探析水平井鉆井速度影響因素及提速措施

【摘要】在水平井鉆井過程中，由于受到地層因素、鉆井工具因素、井眼軌跡設(shè)計(jì)因素和鉆井液性能因素等多種因素的影響，導(dǎo)致鉆井速度緩慢，延長了鉆井周期。本文在分析影響水平井鉆井速度因素的基礎(chǔ)上，從優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)和軌跡控制、合理選用鉆井設(shè)備和優(yōu)化鉆井液性能等方面探討了水平井鉆井提速措施。

【關(guān)鍵詞】水平井;鉆井速度;影響因素;提速措施

由于水平井鉆井可以提高油氣產(chǎn)量和油氣采收率，因此，在國內(nèi)外眾多油田開發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為低滲透油藏、裂縫性油藏和非常規(guī)油氣開發(fā)的重要技術(shù)。然而，由于水平井鉆遇巖性復(fù)雜多樣、鉆井液和鉆具與地層接觸時間長等原因，使其鉆進(jìn)過程中存在很多技術(shù)難題，嚴(yán)重影響了水平井鉆井速度。隨著我國對能源需求的日益增加，為了保證水平井鉆井施工作業(yè)質(zhì)量，提升鉆井效率，避免在鉆井過程中發(fā)生安全事故，達(dá)到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)考核指標(biāo)，對水平井的鉆進(jìn)速度提出了較高的要求。基于此，筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，對水平井鉆井過程中影響鉆井速度的因素進(jìn)行了分析，并對水平井鉆井提速措施進(jìn)行了探討。

1水平井鉆井速度影響因素分析

1.1地層因素

地層的壓實(shí)程度直接影響水平井鉆井速度，如果地層埋藏的深度較大，相應(yīng)的壓實(shí)程度就高，地層巖性比較堅(jiān)硬，將會使水平井鉆井速度減慢。地層不斷抬升以及地質(zhì)板塊構(gòu)造的不斷運(yùn)動等也會提高壓實(shí)程度，使地層可鉆性變?nèi)酢ＭǔＧ闆r下，由于所在的環(huán)境不同，不同地層的可鉆性會存在著較大差異，礫巖地層會比砂泥巖地層的可鉆性差，因?yàn)榈貙又械牡[石不易被破壞，并且?guī)r石的分布也不均勻，采用牙輪鉆頭進(jìn)行鉆井施工作業(yè)，當(dāng)進(jìn)入到該地層時，鉆井速度會變慢。如果在砂巖或泥巖地層中，同樣使用牙輪鉆頭，在同樣的地層埋藏深度條件下，鉆進(jìn)速度就會顯著的提高。

1.2鉆井工具因素

鉆井工具的合理選擇可以有效的提升水平井鉆井施工進(jìn)度，在水平井鉆井過程中，會遇到較為特殊的地質(zhì)狀況以及巖性，鉆頭必須擁有較好的密封性能，能夠經(jīng)受住較長時間的磨損，對地層鉆進(jìn)施加回來的反沖擊力具有很好的耐受性，不同鉆頭生產(chǎn)廠家的鉆頭產(chǎn)品對地層的適應(yīng)性有著很大的差別，鉆頭加工制造選用的材質(zhì)，各方面的技術(shù)指標(biāo)都對鉆井速度產(chǎn)生影響。例如，三牙輪鉆頭在水平井作業(yè)時對于定向、增斜施工較為容易，但是牙輪鉆頭的使用時間并不太長，起下鉆頭比較頻繁，會延長鉆井作業(yè)周期。PDC鉆頭的鉆井速度較快，但是對于增斜、降斜的適應(yīng)性不高，工具面浮動的區(qū)間較寬，鉆壓會對其產(chǎn)生很大的影響，

托壓問題較為突出。

1.3井眼軌跡設(shè)計(jì)因素

井眼軌道設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響著水平井的井眼曲率和造斜率，如果軌跡設(shè)計(jì)的不合理會使水平井的造斜率升高，曲率變大，也會對后續(xù)的鉆井施工作業(yè)帶來很大的難度。如果水平井的井眼軌跡不平順，井筒的狗腿度就會變大，較高頻率的調(diào)整軌跡會使摩擦阻力升高，容易產(chǎn)生粘卡現(xiàn)象，起下鉆頭作業(yè)會受阻，需要很多次的開泵循環(huán)進(jìn)行劃眼操作才能順利的起下鉆具，極大的影響了水平井的鉆井速度。

