探析鉆井工程中機(jī)械鉆速影響因素及應(yīng)對(duì)措施

藍(lán)南慶

摘要：在油田開發(fā)過(guò)程中，鉆井工程是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)和最主要的手段，它具有高風(fēng)險(xiǎn)、高投資、資金密集等特點(diǎn)，并且鉆井速度的快慢直接影響著油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，為了保證獲得較好的投資回報(bào)率，在鉆井過(guò)程中，需要對(duì)影響機(jī)械鉆速的因素進(jìn)行有效的控制，從而有效減少鉆井作業(yè)時(shí)間，降低成本，提高機(jī)械鉆速?；诖?，本文主要分析了影響機(jī)械鉆速的因素，并提出了有效的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：鉆井工程;機(jī)械鉆速;影響因素;應(yīng)對(duì)措施

鉆井工程是油氣勘探開發(fā)過(guò)程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，鉆井速度的快慢對(duì)油氣勘探開發(fā)效益具有十分重要的影響，機(jī)械鉆速主要受鉆井裝備、地層構(gòu)造、鉆井液、鉆壓等因素的影響，因此，油氣田企業(yè)為了獲得較好的經(jīng)濟(jì)利益，減少在鉆井過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題， 必須對(duì)影響機(jī)械鉆速的因素進(jìn)行分析，并對(duì)影響鉆井鉆速的因素進(jìn)行有效的控制。筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)影響機(jī)械鉆速的因素進(jìn)行了分析，并提出了有效的應(yīng)對(duì)措施，以期能夠?yàn)橥袠I(yè)工作者提供一定的參考和借鑒作用。

1鉆井工程中機(jī)械鉆速的影響因素分析

1.1地層對(duì)機(jī)械鉆速的影響

地層對(duì)機(jī)械鉆速的影響主要表現(xiàn)為地層壓實(shí)程度對(duì)鉆速的影響。隨著地層埋深的增加，地層巖石受壓實(shí)程度增加，地層成巖性好，機(jī)械鉆速則呈急劇降低

的變化趨勢(shì)。地層壓實(shí)程度還與地層古地質(zhì)時(shí)代的埋深有關(guān)，例如在某些地區(qū)，地層古時(shí)代經(jīng)歷過(guò)深埋，后期由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地層抬升，遭受剝蝕，地層變淺，這時(shí)雖然深度不大，但地層壓實(shí)程度高，地層可鉆性變差。另外，不同環(huán)境下沉積的地層，其可鉆性差異也非常大。在礫巖地層使用牙輪鉆頭時(shí)，由于地層的不均質(zhì)性及礫石的難以破碎性，使機(jī)械鉆速遠(yuǎn)低于砂泥巖地層。同時(shí)，對(duì)于牙輪鉆頭而言，在同樣埋深情況下，砂巖地層的機(jī)械鉆速高于泥巖地層，地層的含鈣質(zhì)膠結(jié)對(duì)地層可鉆性也產(chǎn)生不利影響。

1.2鉆井裝備對(duì)機(jī)械鉆速的影響

在鉆井過(guò)程中，鉆井裝備是影響機(jī)械鉆速的關(guān)鍵因素。近年來(lái)，隨著鉆井裝備和鉆井技術(shù)的不斷進(jìn)步，套管鉆井裝備在鉆井工程中的廣泛應(yīng)用，大量減少了下套管和起下鉆的時(shí)間，近一步提高了鉆井速度。連續(xù)油管鉆井的應(yīng)用也大幅度減少了起下鉆的時(shí)間，并能夠在完井時(shí)切下油管作為完井的油管，從而大大加快了完井和鉆井的速度。鉆井裝備中大功率絞車與電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的應(yīng)用也提高了機(jī)械鉆速。頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于提高鉆井速度也有非常重要的作用。使用頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)首先可以提高純鉆進(jìn)時(shí)效，減少起下鉆等作業(yè)時(shí)效，另外頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于減少阻卡等復(fù)雜事故也具有非常重要的作用，在復(fù)雜井鉆井中能大幅度減少?gòu)?fù)雜與事故時(shí)間。因此，機(jī)械鉆速的提高離不開鉆井裝備及鉆井技術(shù)的更新和進(jìn)步，在油氣勘探開發(fā)過(guò)程中要大力發(fā)展高科技的鉆井裝備，進(jìn)一步提高機(jī)械鉆速。

1.3鉆井液對(duì)機(jī)械鉆速的影響

鉆井液對(duì)機(jī)械鉆速的影響主要有鉆井液密度、流變性、固相含量、潤(rùn)滑性、失水量等因素。如果鉆井液中的固相含量越高，機(jī)械鉆速就會(huì)越低;鉆井液的粘度越高，機(jī)械鉆速就越低。鉆井液密度與固相含量有著密切的聯(lián)系，同時(shí)也和分散的鉆屑或者低密度的劣質(zhì)土等有害固相含量有關(guān)，如果不能及時(shí)排除這些有害成份，就會(huì)對(duì)機(jī)械鉆速產(chǎn)生不利的影響。鉆井液的密度直接影響著機(jī)械鉆速，它與機(jī)械鉆速成反比，機(jī)械鉆速越大、當(dāng)量循環(huán)密度越小時(shí)，降低鉆井液密度能夠有效減小當(dāng)量循環(huán)的密度，其次可以減小黏度。

