提高小井眼鉆井速度的關(guān)鍵工藝技術(shù)優(yōu)化分析

吳玉杰 孫新浩 吳昊

摘要：通過小井眼的鉆井技術(shù)的應(yīng)用可以降低一定的成本，尤其是采油工程，能夠降低更多的成本，有助于油藏開發(fā)的綜合效益提升。但是，因?yàn)樾【圩陨硭哂械奶攸c(diǎn)，一般的鉆井和機(jī)械鉆速之間有一定的差距，周期非常長(zhǎng)，在成本的減少上并不明顯，不利于這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：小井眼;鉆井速度;關(guān)鍵工藝;技術(shù)

現(xiàn)階段，小井眼的鉆井技術(shù)對(duì)于剩余油開發(fā)以及零散分布的邊際油藏中的應(yīng)用非常重要。但是，因?yàn)槠茙r能力缺乏，鉆頭類型非常少，在循環(huán)過程中需要消耗更多的能量，導(dǎo)致鉆難度增加。所以，在本次研究中，主要分析小井眼的鉆井影響因素，通過相應(yīng)參數(shù)的強(qiáng)化，對(duì)鉆具進(jìn)行優(yōu)化，選擇適當(dāng)?shù)你@頭，降低能量消耗，最終形成一個(gè)與油田小井眼相符合的優(yōu)快鉆井工藝

1.小井眼鉆井工藝現(xiàn)狀

1.1小井眼分類

在選擇采用小井眼鉆井方式進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)在小井眼的工具儀器配套以及鉆井施工水平方面都具有相當(dāng)高的要求。鉆井的首要目標(biāo)是在保證井身質(zhì)量的基礎(chǔ)上加快鉆井的速度。在如此小的井眼中要想達(dá)到這一目標(biāo)就難上加難了。通過長(zhǎng)期的實(shí)踐研究表明，小井眼系統(tǒng)基本上分為三類：連續(xù)取芯鉆井、井下馬達(dá)以及轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)鉆井。這幾種模式的鉆井形式一般都會(huì)采用小鉆機(jī)，這就在很大程度上降低了鉆井成本。

1.2小井眼技術(shù)發(fā)展的積極因素

①降低成本。通過油田現(xiàn)在實(shí)際對(duì)比發(fā)現(xiàn)，小井眼鉆井技術(shù)相比于常規(guī)的鉆井技術(shù)而言可以將鉆井費(fèi)用最高可以降低50%，在一些情況比較復(fù)雜的鉆井區(qū)塊甚至可以達(dá)到65%，如此大的利益優(yōu)勢(shì)讓眾多的石油工作者心動(dòng)，這就推動(dòng)了小井眼鉆井技術(shù)的進(jìn)一步的深入研究與應(yīng)用。②現(xiàn)狀的需要。在一些邊遠(yuǎn)地區(qū)，地面條件惡劣，運(yùn)輸困難，勘探風(fēng)險(xiǎn)大，地震工作不能在短時(shí)間內(nèi)得到準(zhǔn)確的信息。利用小井眼可以及早了解地下情況，為鉆井節(jié)約時(shí)間設(shè)備成本的同時(shí)可以為后續(xù)的鉆井工作提供指導(dǎo)。③環(huán)境破壞小。由于小井眼鉆井技術(shù)比常規(guī)鉆井技術(shù)使用面積減少了一半，鉆井液體積和巖屑體積減少了70%，施工設(shè)備的數(shù)量大大減少，有利于環(huán)境保護(hù)。

2.小井眼鉆井技術(shù)難點(diǎn)

2.1井控問置

與傳統(tǒng)的孔隙相比，井孔體積較小。在小井眼鉆井速度快，導(dǎo)致高速返回環(huán)空泥漿高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生較大的離心力，破壞泥漿和攜巖效果，大大提高了環(huán)空壓耗投影我鉆桿接頭的進(jìn)一步消耗鉆井流體的能量，減少攜帶巖屑的能力。由于上述原因，小孔鉆井的井控要求非常高。為保證小井眼鉆井的安全，應(yīng)配備以下井控設(shè)備。它包括全封閉、半封閘板防噴器和鉆孔防噴器、減壓裝置和動(dòng)態(tài)以及流形脫氣、儲(chǔ)存性能好的液位檢測(cè)器。因此，對(duì)于以環(huán)空損失占主要地位的小井眼井，動(dòng)態(tài)壓井成為有效的井控方法。動(dòng)態(tài)壓井是用循環(huán)時(shí)環(huán)空摩擦損失來控制地層壓力，通過改變排量、轉(zhuǎn)速或泥漿性能來控制不平衡地層壓力。從現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況來看，該方法是有效的。