1.4鉆井液性能因素

在水平井鉆井施工時，采用的鉆井液的性能會對水平井鉆井速度產(chǎn)生較大的影響，因此，選取的鉆井液必須要符合鉆井作業(yè)的實(shí)際要求，必須要有很好地層適應(yīng)能力。如果鉆井液無法達(dá)到水平井施工中的攜沙要求，井眼將得不到很好的凈化處理，造成井壁穩(wěn)定性差。另外，鉆井液的潤滑性能不好也會減小鉆井的速度，較為嚴(yán)重的情況下，還會產(chǎn)生縮徑、井塌和掉塊等鉆井事故。

2水平井鉆井提速措施

2.1優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)和軌跡控制

優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)可以有效地縮短鉆井周期，減少鉆井事故的發(fā)生概率。不僅能夠保證井眼軌跡圓滑，造斜曲率穩(wěn)定，降低摩阻，減少井下事故，盡可能的增加復(fù)合鉆進(jìn)井段，而且能夠有效發(fā)揮 PDC 鉆頭的作用，同時也能有效地解決快速安全入靶的問題。優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)是以詳細(xì)的地質(zhì)描述為基礎(chǔ)，以地質(zhì)參數(shù)為基礎(chǔ)詳細(xì)描述水平井地應(yīng)力和巖石力學(xué)參數(shù);分析預(yù)測水平井井壁的穩(wěn)定系數(shù)和地層壓力結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)而分析地層的可鉆性。水平井的井眼軌跡控制主要是控制斜井段和水平段，要加強(qiáng)井眼軌跡的實(shí)時跟進(jìn)預(yù)測，動態(tài)調(diào)整軌跡控制方案，嚴(yán)格控制井眼狗腿度，確保井眼軌跡光滑。

2.2合理選用鉆井設(shè)備

鉆井設(shè)備的性能直接影響著水平井的鉆井效率，例如，性能先進(jìn)的頂驅(qū)系統(tǒng)

可以提高鉆井效率，有效減少起下鉆所需要的時間，可以避免鉆井過程中出現(xiàn)的阻卡現(xiàn)象，在復(fù)雜的鉆井施工作業(yè)過程中可以減少安全事故發(fā)生的可能性。自旋轉(zhuǎn)鉆井工藝，是采用機(jī)械應(yīng)變力來對巖體進(jìn)行切削，破巖采用的工具主要有牙輪鉆頭以及 PDC 鉆頭。把常規(guī)鉆井技術(shù)作為基礎(chǔ)開發(fā)出來的旋沖鉆井，是一種新型的鉆井工藝，可以在鉆頭上面安裝沖擊部件，以其作為井眼底部的動力設(shè)施完成旋沖鉆井作業(yè)，在鉆井施工中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3優(yōu)化鉆井液性能

水平井鉆井施工會受到鉆井液性能的影響，如果鉆井液的固相含量較高，并且粘度大，那么鉆井速度就會變慢，鉆井液內(nèi)存在的有害固相含量和低品質(zhì)的藥劑都會給鉆井效率帶來不利的影響。因此，需要對鉆井液性能進(jìn)行優(yōu)化，這樣可以有效保護(hù)地下油氣儲層，減少鉆井施工過程中對儲層的破壞，可以對井眼進(jìn)行凈化處理，避免出現(xiàn)井壁垮塌、掉塊等井下事故，減少鉆頭出現(xiàn)泥包的可能性，從而實(shí)現(xiàn)安全快效的鉆井施工，有效提高水平井鉆井速度。

3結(jié)束語

綜上所述，提高水平井的鉆井速度對縮短鉆井周期和降低油田開發(fā)成本具有非常重要的意義。在鉆井過程中，相關(guān)企業(yè)需要從優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)和軌跡控制、合理選用鉆井設(shè)備和優(yōu)化鉆井液性能等方面，采取切實(shí)有效的措施來提高鉆井速度，確保水平井鉆井施工安全高效進(jìn)行。

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作者簡介：趙雷（1975-），男，四川彭水人，助理工程師，從事鉆井工作。