海上表層快鉆技術(shù)及管理探索

廖勇 王慶

中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司 天津 300459

引言

自從進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，各個(gè)行業(yè)的市場(chǎng)形勢(shì)都是千變?nèi)f化，技術(shù)與管理在各個(gè)行業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展中發(fā)揮的作用也更加明顯，石油企業(yè)是重要的能源企業(yè)，肩負(fù)著進(jìn)一步提高石油勘探開采效率，加大石油開發(fā)力度的重任，而新能源的不斷開發(fā)對(duì)于當(dāng)前的石油企業(yè)來(lái)說，也會(huì)造成一定沖擊，所以，石油企業(yè)只有加強(qiáng)石油開發(fā)的成本控制，并有效研究改進(jìn)鉆完井應(yīng)用技術(shù)和管理策略，借此獲取石油開發(fā)的最大效益，才能更好地開拓市場(chǎng)，健康發(fā)展。

1 表層鉆井技術(shù)難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 軌跡控制困難

以某海上平臺(tái)舉例，該平臺(tái)為4樁腿平臺(tái)，具備13個(gè)井口，各個(gè)井口之間的距離2.2m×2m，因井口之間的距離較為接近，所以要盡快對(duì)井眼進(jìn)行分離，避免出現(xiàn)碰撞事故[1]。為了保證兩個(gè)有限的油田能夠得到有限開發(fā)，且能夠?qū)崿F(xiàn)在開發(fā)的過程中進(jìn)行調(diào)整，需要進(jìn)行表層造斜工作，通過每隔30m以此3°的造斜過程，至造斜角度為60°為止，良好的造斜工作能夠使得下一井段的延伸軌跡得到保障。

1.2 井壁穩(wěn)定性差、易卡鉆

表層鉆井技術(shù)的特點(diǎn)因?yàn)楣藕拥腊l(fā)育問題，使其具備膠結(jié)疏松的特點(diǎn)，在700~890m的井段沙礫巖層的發(fā)育程度比較普遍，且該區(qū)域的底層較為薄弱，容易發(fā)生漏失和坍塌的情況，非常容易在鉆探過程中出現(xiàn)卡鉆的情況[2]。

1.3 井眼清潔難度相對(duì)較大

該油井的13口鉆井井口中有超過10座井口深度大約為950m，剩余的井口井深大約為1500m，這個(gè)油井所在的地層巖性主要以泥巖為主，這種巖石結(jié)構(gòu)通常具備較差的穩(wěn)定性，特別容易水化，因此在前期的鉆探過程中通過直徑300m左右的井眼在鉆井過程中常常會(huì)出現(xiàn)泥餅，泥球的情況，大大提高了鉆井難度，常常會(huì)出現(xiàn)起鉆困難的情況，并且還可能出現(xiàn)沙礫巖發(fā)育井垮塌的情況，很難保證井眼的清潔[3]。

附近平臺(tái)也常常出現(xiàn)卡鉆的事故，通過對(duì)已經(jīng)存在的臨近鉆井平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析顯示，這個(gè)區(qū)域的表層鉆井效率一直不高，且鉆井周期跨度非常大。

2 表層鉆井提效技術(shù)措施

2.1 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)及鉆具組合

2.1.1 為提升和優(yōu)化井深結(jié)構(gòu)，通過將井眼從444優(yōu)化到406，有效降低表層裸眼暴露面積實(shí)現(xiàn)了降低井眼坍塌率的效果，并且能夠在機(jī)械效能較低的情況下，凸顯了小鉆頭的ROP鉆井能力，這使得鉆井的效率和質(zhì)量得到了較大的提高[4]。

2.1.2 為了實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)速度的提高，本案例通過采用IADC115的銑齒牙輪鉆頭來(lái)提升鉆頭的鉆進(jìn)能力，通過高斜率電動(dòng)機(jī)來(lái)保證淺層造斜率，可以通過對(duì)鉆具的進(jìn)行不同的組合，最終實(shí)現(xiàn)了鉆井速度的提高，在進(jìn)行鉆具組合的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)依據(jù)地質(zhì)情況以及鉆井平臺(tái)的具體情況進(jìn)行組合試驗(yàn)，以選擇最佳的組合方式提升鉆井效率。

2.2.2 井眼清潔措施。因該鉆井平臺(tái)所處的地域?yàn)榫藓衲鄮r，因此使得在鉆井過程中會(huì)出現(xiàn)成巖性能不高的情況，并且該地段非常容易出現(xiàn)易水化分散的特點(diǎn)[5]。與此同時(shí)，該地區(qū)表層井段在與古河道發(fā)育底層或者沙礫巖進(jìn)行接觸時(shí)容易出現(xiàn)垮塌，為了解決這種問題需要采用稠搬土漿和海水的組合在輔助鉆井過程，這個(gè)過程相比較傳統(tǒng)的海水與胍膠的組合作為鉆進(jìn)清潔井眼泥漿的作業(yè)方案。通過反復(fù)的測(cè)試得出的結(jié)果表明，通過采用海水拌土漿的方法有效改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了鉆井參數(shù)的提高和擴(kuò)大井徑的效果，實(shí)現(xiàn)了安全環(huán)保，快速鉆進(jìn)的效果目標(biāo)。

