深井鉆完井施工難點與技術對策淺析

楊遠鑫

摘要：深井鉆完井施工具有機械鉆速低、事故復雜多、固井質量差、鉆井周期長等特點，在對深井鉆完井施工中鉆遇地層壓力、研磨性、地層溫度和固井質量等方面難點分析基礎上，提出了在設備配套、井身優化、鉆井液和完井方面相應的對策，對提高深井鉆完井施工效率和質量具有一定的意義。

關鍵詞：深井施工;技術難點;對策

隨著油氣勘探的不斷深入，在我國的各個大油田深井的鉆井規模和數量在逐年增多，積極攻關防斜打快技術、鉆具組合優化技術、鉆頭優選及鉆井參數優化技術，以及自動化鉆井技術，使我國的深井鉆井的平均井深逐年增加，平均機械鉆速也在逐年升高，取得了一定的成果，但是與國外先進的鉆井技術水平還存在一定的差距，還需要進一步攻關。

1 深井鉆完井施工的難點分析

多年的深井鉆井技術攻關和現場實踐使我們深刻的認識到，深井鉆井與淺層井鉆井、中深井鉆井存在非常大的差別，隨著井深不斷地增加，其施工的難點逐漸凸顯，深井鉆井施工主要存在以下幾個方面的難點。

1.1 鉆遇壓力層系多

對于一口7000m的深井來說，會從新地層到老地層逐漸加深鉆進，在這一鉆進過程中，由于地層形成時期的地層壓力不同，會鉆遇從壓力系數為0.8到2.2的多套壓力層系，地層壓力層系的增多，會使在同一井身結構下存在噴漏同層，這樣就會極大地增加深井鉆井施工的難度，甚至會發生有發生井噴的風險。

1.2 地層研磨性強

深井鉆井不是皮下注射，鉆遇的地層會越來越古老，在這些古老的地層中，存在硬性的泥巖地層、研磨性強、石英含量高的火山巖地層和一些花崗巖等基巖地層，這些地層的研磨性非常強，限制了PDC鉆頭的使用，在遇到這些地層的時候只能使用牙輪鉆頭進行鉆進，，行程鉆速特別低，嚴重地影響了施工效率。

1.3 井底溫度高

隨著井深不斷增加，井底的溫度不斷升高，例如松遼盆地的地溫梯度為4度/100m，對于該盆地的5000m的深井來說，井底的溫度就達到200℃，這么高的井底穩定給鉆井液的穩定性提出了非常高的要求，同時高溫度也限制了井下儀器和工具的應用，使鉆井效率受到限制。

1.4 循環壓力高

在井深不斷增加大情況，鉆井循環系統的施工壓力不斷增大，使地面循環系統難以承受高泵壓的施工，不得已而降低施工排量，這樣就會影響水力參數作用的發揮，同時也會使鉆井攜巖效果變差，為井下安全埋下隱患。

1.4 固井質量差

深井由于裸眼井段比較長，因此會造成同一個裸眼井段存在不同的壓力層系，給固井水泥漿密度優化帶來困難，而且固井中循環壓力高、頂替效率低，同時由于井底的溫度高，造成水泥漿稠化時間不正常，水泥石的強度變低，硬度變差，因此會影響到固井質量。

2 提高深井鉆完井施工效率對策

雖然深井鉆井施工存在非常多的施工難點，但是通過科研攻關與現場施工實踐，還是取得了非常好地施工效果。

2.1 井身結構優化設計，提高施工效率

要想實現深井的提速、體質和提效，降低深井鉆井施工成本，就要從井身結構優化設計入手，在進行井身結構優化設計的時候，就要根據不同區塊的地質特點、壓力層系特點和巖性特點，提出有針對性的套管層次和鉆頭尺寸想配合，這樣才能提高深井的施工效率。例如在松遼盆地的深井井深結果優化設計中，根據不同區塊地層巖性、可鉆性和研磨性特點，分井型對不同區塊的直井、定向井和水平井井身結構進行優化設計，形成了不同區塊、不同井型的深井井身結構設計模版，在這一設計模版中對不同區塊的井身結構開次、深度和層位都進行了固化，為深井提高施工效率奠定了堅實的基礎。

2.2 加強設備改造，實現高壓鉆井

對于深部地層鉆速慢的難題，在對破巖效率的主要工具鉆頭進行個性化設計的同時，還要對鉆井施工參數進行優化，主要是強化施工中的鉆壓、轉速和鉆井排量。對于鉆井排量來說，要實現循環壓力35兆帕以上的鉆井施工，就要對對面循環系統設備進行改造與升級，保證實現高壓噴射鉆井，極大地發揮水力參數的作用，提高深部地層的機械鉆速和單只鉆頭進尺，提高行程鉆速。

2.3 應用提速工具，拓展PDC鉆頭應用空間

深井鉆井效率的一個非常大的影響因素就是有些深部研磨性強的地層限制了PDC鉆頭的應用，這也是廣大科技人員研究的重點。在近些年來深井鉆井速度和PDC鉆頭應用空間得到拓展，主要得益于渦輪鉆具的使用和液動旋沖工具的使用，特別是旋沖工具能夠解決PDC鉆頭的黏滑問題，使有些研磨性強的地層也能夠使用PDC鉆頭，提高了機械鉆速和鉆井效率。

2.4 應用抗高溫鉆井液體系

鉆井液是鉆井工程中不可缺少的血液，鉆井液性能的好壞直接關系到鉆井工程的成敗。特別是在深井鉆井施工過程中，井底溫度特別高，如果鉆井液的抗高溫性能不佳，那么就會影響鉆井液的流變性能和抑制性能，引起井壁失穩坍塌，所以深井對鉆井液的抗高溫性能提出了非常高的要求。比如大慶油田為了解決鉆井液的抗高溫性能，經過多年的室內研究與現場試驗，成功研制了抗220度的高溫水基鉆井液，現場應用20余口井，效果良好。

2.5 提高固井質量對策

在固井施工前，對深井施工中所測得的地質壓力和孔隙壓力情況進行，為水泥漿體系密度的優化提供先決條件。對井底溫度波動極其敏感的井可采用計算機模擬來建立井下溫度分布數學模型，模擬注水泥條件下或鉆井循環過程中井下循環溫度分布。固井作業前充分循環鉆井液并調整好性能，在保證井下穩定、滿足攜砂的條件下，盡可能降低鉆井液的流變性和屈服強度，以達到提高頂替效率的要求;選擇最優頂替排量，設計最佳扶正器數量及位置，使用優質沖洗液和隔離液。

3 結論與建議

在深井鉆完井方面廣大科技人員經過不斷地努力攻關，在鉆井速度和固井質量方面雖然取得了一些成績，但是有些地層的PDC鉆頭使用仍然受到限制，還不能很好地滿足深井鉆井的需求，因此在下步的工作中要推廣成熟的深井鉆井提速、提質、提效配套技術的同時，還有聯合鉆頭廠家和科研院所持續對深部地層PDC鉆頭使用進行攻關，力爭有所突破，為深井提速提供技術支持。

參考文獻：

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