2.2小井眼鉆井液要求

由于在小井眼鉆井的環(huán)形間隙小，大環(huán)空壓力損失和高轉(zhuǎn)速，在鉆井液中的固相容易堅(jiān)持鉆桿內(nèi)下離心。這是鉆井液的特殊要求，具體內(nèi)容如下。它能夠在低排量下清洗井底，并攜帶和懸浮巖屑。小孔的環(huán)隙小，即使在較低的位移下，環(huán)空鉆井液大多為紊流。因此，鉆井液要求含水率低、粘度低、造壁能力強(qiáng)、抗塌能力強(qiáng)，以保證井筒在紊流作用下的穩(wěn)定性。小井眼的壓力損失主要集中在環(huán)空，使鉆井液的當(dāng)量密度增大，壓力波動(dòng)增大。井下復(fù)雜情況下跳閘。因此，通過調(diào)整鉆井液流變參數(shù)，達(dá)到降低環(huán)空壓力損失和優(yōu)化環(huán)空流型的目的。要求潤(rùn)滑性好，摩擦系數(shù)低，能很好地保護(hù)油氣層。抑制頁巖穩(wěn)定性，保持鉆孔標(biāo)準(zhǔn)尺寸。核心適用于評(píng)估，以免由于寶貴信息的污染而失去核心資料。

3.提高小井眼鉆速的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1對(duì)環(huán)空壓耗損失進(jìn)行減少

因?yàn)榫哂袔r屑床和鉆柱偏心度以及鉆柱旋轉(zhuǎn)的問題，對(duì)鉆井中的環(huán)空壓耗造成一定影響，避免定期對(duì)巖屑床造成影響，優(yōu)化鉆井液的性能，這是對(duì)環(huán)空壓耗進(jìn)行降低的有效措施。在起鉆錢必須對(duì)其實(shí)施半個(gè)月的循環(huán)清洗，在洗井中還必須對(duì)轉(zhuǎn)盤進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，促進(jìn)洗井綜合效率不斷提高。下鉆之前必須運(yùn)用循環(huán)式的分段洗井，徹底低清洗井內(nèi)的巖屑。當(dāng)鉆速比較快的時(shí)候，必須對(duì)鉆速進(jìn)行合理地調(diào)整，進(jìn)而保障鉆井液攜巖的整體效果。此外，必須定井段定時(shí)起下作業(yè)。

3.2選擇合適的小井眼的鉆頭

選擇三牙輪鉆頭應(yīng)用在斜造斜井段當(dāng)中，一般的三牙輪鉆頭不能符合高鉆速和軸承磨損比較快的現(xiàn)象，需要和油田實(shí)際的地層特性以及經(jīng)驗(yàn)結(jié)合，運(yùn)用三牙輪鉆頭，該鉆頭可以和高鉆速條件之間相滿足，可以對(duì)軸承使用的壽命進(jìn)行延長(zhǎng)，并且促進(jìn)鉆井可靠性提高。在直井段和穩(wěn)斜段都是通過 PDC 鉆頭進(jìn)行的，對(duì)于現(xiàn)階段小井眼的鉆井來說，具有鉆頭單一和地層巖性之間不匹配的問題，促進(jìn)鉆速提高。

3.3小井眼鉆井液技術(shù)的分析

想要促進(jìn)攜巖效率提高，降低循環(huán)壓耗和井壁穩(wěn)定性的提高，就要有效地控制密度，盡量選擇設(shè)計(jì)下限。降低環(huán)空壓耗，促進(jìn)鉆速不斷提高，同時(shí)需要具有潤(rùn)滑性，好的潤(rùn)滑性可以對(duì)滑動(dòng)鉆進(jìn)過程中的摩擦進(jìn)行提高，確保井下操作的安全性，促進(jìn)工作人員工作效率不斷提高，具有一定的抑制性。對(duì)于鉆井液來說，需要具備比較低的濾失量和高質(zhì)量泥餅，進(jìn)而確保井下施工的安全性。從實(shí)驗(yàn)當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，增加鉆井深度能夠降低鉆速，同時(shí)泥漿的密度越大，鉆速隨之減小。在改造前的井施工中，會(huì)出現(xiàn)一些井下復(fù)雜的問題，剩余的平均鉆井的時(shí)間長(zhǎng)。在改造結(jié)束后，平均鉆井時(shí)間降低，可以對(duì)鉆井成本進(jìn)行降低，經(jīng)濟(jì)效益非常好。