2.2.3 井眼軌跡控制措施。在鉆井時(shí)，需要對(duì)鉆井速度和鉆井成本進(jìn)行有效的控制，以實(shí)現(xiàn)較好的鉆井質(zhì)量。而影響鉆井速度和成本的主要因素是鉆井參數(shù)，鉆井參數(shù)中的水利參數(shù)是進(jìn)行鉆井參數(shù)優(yōu)化的重要指標(biāo)。在進(jìn)行油田鉆井時(shí)，通過對(duì)鉆井參數(shù)和井眼清潔度的控制能夠較好的提升鉆井參數(shù)[6]。在進(jìn)行定向鉆探的過程中，如果鉆速出現(xiàn)了較為明顯的降低，則可以判定鉆頭遇見了沙礫層，如果在繼續(xù)鉆進(jìn)的過程中出現(xiàn)扭矩的大幅波動(dòng)，則可以通過降低鉆井參數(shù)來(lái)避免出現(xiàn)坍塌引發(fā)的井下事故。

3 表面化快速鉆井技術(shù)的具體工程應(yīng)用

為了說明表層快鉆技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以A油田作為例子，該油田具備較為復(fù)雜的地質(zhì)特征，為了提升快鉆技術(shù)的整體質(zhì)量和效率，針對(duì)該油田進(jìn)行了井身結(jié)構(gòu)以及牙輪鉆頭的改造，通過采用新型海水聚合物鉆井液體系，通過一套以上的技術(shù)設(shè)備以及相關(guān)的材料形成了一套效率較高的快鉆井技術(shù)，不僅有效提升了井下作業(yè)的安全而且對(duì)鉆井效率的提升遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)鉆井效率。使得該油田有效的控制和成本降低了油井結(jié)構(gòu)的建造周期。

3.1 Z.2新型海水聚合物表面層深鉆工藝

通過對(duì)A油田進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)其具備可鉆性較好的綠色泥巖，缺陷是在對(duì)這種地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行鉆探的過程中，可能會(huì)出現(xiàn)膨脹泥球以及縮徑的情況，當(dāng)鉆井所需要的套管在不斷深入的過程中，使得經(jīng)驗(yàn)的清潔過程獲得了較大的難度，所以在依照傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)基礎(chǔ)上采用交聯(lián)淀粉以及纖維素和聚合醇來(lái)對(duì)營(yíng)業(yè)員進(jìn)行抑制調(diào)整措施，有效緩解了縮徑問題對(duì)井壁起到了有效的固定作用[7]。

通過表層鉆井技術(shù)開展油田施工的過程中要注意以下幾個(gè)方面：①在掘進(jìn)的上段采用海水鉆機(jī)，通過不斷灌注土漿來(lái)完成巖屑的攜帶作用。②當(dāng)轉(zhuǎn)型過程中遇到疏松黃沙段，為了保證砂巖的穩(wěn)定性，使用海水般土漿鉆井液體系以改善井液的狀態(tài)，通過提升漏斗新度來(lái)提升懸浮鉆屑能力，通過補(bǔ)充纖維素制劑來(lái)緩解濾液的流失，使得井壁的穩(wěn)定性得到了保證。③在進(jìn)入最后階段的角尾組鉆井過程中，要對(duì)般土含量進(jìn)行有效的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆屑的水化分散作用。通過向井筒中灌注聚合醇來(lái)緩解潤(rùn)滑作用，為了保證鉆井液入侵井筒，應(yīng)當(dāng)在井筒內(nèi)部置入膠體顆粒，最終實(shí)現(xiàn)泥頁(yè)巖水化的目標(biāo)。在使用聚合醇的過程中，其能夠有效地對(duì)角尾組的泥頁(yè)巖的水化縮進(jìn)進(jìn)行有效的控制，并保證了鉆井液體系的潤(rùn)滑功能，使得泥頁(yè)巖的抑制性平衡達(dá)到了較好的平衡水平，有效阻止了鉆屑最終形成泥球的可能性，使得鉆井過程中的造斜效率得到了較大的提升。

