大位移井钻井提速工艺技术研究

大位移井钻井提速工艺技术研究

宋年青

西部钻探巴州分公司 新疆 巴音郭勒 841000

摘要：大位移井钻井技术是定向、水平、深、超深钻井技术、当今国际钻井工程领域的先进技术和挑战旋挖极限的非常困难的先进技术的结合。随着水平位移和水陆比的增加，钻探大型位移井面临着许多严重问题，如扭矩和强度、壁面稳定性、眼井净化等。钻探结合了多种技术，例如钻井工程、流体钻探、定向、测井、地质等。解决这些问题需要采取多学科和多学科的办法。基于此，本文章对大位移井钻井提速工艺技术研究进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：大位移井钻井；提速工艺技术；研究

引言

随着我国海洋石油的开采，大位移井、水平井、定向井数量逐渐增多，如何提高钻钻进机械钻井和作业时效，优化工具结构和降低作业成本已经成为重中之重。然而大位移井常出现一些问题，严重制约了大位移井技术的发展。

一、大位移井钻井

大位移井是海洋、山地等复杂地区油气资源勘探开发的重要手段，在降低地质储量开发门槛、盘活边际地质储量、减少开发平台数量、适应高环保要求区域作业中优势日益明显，可大幅减少工程建设投资，显著提高油田开发效益。大位移井井斜大、稳斜段长、水平位移大、裸眼井段长、水垂比高的特殊属性导致大位移井钻井作业难度大且风险高，而合理的井身结构设计既是大位移井钻井作业安全顺利的前提，也是提高钻井效率与储层保护的关键。常规井的井身结构设计是在分析钻井工程面临的难点和风险的基础上，结合设计井的地质特点、三压力曲线与必封点分布情况，综合考虑当前钻井设备现状、钻井工艺技术水平及施工能力等一系列因素，设计出合理的井眼尺寸与套管程序，以满足地质、钻井及采油等方面的要求。

二、大位移钻井技术难点

（一）岩性较差岩石强度高

大位移井主要应用于滩海、沙漠等地形复杂的地区，随着钻井深度的不断增加，岩石密度和硬度也不断增加，岩石可钻性和研磨性大幅降低，使得钻井效率大幅下降。海上油田深部钻井时可能钻遇片麻岩地层，该地层研磨性极强，钻进时进尺较慢、且钻头磨损，严重影响施工进度和成本。岩石抗压强度可达180MPa，如沙二段井段较长，同时局部砂岩井段砾石发育，钻遇砾石井段兼具一定的冲击特性，导致钻头钻进过程中崩齿磨损影响整个井段钻速。若采用常规钻井工艺，不仅钻速慢、成本高、效果差，而大位移钻井若采用合理的钻井提速工具或钻井工艺技术则可以有效提高岩性较差地层的钻井速度，从而实现降本增效。

（二）固井作业难度大与固井质量难保证

大位移井固井井段长、固井压耗大，考虑到储层埋藏浅、地层胶结差、地层承压能力低，因此固井过程中极易发生漏失。大位移井大井斜长稳斜段导致套管居中度差，易形成宽窄不一的环空间隙，使窄间隙处的钻井液流动速度低于宽间隙处的流动速度，且为满足控制ECD的需要，泵送排量偏低，环空流体很难达到紊流，导致顶替效率差。水泥浆在胶结过程中析出的自由水极易聚集在井眼上侧形成连续的水槽或水带，且套管低边的泥浆与岩屑难以清除，容易形成窜槽，最终影响固井质量。

三、大位移井钻井提速工艺技术的分析

（一）大位移井减阻

工具工作时，钻井液流经导流体，流体流动方向在此处发生改变，快速撞击叶轮，推动叶轮旋转。此时，叶轮叶片周期性地改变工具内流经通道的面积，扰动流体并使其产生脉动压力。该压力通过振荡喷嘴的调制和放大后施加在活塞受力面和承压板上。当流体的压力增大时，钻井液推动活塞及中心管运动，中心管推动碟簧上压套压缩碟簧组，这时碟簧组聚集能量，中心管带动传动管伸出，如图３ａ所示。流体压力降低时，活塞受力面及承压板承受的作用力变弱，这时碟簧组释放能量，带动碟簧上压套、中心管及活塞收缩。这样水力脉冲射流发生装置为轴向振动装置提供动力，使大位移井减阻工具的中心管和传动管能够进行往复运动，即，为钻柱的轴向振动提供能量，从而优化钻压传递，改善作业效果，有效延伸水平井眼长度。

