影響鉆井鉆速主要因素分析及提速提效方法研究

肖春福

摘 要：提高鉆井速度是我國東部老油田穩產提效及加快西部深層復雜油氣藏勘探開發速度、安全鉆井、提高單井油氣產量、降低“噸油”成本、提高鉆探效益的迫切需要，也是提升鉆井工程技術服務核心競爭力的迫切需要。面對“深、低、海、非”勘探開發新形勢，在打成井的基礎上，如何用最高效經濟的方式打快井、打好井是鉆井工程面臨的關鍵難題。

關鍵詞：鉆井提速提效 影響因素 提速方法

鉆井提速是鉆井技術水平的一個重要指標，面臨“鉆速慢、周期長、成本高”的瓶頸，亟需明確影響鉆速的主要因素并采取針對性的提速提效技術。[1]

一、影響鉆速因素分析

影響鉆井鉆速的因素眾多，統計分析共有50多個因素，如同“齒輪系統”，每個因素都會影響鉆速，且復雜多變，總起來說可分為可控因素（技術水平+人為因素）和不可控因素（地層條件）兩大方面。

（一）人為因素

影響鉆速的人為因素主要包括：鉆井施工時的組織管理、現場操作和人員技能水平。

（二）地層條件

影響鉆速的地質因素主要包括：地層壓實程度（埋深、抬升）、巖性（UCS、可鉆性、研磨性等）、地層傾角（造斜率）、地層非均質性、復雜特殊地層（鹽、煤、斷層等）、地應力（壓力系統）等。

（三）技術水平

鉆井技術也是影響鉆速的因素，主要與鉆機裝備與配套工具、破巖方式與破巖工具、鉆井（水力）參數優選、鉆井方式（不同循環介質）、鉆井液體系及性能、井身結構與鉆具組合等密切相關。

二、提速提效技術措施

（一）鉆頭優選與個性化設計

“鉆頭不到，油氣不冒”，鉆頭直接接觸地層，是影響鉆井破巖效率最直接、最關鍵的因素。近年來，設計更具針對性和個性化、切削齒材質要求高、功能更全、增強鉆頭耐磨性、可導向性地層適應性更強、PDC等新型鉆頭層出不窮，對于提升鉆井破巖能力起著至關重要的作用。

（二）最優化鉆井（鉆井參數優選）

鉆井參數表征鉆進過程中可控因素（設備、工具、鉆井液以及操作條件）的重要性質的量，如鉆頭類型、鉆井液性能參數、鉆壓、轉速、泵壓、排量、鉆頭噴嘴直徑、鉆頭水功率等。鉆井參數優選是指在一定的客觀條件下，根據不同參數配合時各因素對鉆進速度和鉆頭壽命的影響規律，采用最優化方法，選擇合理的鉆進參數配合，使鉆進過程達到最優的技術和經濟指標。

（三）井下動力鉆具提速

目前復合鉆井成為鉆井提速的最常用方法之一，PDC+PDM復合鉆井方式已經成為深層提速的主體技術之一。

（四）改變單一旋轉破巖方式

改變單一的鉆頭破巖方式，借助流體脈沖、高壓、粒子等，實現多種破巖方式集成。

（五）井底降壓提速

除地層巖石客觀因素和機械破巖以及射流輔助破巖以外，提高鉆井高效破巖的一個方法是降低井底壓差。欠平衡鉆井是指井筒環空中循環介質的井底壓力低于地層孔隙壓力，允許地層流體有控制地進入井筒并將其循環到地面進行有效處理的鉆井技術。目前已經形成了適用不同油氣藏類型和儲層特征的欠平衡鉆井技術系列。

（六）優化減振降耗工具（減阻降扭）

地層不均質性、鉆頭結構形狀等因素引起BHA運動不均勻性及鉆頭載荷不定常性，導致鉆柱的動載和振動。鉆具振動三種類型，軸向、橫向及扭擺振動，其表現特征為跳鉆、渦動及粘滑。鉆柱的振動被確定為限制機械鉆速和進尺提高最為顯著的因素之一（深井占比40%），將有效振動能量轉化為破巖能量，減振降耗，提高鉆頭破巖比能，是破巖工具的發展方向之一。代表性提速工具有扭力沖擊器、鉆柱減振增壓提速工具、衡扭矩工具、APS智能減振工具（AVD）、AVDT深井鉆井減振工具等

（七）提升鉆機裝備能力

通過應用系列深井鉆機（70D–120D）及配套頂驅、大功率鉆井泵、注水泥泵和耐高壓防噴器等配套設備，滿足深井超深井鉆井需求。

（八）提高鉆速的鉆井液

現場試驗結果表明，優化鉆井液提高機械鉆速效果顯著，并有效減少起下鉆過程中的阻卡情況，井徑規則。因此，通過研究鉆井液提高鉆速的作用機理，提出提高鉆速的處理劑分子結構和鉆井液性能要求，研制能提高不同地層鉆速的處理劑新材料，形成針對不同地層能提高鉆速的水基鉆井液配套技術，并建立評價方法。

（九）優化作業模式

工廠化作業是鉆完井作業模式的一次重大突破，已被推廣到頁巖氣等非常規油氣資源的開發中。一體化設計、井場布置;快速移動鉆機;同步作業;遠程決策;批量鉆/壓是助推未來非常規油氣高效開發的一大優勢。

（十）基于大數據的鉆井綜合提速技術

基于大數據的鉆井綜合提速技術根據實際開發經驗總結而成的高效分析工具，所需要的鉆井數據都是客戶已有數據的大數據模式分析，基于客觀的鉆井數據和事實，無需客戶花費額外的成本去收集新數據，所提出的解決方案通常是成本低廉并且提速效果突出。

三、結語

提速提效不是簡單的提高鉆速，其最終目的是縮短鉆井周期、降低噸油成本。上文提出的直接提速常規技術包括但不限于以上十類直接提速方法，并且在鉆井過程中除了技術應用外最關鍵直接提速措施是抓好生產組織與管理提速。

參考文獻

[1]張建闊.硬地層同軌道錐形齒PDC鉆頭研究與應用[J].中外能源.201，10（2）：52—56.