淺析西北區(qū)塊深井鉆井提速技術(shù)

孫乾坤

摘 要：新疆西北區(qū)塊已成為油氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，但是由于部署的都是深井和超深井，因此鉆井周期長(zhǎng)，成本高。本文針對(duì)以往在西北區(qū)塊鉆井過(guò)程中遇到的難題進(jìn)行了分析研究，對(duì)井身結(jié)構(gòu)、鉆井工藝、鉆井液等方面進(jìn)行了論述和優(yōu)化，為今后西北區(qū)塊深井超深井鉆井提速提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：西北區(qū)塊;深井;鉆井提速;優(yōu)化

新疆西北區(qū)塊是最近幾年油氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，由于其油氣資源埋藏較深，因此部署了大量的深井和超深井。該區(qū)塊的目的層屬于碳酸鹽巖地層，并且存在高溫高壓等特點(diǎn)，同時(shí)所鉆遇的地層情況復(fù)雜，因此在鉆井過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到井漏、井塌、縮徑等問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致鉆井周期長(zhǎng)，鉆井成本高的問(wèn)題。因此對(duì)于西北區(qū)塊深井鉆井提速問(wèn)題進(jìn)行研究是有重要意義的，總結(jié)分析以往鉆井過(guò)程中的施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)性的制定科學(xué)的技術(shù)措施，有利于今后鉆井效率的提升。

1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

通過(guò)對(duì)前期所鉆井進(jìn)行總結(jié)分析和對(duì)地質(zhì)條件的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，較為準(zhǔn)確的獲得了一般地層壓力系數(shù)，其中對(duì)于奧陶系地層頂部為風(fēng)化殼，地層穩(wěn)定性差，容易坍塌掉塊，所以在進(jìn)行下步鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)必須將其封固。由此采用三開(kāi)井身結(jié)構(gòu)來(lái)解決目的層為三疊系的油藏，而采用四開(kāi)井身結(jié)構(gòu)來(lái)解決目的層為奧陶系的油藏。

隨著鉆井液技術(shù)的不斷提高，井壁穩(wěn)定技術(shù)得到了很大發(fā)展，如桑塔木組的脆性泥巖遇水后容易導(dǎo)致井壁坍塌掉塊，而采用強(qiáng)抑制性的甲氨基聚磺泥漿后，井徑擴(kuò)大率顯著下降，并且無(wú)卡阻事件的發(fā)生。同時(shí)，隨鉆堵漏技術(shù)也得到了快速發(fā)展，如采用橋漿與低密度膨脹堵漏鉆井液，有效克服了奧陶系地層的漏失難題。因此，在這兩種技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上，上述的三開(kāi)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化為了二開(kāi)井身結(jié)構(gòu)，上述的四開(kāi)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化為了三開(kāi)井身結(jié)構(gòu)，由此可進(jìn)一步提高機(jī)械鉆速，縮短鉆井周期。

2 提高機(jī)械鉆速技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)外提高深井超深井機(jī)械鉆速的研究重點(diǎn)主要為PDC鉆頭+動(dòng)力鉆具復(fù)合鉆井技術(shù)、渦輪鉆具復(fù)合鉆井技術(shù)、旋沖鉆井技術(shù)、欠平衡鉆井技術(shù)、導(dǎo)向鉆井技術(shù)等。

鉆頭在深井超深井鉆井中占有極為重要的地位，鉆頭性能的優(yōu)劣對(duì)提高鉆井速度，縮短鉆井周期有直接影響。針對(duì)深井超深井所鉆遇的不同地層巖性，鉆頭類型選擇是否合理決定了鉆頭的使用效果，最終會(huì)體現(xiàn)在機(jī)械鉆速的快慢。目前，西北區(qū)塊現(xiàn)已全面推廣使用了PDC鉆頭，同時(shí)針對(duì)深井的各種特點(diǎn)，優(yōu)選了抗高溫、抗研磨、抗沖擊的金剛石復(fù)合片，并且對(duì)鉆頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，研發(fā)了“獅虎獸”等針對(duì)性的鉆頭。

