工廠化水平井鉆井提速關鍵因素的探討

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各個油田高效開發油氣藏的一項重要技術，隨著技術工藝的成熟，水平井鉆探的綜合應用能力和新工藝新技術水平有了明顯的改進與提高，但是在鉆井提速方面仍然有待進一步發展。對工廠化水平井鉆井提速進行深入分析，首先對水平井鉆井的現狀進行了介紹，然后對影響水平井鉆井提速技術的關鍵因素進行了探討并提出了相關建議。通過對水平井鉆井提速關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。

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及技術研究，對油氣勘探技術也加大了投入，出現了各種各樣的油田生產技術工藝。工廠化水平井鉆井技術是高效開發油氣技術手段的基礎與支撐，水平井的數量迅速增多，規模不斷擴大，使得工廠化水平井技術體系日趨完善，應用領域和范圍不斷擴大。國內的水平井鉆井技術在油田的生產方面發揮著重要作用，但是在鉆井提速方面卻存在一定的技術限制。同時，各個油田地質情況復雜，一些油田地層研磨性強、水平段長、井壁易分散垮塌，開采難度大，嚴重影響了國內油田水平井鉆井速度。

2 工廠化水平井鉆井提速的作用

（1）進行相關科研突破與技術革新，在水平井鉆井技術的基礎上發展鉆井提速技術，可以豐富工廠化水平井鉆井技術的內涵。在實際的生產應用中能夠解決以前技術難以解決的問題。例如，針對氣層埋藏淺、層多且薄、裂縫等復雜地層鉆井開采的困難問題，通過對地質地層情況進行精細化的研究，選擇合適的鉆具和鉆井參數來確定地質導向，準確把握目標區的儲層特征、流體特征，從而落實鉆探靶點的具體位置。在充分利用現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，制定科學可靠的施工方案，保證工廠化水平井鉆井提速技術的正常運行。

（2）工廠化水平井鉆井提速技術完善了相應的油田鉆井工藝技術，為進一步推廣使用奠定基礎。

（3）工廠化水平井鉆井提速技術攻克了傳統水平井鉆井技術無法解決的困難，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通過對水平井鉆井中各個環節的深入分析與科學判斷，能夠減少與避免施工過程中人力、財力、物力的浪費，降低了油氣田實際生產的成本。

（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量與質量；減少了對儲層傷害，提高固井質量。

（6）工廠化水平井鉆井提速加速了油氣田的開發進程，提高了社會生產效益的同時，也提升了環保效益，促進了當地經濟的發展。

3 工廠化水平井鉆井提速的關鍵因素

3.1 井身結構的優化、簡化

水平井的井身結構是影響鉆井周期的一個重要因素。根據地質情況及強度安全校核套管層數從3層簡化為2層，技術套管下深從下至斜井段優化為下至直井段，根據某油田某區塊具體地質情況優化簡化后的井身結構主要有以下2種（見圖1），從而可以大幅度縮短水平井鉆井周期。

3.2 水平井井眼軌道優化設計

設計二維軌道為先，盡量減少三維井數量，必須設計三維井眼軌道時，應該對三維軌道進行優化設計，盡量降低扭方位難度，盡量提前扭完方位，以利于現場鉆井施工，降低三維井鉆井難度，提高鉆井速度。另外還應該綜合油藏、鉆井、壓裂、采油等專業，合理優化造斜點深度以及水平段長度。優化設計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 優化簡化后的井身結構示意圖

3.3 優化鉆具組合

（1）?311mm井眼造斜段：直井段及定向初期采用PDC鉆頭+常規鉆具組合，保證工具面穩定，同時釋放鉆壓提速；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：應用PDC鉆頭+旋轉導向系統鉆具組合提速。

鉆具組合：?215.9mmPDC鉆頭+?172mm旋轉導向工具+?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 優化強化鉆井參數

在水平井施工中，要求鉆井隊必須配備多臺鉆井泵，在大尺寸井眼盡量使用雙泵鉆進，在地面管匯承壓安全的情況下，優化排量、轉速等鉆井參數，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，充分發揮中空螺桿的效率和減少巖屑床。這樣做既可以應用高壓噴射技術提高機械鉆速，還可以有效地清洗井眼，保證井眼暢通，減少“復雜”發生幾率。

3.5 優選高效螺桿

? 311mm井眼優選5LZ216-7.0中空螺桿或7LZ216-7.0螺桿鉆具，?215.9mm井眼盡量優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間。

3.6 優選高效鉆頭及旋轉導向

造斜段和水平段優選PDC高效鉆頭，優選應用高造斜率（6°/30m以上）旋轉導向系統，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間的長短。如果頻繁起下鉆檢修定向儀器或換螺桿，無論機械鉆速再高都無法達到提高鉆速、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鍵，而要達到這個目標，就必須熟練掌握相應地層的螺桿造斜能力，油田現場工程師需要找出每個區塊的規律。

3.7 提高測井效率

優化測井系列。加強協調各方工作，盡量減少完井測井項目，減少原鉆井占井時間。優選測井方式。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管替代油管輸送方式。加強組織保障。做到提前到井；加強測井儀器保養，提高測井一次成功率；現場原鉆機油管傳輸測聲變時，盡量將油管接成立柱，減少起下油管時間。

3.8 加強生產銜接，減少非生產時間

針對水平井非生產時間長的問題（統計水平井的平均非生產時效在10%以上），應該對水平井施工隊伍的裝備進行強化配備，除配備2臺鉆井泵外，還及時更新了高頻振動篩和2臺離心機，并要求班組嚴格崗位巡回檢查、加強設備定期維護保養和設備維修過程的監控力度，最大限度地降低設備故障率，減少機修等非生產時間。

（1）強化設備儀器保障。鉆井設備：加強頂部驅動系統、3臺鉆井泵、4級固控設備（震動篩、除砂除泥器一體機、中高頻離心機各1臺）、35MPa地面循環系統等設備進行全面檢修、保養，在完井后期對鉆井泵易損件全部更新，控制每口井修理時間。

隨鉆儀器：至少提前半天儀器到達現場，隨鉆儀器上井前認真檢測，并出具檢驗合格證和探傷報告，縮短儀器主體部件的標定周期，保證儀器的測量數據準確性和可靠性，控制每口井的儀器故障時間。

（2）提高固井作業效率。通過優化固井施工工藝，加強固井施工生產組織整體提高固井作業效率。

（3）提高鉆井液的老漿倒運效率，縮短鉆井液的配制和調整時間。

（4）強化入井工具檢測，做好事故預防措施，減少事故復雜。

4 總結與建議

總而言之，要實現工廠化水平井鉆井大提速，就需要因地制宜、真抓實干、重視安全、注重環保，就需要進一步解放思想、轉變觀念、提高認識、顧全大局、統一意志、團結協作、增強加快發展的責任感與使命感，具體有以下建議：

（1）盡早落實水平井開發部署方案，及時提供施工設計、井位及井場，確保鉆機連續工作，不等不停。

（2）堅持安全第一理念。一定要把安全的理念滲透到整個鉆井提速的過程中。

（3）加大水平井、定向井相關設備、儀器的更新力度，滿足水平井現場施工需要。

（4）加大特殊工藝井的后勤保障力度。

（5）總結前期經驗，逐步形成各區塊水平井施工的技術標準。

（6）進一步提高鉆機利用率。

（7）科學組織，進一步縮短搬安及完井時間。

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TE243

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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，現從事鉆井工程技術工作。