（二）井眼轨迹控制

大位移井轨道的设计应与回水设备和钻井设备的容量相适应，同时考虑到设计轨道上现场施工的便利性和抗断裂扭矩的大小，以及钻杆的强度和衬套磨损。滑钻和旋钻是两种眼钻技术，旋钻需要对钻头施加更大的轴向压力，而上部钻头则需要施加更大的轴向压力。滑动方式类似于未在底部钻孔作业状态的顶部启用的方式，并且垂直井段在大位移井中的长度较短。

（三）钻井防漏

为了避免造成钻井施工质量出现问题，施工技术人员需要对钻井周围环境以及土质环境进行全面检查，对钻井速度加以明确，将立柱下方时间控制在50s以内，时间不可过长，避免在钻井时造成井漏问题产生。在钻井施工期间内，如果境内在存在砂桥或者井塔现象的情况下，施工技术人员则需要降低钻井开泵速度，同时控制好泵排放量，提高下钻阻力。如果现场施工在具备一定条件的基础上，石油开采单位需要选择小排量循环泥浆泵，做好钻井检查工作，避免在井内存在漏孔或者发生井漏情况。施工技术人员在检查中，一旦发现漏检及时阻止和纠正，禁止施工技术人员在漏失段内，开展循环钻井操作。另外，施工技术人员需要及时安装相应的固定控制设备，及时对施工工况进行全面检查，消除设备运行因素，避免对钻井施工质量造成影响，同时降低泥浆密度。控制好液柱压力，及时做好钻井地质勘察工作，如果钻井施工现场，土壤环境以软土地基为主，或者土地压实度较差的情况下，则需要及时做好钻井预防工作，避免在钻井时钻头出现泥包问题。

（四）水平井钻井液技术

更具体地说，在使用钻探工具测试钻探作业的实际情况并将设备引入井中，同时确保各种设备的正常使用之前，采用LWD技术和旋转制导技术，通过参数传感器获得电阻率参数和自然伽马参数设备将丢失井的数据传输到地面后，可以根据丢失井传输的信号绘制实际测量曲线。完成这些作业后，可以根据对水平井位置进行的实地研究的结果计算和分析水平井下的工作参数，以便为今后的工作提供更坚实的科学基础。在测量了这些数据后，必须根据钻井液钻孔过程中可能影响的井壁推力计算在钻井壁上沿钻井液指定方向钻孔时产生的推力。

（五）井眼净化清洗

大位移井眼净化清洗技术是大位移井眼的重要技术。井眼清除不足可能会引起大位移钻孔状态问题，因为井眼清除的深度特征和水平位移特征都很大，因此提高井眼清除水平的要求很高。在大位移钻探链中，井的清理不足可能导致复杂的地下事故。

（六）水力振荡器

为保障大位移井眼的连续性和稳定性，在钻具组合加入水力振荡器，工具纵向产生的振动使得钻具与井眼之间的摩擦扭矩显著降低，进而提高钻进过程的机械钻速。通过对渤海油田进行的一系列大位移井技术总结，中海油服摸索出了一套基于水力振荡器和马达钻具的成功经验。采用水力振荡器+马达的钻具组合方式，可以降低钻具与井壁间的摩阻，显著提高大位移井造斜段和水平段的机械钻速；平稳传递钻压，使得钻头更方便地对工具面进行控制和调整，有效提升定向钻井的施工效率；比旋转导向工具的扩眼率更高，使得后期下套管作业更为顺畅。

结束语

该国的大多数油田现已进入后期开发阶段，为了最大限度地利用潜在的石油储量和提高开采率，采用水平钻井技术挖掘了许多石油储量，以消除困难的油田，从而增加了石油产量因此，我们必须不断改进水平井钻井技术，并为随后的石油开采提供更多的技术保障和支持。

参考文献

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