目前，復(fù)合鉆井技術(shù)對(duì)于提高深井超深井機(jī)械鉆速帶來(lái)了一定優(yōu)勢(shì)。PDC鉆頭+螺桿復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)。PDC鉆頭的破巖原理是切削破碎地層，并且其切削速度與其轉(zhuǎn)速成正比。在鉆進(jìn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速較低，因此僅僅依靠轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速很難發(fā)揮出PDC鉆頭的優(yōu)勢(shì)，而利用螺桿鉆具的高轉(zhuǎn)速則可以為PDC鉆頭提供充足的轉(zhuǎn)速保證，進(jìn)而提高了其鉆井速度。在新疆西北區(qū)塊，針對(duì)不同的地層選擇不同的底部鉆具組合，如在鉆進(jìn)三疊系以上地層時(shí)，優(yōu)選5刀翼鋼體PDC鉆頭，并配合中速動(dòng)力鉆具進(jìn)行鉆進(jìn)，相對(duì)于原始的鐘擺鉆具組合，機(jī)械鉆速大幅提高，由原來(lái)的5m/h提高至近20m/h。而針對(duì)奧陶系地層，優(yōu)選5刀翼胎體PDC鉆頭，并配合抗高溫大扭矩動(dòng)力鉆具，機(jī)械鉆速也有很大的提高，由原來(lái)的2m/h增加至4.5m/h。

旋沖鉆井技術(shù)是在普通旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的基礎(chǔ)上，在鉆頭上部安裝一個(gè)液動(dòng)沖擊器，將泥漿壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l沖擊能，使得鉆頭在一定鉆壓下隨鉆柱旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，受到?jīng)_擊器高頻沖擊力的作用，在旋轉(zhuǎn)和沖擊共同作用下破碎巖石，提高破巖效率。在使用該技術(shù)后，機(jī)械鉆速提高了將近100%。高壓噴射鉆井技術(shù)，為了進(jìn)一步滿足和提高井下螺桿的工作效率，以及提高水力噴射破巖和井眼清潔度。在新疆西北區(qū)塊鉆井過(guò)程中，采用了5寸半非標(biāo)鉆桿，其水眼直徑增加了1/3，進(jìn)而導(dǎo)致了鉆頭處水功率的大幅提高，同時(shí)鉆井液的噴射速度也增大1/2，而這種技術(shù)需要配備耐高壓的鉆井泵和循環(huán)管線，在此基礎(chǔ)上，機(jī)械鉆速由原來(lái)的基礎(chǔ)上提高了60%。

3 深井鉆井液技術(shù)

鉆井液體積的變化決定了鉆井液的密度特性，而溫度和壓力都會(huì)對(duì)體積產(chǎn)生一定的影響。溫度對(duì)體積的主要影響為膨脹性，而壓力對(duì)體積的主要影響為壓縮性。在深井超深井鉆井中，高溫高壓為共同存在的條件，溫度的變化對(duì)水基鉆井液密度的影響大于壓力變化的影響，溫度、壓力共同升高的條件下，鉆井液密度是逐漸降低的。

不同類型的鉆井液，其流變性能的變化隨著溫度、壓力的變化不同。對(duì)于溫度參數(shù)來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度升高時(shí)，鉆井液的塑性粘度和動(dòng)切力都會(huì)迅速降低。對(duì)于壓力參數(shù)來(lái)說(shuō)，隨著壓力的升高，泥漿的動(dòng)切力增大，塑性粘度變化并不明顯。

4 發(fā)展趨勢(shì)分析

①目前在西北區(qū)塊應(yīng)用的鉆井新技術(shù)基本被證明對(duì)提高鉆井速度具有良好的效果，所以應(yīng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步大力發(fā)展和應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新工具。并針對(duì)西北區(qū)塊的地層特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，使其更具有針對(duì)性;

②降低鉆井新技術(shù)帶來(lái)的未知風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于各種新技術(shù)的應(yīng)用，在沒(méi)有成熟的使用經(jīng)驗(yàn)前會(huì)遇到各種問(wèn)題，因此在加大對(duì)鉆井新技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題攻關(guān);

③加強(qiáng)成熟技術(shù)的集成配套，形成規(guī)范化的深井超深井鉆井技術(shù)。對(duì)在西北區(qū)塊已鉆的深井超深井進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析，形成該地區(qū)深井超深井鉆井技術(shù)規(guī)范，并為下部新技術(shù)在該區(qū)塊的推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

西北區(qū)塊已成為今后油氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，深井鉆井過(guò)程中面臨的各種困難和問(wèn)題是制約其開(kāi)發(fā)成本的關(guān)鍵，因此對(duì)于西北區(qū)塊部署的深井和超深井鉆井提速是亟待解決的瓶頸，本文通過(guò)對(duì)井身結(jié)構(gòu)、鉆井工藝等方面進(jìn)行探討，為今后該區(qū)塊優(yōu)快鉆井提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王志剛.國(guó)內(nèi)外深井鉆井技術(shù)比較分析[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，34（4）：23-25.

[2]王成嶺，李作賓，蔣金寶.塔河12區(qū)超深井快速鉆井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2010，38（6）：73-75.

[3]于文平.我國(guó)深井鉆井技術(shù)發(fā)展的難點(diǎn)及對(duì)策[J].中外能源，2010，15（6）：73-75.