3.4加強(qiáng)參數(shù)的優(yōu)化

考慮到現(xiàn)階段操作設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)人員需要針對(duì)鉆速和泵站排量進(jìn)行一定的優(yōu)化，強(qiáng)化鉆井參數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化之后可以促進(jìn)臨界以及極限井深的提高，與此同時(shí)，一樣的井深下可以促進(jìn)排量以及鉆速的提高，并且對(duì)鉆具組合進(jìn)行一定的優(yōu)化，優(yōu)化鉆井參數(shù)之后，要優(yōu)化組合鉆具，特別是就易斜地層而言，井斜是和鉆壓之間具有一定聯(lián)系的，當(dāng)不能有效處理穩(wěn)斜技術(shù)事，就不能針對(duì)小井眼鉆的剛性要求進(jìn)行提高，對(duì)鉆速造成嚴(yán)重影響。在實(shí)際操作過程中，有助于鉆桿適當(dāng)?shù)卦黾?，促進(jìn)承受壓力提高，降低和井壁之間的接觸，防止壓差卡鉆問題的出現(xiàn)，與此同時(shí)，還要在鉆桿和鉆鋌間對(duì)鉆桿進(jìn)行加重，可以有效避免鉆柱面發(fā)生顯著改變，降低其疲勞損壞，這是鉆具的主要受力點(diǎn)，也是終點(diǎn)，可以促進(jìn)其鉆柱剛度的提高，并且促進(jìn)鉆速提高，對(duì)于斜井段來說，必須對(duì)尺寸扶正器進(jìn)行增加，斜井段比較長(zhǎng)的時(shí)候要選擇小井眼的鉆井技術(shù)，并對(duì)鉆進(jìn)的托壓嚴(yán)重性進(jìn)行滑動(dòng)，所以要選擇鉆頭定向的混入原油，提高起潤(rùn)滑性，降低憋泵問題出現(xiàn)的幾率。

4.小井眼鉆井技術(shù)發(fā)展建議

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，小井眼鉆井技術(shù)日趨成熟，近年來越來越受到廣大的石油工作者的青睞。小井眼鉆井技術(shù)可大大節(jié)約鉆井成本，是老油田穩(wěn)定增產(chǎn)的首先選擇，這一點(diǎn)已經(jīng)毋庸置疑。

（1）在小井眼技術(shù)中，完善的設(shè)備和配套工具是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。目前，小井眼連續(xù)取新專用鉆柱、油井鉆井監(jiān)控裝置、鉆桿雙肩接頭也應(yīng)加強(qiáng)。

（2）與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)小井眼設(shè)備和工具不完善，限制了小井眼技術(shù)的發(fā)展。小井眼開發(fā)工具大多應(yīng)用于152.4mm（6英寸）井。

（3）小井眼技術(shù)以其低成本成為石油工業(yè)的主要技術(shù)。建議根據(jù)小井眼工藝的低成本特點(diǎn)，制定設(shè)備和配套工具的開發(fā)方案，加快小井眼設(shè)備及配套工具的開發(fā)和應(yīng)用。

（4）從小井眼技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀，仍有一些棘手的問題，建議加強(qiáng)小井眼鉆井和生產(chǎn)一體化工具的開發(fā)。

（5）從降低鉆井作業(yè)成本、提高鉆井速度的角度出發(fā)，建議加快小口徑鉆機(jī)的改進(jìn)和發(fā)展，加快小口徑鉆頭的研制。

5.結(jié)論與認(rèn)識(shí)

要想使得油田更好地開采，就必須選擇小井眼的鉆井施工技術(shù)，可以對(duì)普通的油井發(fā)揮立竿見影的作用，并且對(duì)油田經(jīng)濟(jì)效益有一定的提高，部分低滲透與邊際油藏當(dāng)中對(duì)于小井眼鉆井的施工技術(shù)的應(yīng)用，能夠減少油田鉆井的成本，在此基礎(chǔ)上，為石油開采量的提高做好保障，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

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