國內(nèi)深井鉆井技術(shù)現(xiàn)狀

摘 要：分析了國內(nèi)外深井鉆井的差距和國內(nèi)深井鉆井技術(shù)難點：深井防斜打快問題；窄泥漿密度窗口井段安全鉆進(jìn)問題；嚴(yán)重漏失性地層堵漏問題；高研磨性地層提高鉆速問題；復(fù)雜地區(qū)高壓、高酸性天然氣井固井、完井問題，及其他問題。探討了國內(nèi)深井鉆井技術(shù)發(fā)展進(jìn)步及應(yīng)用效果，提出了我國深井鉆井技術(shù)研發(fā)的方向

關(guān)鍵詞：深井鉆井技術(shù)；對策；氣體鉆井；

中圖分類號：TU19 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-05-00218-01

一、深井鉆井技術(shù)簡介

深井、超深井鉆井技術(shù)始于上世紀(jì)30年代末，80年代后有較快發(fā)展國內(nèi)深井超深井鉆井技術(shù)始于上世紀(jì)60年代。在國內(nèi)，深井是指井深大于4500m的井，超深井是指井深6000m以上的井。深井鉆井特點是高技術(shù)、高風(fēng)險、高投入。

二、國內(nèi)深井鉆井技術(shù)難點

（一）深井防斜打快問題。國內(nèi)近年來在復(fù)雜深井鉆井方面遭遇了世界性的難題，玉門的逆掩推覆體、塔里木山前等都面臨著高陡構(gòu)造下的鉆井問題。井斜問題直接影響著鉆井井身質(zhì)量和鉆井速度，成為制約勘探開發(fā)的瓶頸技術(shù)。

（二）窄泥漿密度窗口井段安全鉆進(jìn)問題。對于復(fù)雜地層，鉆井在漏噴之間艱難徘徊，難以解決。塔里木地區(qū)某深井6 〞小井眼，環(huán)空動壓在3～5MPa之間，對5000m井，相當(dāng)于0.06～0.1的泥漿密度變化。而當(dāng)漏和噴之間的安全窗口小于該值，就無法鉆進(jìn)，只有堵漏。而堵漏，尤其是儲層堵漏，則有可能造成嚴(yán)重?fù)p害。

（三）嚴(yán)重漏失性地層堵漏問題。近年來川東地區(qū)發(fā)生多次井漏，嚴(yán)重井漏占20-30%，惡性井漏占10-20%，惡性井漏損失占井漏總損失的50%以上，堵漏很難成功。井漏損失占復(fù)雜損失時間的45%左右。

（四）高研磨性地層提高鉆速問題。高研磨性地層突出表現(xiàn)在玉門窟窿山、塔里木山前礫石等地層，地層可鉆性差，鉆頭選型困難，鉆井速度低。玉門油田、遼河潛山深部地層巖石可鉆性級值在8級以上，致使機(jī)械鉆速很低，鉆頭磨損嚴(yán)重。鉆進(jìn)周期占全井周期的60%。

（五）復(fù)雜地區(qū)高壓、高酸性天然氣井固井、完井問題。新疆克拉2氣田17口井，由于固井質(zhì)量問題，套壓偏高；吉林長深氣田富含CO2氣體；塔里木下套管難度大，固井時頂替效果差；迪那地區(qū)氣層壓力高安全密度窗口窄，易發(fā)生水泥漿嚴(yán)重漏失；吐哈油田由于施工壓力高、準(zhǔn)確計量困難、膠塞不密封易替空、多留水泥塞等因素而影響固井質(zhì)量。很多井完井固井都出現(xiàn)了問題。

（六）深井鉆井的其他問題。地層異常高壓問題；地層壓力高，橫向和縱向分布不均；地層壓力和地質(zhì)分層預(yù)測困難；山前超高壓、高溫、超深、窄窗口、復(fù)合鹽層、酸性氣體等交織作用，工程技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)。

三、國內(nèi)深井鉆井技術(shù)發(fā)展進(jìn)步及應(yīng)用效果

（一）鉆井提速技術(shù)。對比不同鉆井方法，可以知道鉆井機(jī)械鉆速：空氣錘最快，空氣螺桿次之，泥漿最慢。近年得到廣泛應(yīng)用的提速技術(shù)主要有：1、氣體鉆井技術(shù)； 2、垂直鉆井技術(shù)；3、高效PDC鉆頭技術(shù)；4、高壓噴射鉆井技術(shù)；5、“一趟鉆”技術(shù)等。