因鉆井液在通過以上調(diào)整之后得到了較好的優(yōu)化作用，使得井口內(nèi)的含沙量得到了有效的控制，這對(duì)鉆頭的充實(shí)產(chǎn)生了抑制作用，較好地保護(hù)了鉆頭。通過對(duì)井口內(nèi)充入FLOTRO和PAC-LV等濃度較高的制劑來(lái)使其成為鉆井液體系，并有效降低了其濾矢量，井壁由此得到了較好的固定，保證了后續(xù)鉆探工作的有效開展以及套管的推進(jìn)效率。傳統(tǒng)的鉆探過程中因?yàn)橐蕾囥@井液所以導(dǎo)致鉆井液體系成本一直居高不下，為了實(shí)現(xiàn)上述文章內(nèi)提到的各類功能就需要對(duì)鉆井液體系進(jìn)行有效的選擇。當(dāng)鉆探至易水化泥井巖的部分時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用海水般土漿鉆井液體系來(lái)開展鉆探工作，給泥頁(yè)巖相應(yīng)的水化時(shí)間，有效地避免了巖屑出現(xiàn)泥球的可能性，這回讓井眼保持較好的清潔水平。在針對(duì)易縮頸的泥巖底層時(shí)，要通過聚合醇來(lái)實(shí)現(xiàn)井壁的固定作用，以此來(lái)改善井筒的縮徑程度。在針對(duì)疏松砂巖的地質(zhì)情況時(shí)，要改善流變性而使得井筒受到的沖刷程度不斷降低，來(lái)提升井壁的穩(wěn)固性。在針對(duì)滲透性強(qiáng)的砂巖層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，通過加入降濾藥劑來(lái)轉(zhuǎn)化鉆井液稱為聚合物，這能夠有效降低濾矢量，防止出現(xiàn)因?yàn)榈匦稳毕輰?dǎo)致的沉沙卡鉆問題。通過保持井眼的清潔環(huán)境，來(lái)提升鉆井液體系的潤(rùn)滑性，緩解鉆具因滑動(dòng)產(chǎn)生的摩阻，提升定向造斜的效果。

3.2 對(duì)鉆具進(jìn)行優(yōu)化

鉆具優(yōu)化后應(yīng)當(dāng)具有以下屬性。首先，能夠通過加重鉆桿來(lái)替代鉆挺，在鉆井液濾失數(shù)量嚴(yán)重的情況下，降低鉆具和地層的接觸幅度，來(lái)抑制滑動(dòng)產(chǎn)生的摩擦阻力，避免出現(xiàn)卡鉆的情況出現(xiàn)，有效提升了鉆井效率。其次，能夠有效降低鉆具的強(qiáng)度，以提升下鉆時(shí)可能產(chǎn)生的劃眼現(xiàn)象，避免出現(xiàn)多余的井眼。再次，能夠有效的提升輸出扭矩，在進(jìn)行鉆探的過程中能夠使得鉆具克服反扭矩，提升鉆進(jìn)效率，避免馬達(dá)鉆具出現(xiàn)意外情況。在進(jìn)行扶正器的選擇過程中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)油井的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選擇，要對(duì)降斜以及扭方位進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，以提升表層鉆井作業(yè)的整體質(zhì)量和效率。

3.3 使用高精度隨鉆測(cè)量工具

為了提高測(cè)斜率、保證鉆井時(shí)效，提出使用地面雙解碼系統(tǒng)，在使用RRKW系統(tǒng)的同時(shí)增加1套BCPM系統(tǒng)。第1套系統(tǒng)對(duì)脈沖信號(hào)解碼，第2套系統(tǒng)對(duì)泥漿泵高低頻噪音進(jìn)行過濾處理。在使用雙解碼系統(tǒng)后，一次測(cè)斜成功率達(dá)到99.5滑動(dòng)造斜時(shí)可以及時(shí)參考工具面數(shù)據(jù)，在提高作業(yè)時(shí)效的同時(shí)也提高了井眼軌跡控制的精度；同時(shí)在高排量4500L/min下，此工具的井下使用時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)120h，較前期工具使用時(shí)間多一倍，能夠滿足兩口井表層作業(yè)需求。

4 快速鉆井精準(zhǔn)管理措施

要實(shí)現(xiàn)快速鉆井的精準(zhǔn)管理，需要通過以下措施來(lái)進(jìn)行。首先，應(yīng)當(dāng)由企業(yè)向員工對(duì)鉆探過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行宣講，以此來(lái)提升鉆井員工的警惕性，起到明確崗位職責(zé)的作用，避免出現(xiàn)安全事故，在鉆探的過程中，應(yīng)當(dāng)保持鉆臺(tái)和監(jiān)督崗位的有效溝通。其次要做好墊漿工作，避免出現(xiàn)卡鉆故障。要在鉆井過程中不斷提升鉆臺(tái)操作人員的操作水平，保證鉆探工作的連續(xù)性。制定預(yù)案，保證在出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候能有積極有效的應(yīng)對(duì)方案，降低事故造成的損失。海上表層鉆技術(shù)操作中通過科學(xué)的技術(shù)操作及人員管理能夠有效提升海上石油生產(chǎn)的安全性與效率性。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，本文分析了表層鉆井技術(shù)的難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)，并針對(duì)表層鉆井提效技術(shù)措施和快速鉆井精準(zhǔn)管理措施進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究與探討，希望能帶給石油企業(yè)一些啟發(fā)，在我國(guó)原油生產(chǎn)能力亟待提升的現(xiàn)實(shí)情況下，石油企業(yè)降本增效勢(shì)在必行，因?yàn)槭秃Ｉ香@完井投資在石油開發(fā)整體投資中占較大份額，所以相關(guān)人員應(yīng)充分加強(qiáng)海上表層塊磚技術(shù)及其管理的深入廣泛研究，以便幫助石油企業(yè)達(dá)到降本增效的目的。