操作才能順利的起下鉆具，極大的影響著鉆井速度。

2 提高水平井鉆井速度的應(yīng)對(duì)措施

2.1 建立健全鉆井工程管理體系

由于水平井鉆井需要的技術(shù)難度較大，應(yīng)用的鉆井工具和儀器科技含量較高，應(yīng)該在細(xì)節(jié)處做好管理工作。施工工序是保證鉆井施工質(zhì)量的關(guān)鍵，施工操作人員的熟練程度以及技術(shù)能力可以直接影響著鉆井速度，所以，在水平井鉆井施工時(shí)必須要提升操作人員的技能水平，保證每道鉆井工序可以有效搭接，在實(shí)際的鉆井施工作業(yè)之前應(yīng)該舉行班前會(huì)議，并進(jìn)行技術(shù)交底工作，可以要求技術(shù)工程師到鉆井現(xiàn)場對(duì)施工操作人員現(xiàn)場進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)地層特征進(jìn)行科學(xué)地分析，把將要應(yīng)用機(jī)械設(shè)備和采用的技術(shù)提前計(jì)算安排好，防止在實(shí)際鉆井時(shí)臨時(shí)更改而造成鉆井工期延誤。還應(yīng)該注重安全和風(fēng)險(xiǎn)管理，防止出現(xiàn)各類安全事故，安全事故會(huì)對(duì)施工作業(yè)人員的生命安全造成威脅，同時(shí)也會(huì)影響鉆 井作業(yè)的進(jìn)度。還應(yīng)該注重機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)和維護(hù)，按著保養(yǎng)規(guī)程進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題應(yīng)該及時(shí)給予處理，保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.2 完善井身結(jié)構(gòu)型式和井眼軌跡控制

對(duì)井身結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以減少水平井鉆井施工作業(yè)時(shí)間，避免鉆井過程中的各類安全事故，可以保證鉆井形成的井眼軌跡平順，造斜曲率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，有效降低摩擦阻力。可以增加復(fù)合鉆井施工形成的井段，把PDC鉆頭的作用有效的發(fā)揮出來，可以處理好快速安全入靶過程中存在的問題。對(duì)井身結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行優(yōu)化必須以地層的實(shí)際情況作為基礎(chǔ)，應(yīng)該深入了解水平井施工過程中可以受到地層應(yīng)力以及巖石力學(xué)特性，分析判斷水平井施工形成的井壁穩(wěn)定程度，還應(yīng)該對(duì)地下儲(chǔ)層的壓力結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，可以很好了解地下儲(chǔ)層的可鉆性。水平井由直井區(qū)段、斜井區(qū)段以及水平區(qū)段組成，對(duì)水平井的井眼軌跡進(jìn)行控制主要針對(duì)的是斜井區(qū)段和水平區(qū)段，要提高對(duì)井眼軌跡的預(yù)測能力，實(shí)時(shí)修正井眼軌跡控制方案，控制好井眼狗腿程度，有效保證井眼 軌跡的光滑程度。對(duì)于水平井來講，造斜點(diǎn)到入靶點(diǎn)之間的垂深增量以及水平方向的位移增量的數(shù)值是無法改變的，而實(shí)現(xiàn)鉆井形成的井眼軌跡點(diǎn)位置會(huì)與設(shè)計(jì)的軌跡曲線之間存在差異，會(huì)存在著提前或者滯后的現(xiàn)象，因此，在對(duì)軌跡預(yù)測的計(jì)算中應(yīng)該預(yù)留空間，可以提高鉆井施工作業(yè)效率，降低起下鉆的頻率。

2.3 優(yōu)化鉆井液性能

水平井鉆井施工會(huì)受到鉆井液性能的影響，如果鉆 井液的固相占比較高，粘度大，鉆井的速度就會(huì)變慢，鉆井液內(nèi)存在有害固相數(shù)量和低品質(zhì)的藥劑都會(huì)給鉆井效率帶來不利的影響。應(yīng)該對(duì)鉆井液性能進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，可以有效保護(hù)地下油氣儲(chǔ)層，減少鉆井施工過程中對(duì)能 源的消耗，可以對(duì)井眼進(jìn)行凈化處理，避免出現(xiàn)井壁垮塌，減少鉆頭出現(xiàn)泥包的可能性，可以實(shí)現(xiàn)安全快效的鉆井施工。

2.4 采用適宜的鉆井設(shè)備

鉆井設(shè)備的性能直接影響著水平井鉆井效率，頂驅(qū)系統(tǒng)對(duì)鉆井速度的影響是最大的，性能先進(jìn)的頂驅(qū)系統(tǒng)可以提高鉆井效率，有效減少起下鉆所需要的時(shí)間，可以避免鉆井過程中出現(xiàn)的阻卡現(xiàn)象，在復(fù)雜的鉆井施工作業(yè)過程中可以減少安全事故發(fā)生的可能性。如果面對(duì) 的是窄密窗口，可以在頂驅(qū)系統(tǒng)條件下，在鉆井工具上升過程中處于開泵狀態(tài)，可以防止由于較大的壓力形成的溢流現(xiàn)象出現(xiàn)，可以使鉆井泥漿的密度附加量降低，避免出現(xiàn)井漏問題。自旋轉(zhuǎn)鉆井工藝，是采用機(jī)械應(yīng)變力來對(duì)巖體進(jìn)行切削，破巖采用的工具主要有牙輪鉆頭以及PDC鉆頭。把常規(guī)鉆井技術(shù)作為基礎(chǔ)開發(fā)出來的旋沖鉆井，是一種新型的鉆井工藝，可以在鉆頭上面安裝沖擊部件，以其作為井眼底部的動(dòng)力設(shè)施完成旋沖鉆井作業(yè)，可劃分為液動(dòng)和氣動(dòng)兩個(gè)不同的種類，在鉆井施工中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語

綜上所述，若想提升水平井鉆井速度，應(yīng)該從不同的方面進(jìn)行分析，并結(jié)合地下儲(chǔ)層的地質(zhì)情況，采取科學(xué)的管理手段，提高施工作業(yè)人員的技能水平，采用適用性好的鉆井工具和機(jī)械設(shè)備，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)好井眼軌跡，在保證鉆井施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的條件下，盡可能提升鉆井速度。

參考文獻(xiàn) ：

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