（二）欠平衡鉆井技術(shù)。欠平衡和氣體鉆井技術(shù)是九十年代在國際上被廣泛應(yīng)用起來的一項鉆井新技術(shù)，在北美地區(qū)尤為突出。欠平衡及氣體鉆井技術(shù)已成為繼水平井技術(shù)之后的第二個鉆井技術(shù)發(fā)展熱點。美國專家調(diào)查預(yù)測，未來幾年欠平衡鉆井仍然有較高的潛力。陸上使用欠平衡鉆井的比例將達(dá)到37%，海上將達(dá)到12%

（三）控壓鉆井技術(shù)。控壓鉆井（MPD）是一種精確控制整個井筒環(huán)空壓力的一種鉆井過程。它的壓力控制是對整個井筒的環(huán)空壓力剖面進(jìn)行控制、解決鉆井過程中的惡性井漏問題。可以部分解決窄密度窗口安全鉆井問題；大位移井中的井漏問題；長水平段水平井鉆井過程中鉆井液對儲層傷害問題。

（四）膨脹管和波紋管技術(shù)。膨脹管就是一種用特殊材料、特殊工藝制成的金屬管，下入井內(nèi)后通過機(jī)械或液壓的方法，在膨脹錐體或心軸推進(jìn)的過程中經(jīng)過冷拔一樣的塑性變形達(dá)到擴(kuò)大管徑的目的。使其在徑向膨脹10-30%，膨脹后的機(jī)械性能達(dá)到相應(yīng)API套管水平，作為套管使用。

（五）低風(fēng)險鉆井技術(shù)。低風(fēng)險鉆井系統(tǒng)（NoDrillingSurprise，簡稱NDS）由斯倫貝謝公司研發(fā)。通過風(fēng)險管理，對油井進(jìn)行設(shè)計和實時處理，及早發(fā)現(xiàn)事故復(fù)雜發(fā)生的預(yù)兆，及時采取措施。監(jiān)測井下鉆壓、扭矩及震動；監(jiān)測環(huán)空當(dāng)量循環(huán)密度（ECD）及當(dāng)量靜態(tài)密度（ESD）；實時電阻率測井及孔隙壓力預(yù)測；實時鉆井液密度安全窗口監(jiān)測；實時更新地質(zhì)力學(xué)模型。

（六）套管鉆井。套管鉆井是指在鉆進(jìn)過程中，直接采用套管（取代傳統(tǒng)的鉆桿）向井下傳遞機(jī)械能量和水力能量，井下鉆具組合接在套管柱下面，邊鉆進(jìn)邊下套管，完鉆后作鉆柱用的套管留在井內(nèi)作完井用。

（七）非常規(guī)鉆具和非常用井身結(jié)構(gòu)。非常用井身結(jié)構(gòu)主要用于解決復(fù)雜深井套管層次不夠，不能夠鉆達(dá)目的層，不能夠進(jìn)行試油的問題。5″鉆桿與5″API標(biāo)準(zhǔn)鉆桿相比，在相同井深、相近泥漿密度、相同泵壓下：3000m井深，提高排量27.5%。5000m井深，提高排量30%。

四、結(jié)論與認(rèn)識

（一）研究應(yīng)用套管鉆井技術(shù)、膨脹管技術(shù)，提高機(jī)械鉆速，降低漏失風(fēng)險，減少空氣鉆井過程出水的幾率，提高井眼的穩(wěn)定性，是加快深井鉆井技術(shù)發(fā)展的重要方向。

（二）應(yīng)擴(kuò)大油基鉆井液的應(yīng)用，并通過膨脹管技術(shù)、套管鉆井技術(shù)和及時封堵技術(shù)的研究應(yīng)用，降低井下復(fù)雜情況的發(fā)生。

（三）擴(kuò)大氣體鉆井的使用范圍，提高鉆井機(jī)械鉆速。

（四）緊密跟蹤有纜鉆桿技術(shù)的進(jìn)展，擴(kuò)大旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、垂直鉆井技術(shù)的應(yīng)用，推進(jìn)當(dāng)前條件下井眼軌跡的智能控制。

（五）加大力度探索高溫高壓工具、儀器、新型高效鉆頭、井下電動鉆具的研發(fā)，提高其使用壽命，并進(jìn)行適應(yīng)性研究，加快實現(xiàn)深井鉆井技術(shù)的新突破。

參考文獻(xiàn)：

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【4】復(fù)雜地質(zhì)條件下復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的鉆井優(yōu)化方案研究.李琪等《石油學(xué)報》第25卷第4期 2004年7月

【5】新工藝新技術(shù)在X超深井鉆完井中的應(yīng)用.孫海芳，韓烈祥 《天然氣工業(yè)》2009年1O月