1.4鉆井參數(shù)對(duì)機(jī)械鉆速的影響

鉆井參數(shù)對(duì)機(jī)械鉆速有著直接或間接的影響。在鉆井過(guò)程中，工作人員應(yīng)該根據(jù)地層中巖石的性質(zhì)選擇鉆頭類型，在進(jìn)行鉆進(jìn)的過(guò)程中合理控制鉆井扭矩、鉆壓以及轉(zhuǎn)速。鉆壓、排量、轉(zhuǎn)速并不是越大越好，例如鉆壓過(guò)大，容易加快鉆頭磨損速度;排量過(guò)大，將會(huì)造成井壁脫落，容易引發(fā)井下復(fù)雜事故。所以，在鉆井的過(guò)程中，合理的使用鉆壓、轉(zhuǎn)速、排量和泵壓等參數(shù)，才能有效提高機(jī)械鉆速。

2提高鉆井工程中機(jī)械鉆速的有效措施

2.1優(yōu)化鉆井參數(shù)

強(qiáng)化鉆井參數(shù)包括強(qiáng)化鉆頭轉(zhuǎn)速與提高鉆頭鉆壓。但對(duì)于 PDC 鉆頭，由于鉆壓與鉆頭壽命和扭矩有關(guān)，難以強(qiáng)化，因此，在這種情況下，強(qiáng)化轉(zhuǎn)速是最有效的途徑。對(duì)于牙輪鉆頭而言，除強(qiáng)化轉(zhuǎn)速外，強(qiáng)化鉆壓對(duì)于提高鉆井速度更為重要。強(qiáng)化鉆壓需要相應(yīng)的鉆具組合，對(duì)于易斜地區(qū)而言，鉆壓往往與井斜密切相關(guān)，如果不能解決防斜技術(shù)，那么強(qiáng)化鉆壓將無(wú)從談起，甚至對(duì)于 PDC 鉆頭其鉆壓也難以按需要施加。在某種程度上，對(duì)于易斜地區(qū)而言，防斜技術(shù)是決定其鉆井速度能否提高的關(guān)鍵。

2.2優(yōu)化鉆井液性能

鉆井液性能對(duì)機(jī)械鉆速的影響主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先，優(yōu)質(zhì)的鉆井液能保證鉆井的順利進(jìn)行，由于正壓差的作用，從而造成鉆屑不易從井底帶出，導(dǎo)致鉆頭重復(fù)切削鉆屑。鉆井液可快速地滲透到井底的巖石微裂縫中，有助于降低壓持作用，使井底的鉆屑能夠及時(shí)的排出;而一旦鉆井液性能出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)發(fā)生阻卡、漏失和溢流等復(fù)雜事故;其次，鉆井液性能對(duì)機(jī)械鉆速也有著非常重要的影響。研究表明，鉆井液中固相含量越高，機(jī)械鉆速越低;粘度越高，機(jī)械

鉆速越低。固相含量與鉆井液密度密切相關(guān)，但也與有害固相含量有關(guān)，有害固相通常是低密度的劣質(zhì)土或分散的鉆屑，這些成份如果不能及時(shí)除去，則可對(duì)鉆井速度產(chǎn)生非常不利的影響。

2.3優(yōu)化鉆具組合

在鉆井過(guò)程中，合理的鉆具組合可以大大提高鉆井機(jī)械鉆速，節(jié)省人力和財(cái)力，提高工作效率。例如，在深井超深井中結(jié)合螺桿+PDC的雙驅(qū)鉆具組合，增加機(jī)械鉆速及防斜打直效果;在超硬地層中使用渦輪+孕鑲PDC鉆頭組合，可以顯著提高機(jī)械鉆速，在水平井斜井鉆井中可以將彎接頭帶上動(dòng)力鉆具，結(jié)合成為造斜鉆具，讓彎接頭下部鉆具產(chǎn)生一個(gè)彈性力矩，促使在鉆井的過(guò)程中達(dá)到定向造斜或者扭方位的目的。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械鉆速在鉆井工程中起著非常重要的作用，影響著整個(gè)鉆井工程的進(jìn)度。機(jī)械鉆速主要受地層、鉆井裝備、鉆井液和鉆井參數(shù)等因素的影響，因此，在鉆井過(guò)程中，需要采取優(yōu)化鉆井參數(shù)、優(yōu)化鉆井液性能和優(yōu)化鉆具組合等措施，有效的提高機(jī)械鉆速，減少鉆井成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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