關于提高深井鉆井技術工藝分析

吳宏明

摘 要：石油作為重要的戰略資源，由于對其需求不斷增加，這也在一定程度上推動了鉆井技術的發展。鉆井工藝在進行過程中，會受到地層的影響，特別是一些深井，由于無法對井下的地質狀況有個清楚的了解，所以在鉆井過程中會有許多狀況發生，使鉆井的速度和效率受到較大的影響。該文對深井鉆井所存在的問題進行了分析，并進一步對提升深井鉆井技術工藝的提出了具體的措施。

關鍵詞：深井 鉆井技術 工藝 措施

中圖分類號：TE245 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0023-01

1 深井鉆井所存在的問題分析

在進行深井鉆井過程中，由于深度較大，所以需要穿過多種不同的地層結構，而且所跨越的地質時代不僅多而且存在較大的變化，而且地層壓力體系和復雜程度也存在較大的差異，特別是在深部地層下，其存在高濕、高壓和高應力的影響，所以其復雜程度難以相像是，處理起來難度較大。而且當前我國的鉆井技術水平還不是十分完善，還存在著較多的問題。如鉆井的主要裝備性能上較差，對于上部大尺寸井眼和深部井段在鉆井速度上難以提高，而且鉆井過程中存在技術套管磨損和破裂的問題，定向井和水平井在技術上還不完善，深井鉆井液體系中存在著較多的問題，同時還存都存在著鉆井液檢測系統陳舊和不配套的問題等。

2 提升深井鉆井技術工藝的幾點措施

2.1 提高深井大直徑井段的鉆井速度

深井大尺寸井眼要想提高鉆井的速度，則需要使其裝機功率進一步提升，而且在鉆進過程中所需要的能量和排量問題也要進行解決，在鉆桿和鉆鋌上要采用大尺寸，而且大尺寸的鉆頭結構和系統也要不斷完善，特別是鉆頭的移軸距和適應高轉的性能要適當增加，使深進鉆進過程中井下動力鉆具和復合鉆進技術實現有力的結合，從而有效的提高鉆井的速度。

2.2 提高深部井段鉆井速度

由于深井在深部進行鉆進時，鉆進速度會受到較多因素的影響，特別是深部井段的泥頁巖和泥質砂巖，由于其處于地層的深部，所以其其在地層履蓋壓力下密度和硬度都得到增加，盡管在常壓下其巖石具有較好的脆性，但由于其在履蓋地層壓力下致密性增強，所以深部的泥頁巖和泥質砂巖具有塑脆性和硬塑性，這樣就增加了牙輪鉆頭牙齒破碎的難度。同時在深部井段內，由于井深和鉆井液密度的增加，會使鉆井液樁具有較強的壓持作用，從而使井底破碎的巖屑在壓持作用下不易離開井底，這樣牙輪鉆頭破碎出來的巖屑則會在井底形成墊層，達不到破碎的效率。所以在深井較深井段的鉆井過程中，其機械鉆速在眾多因素的影響下很難提升，處于較低的速度，達不到應用的破碎效果。所以如何在深井較深井段提升機械鉆速，使其具有高抗壓強度和高研磨性縮短鉆井周期這是當前鉆井技術人員面對的難點問題。近年來，隨著鉆井技術的發展及實踐經驗，在這種深井進段高抗壓強度和高研磨性的地層中，利用特殊設計的人造金剛石孕鑲鉆頭和高速渦輪動和鉆具組合在一起，提升鉆井的參數，從而來提升深井地段的鉆井速度，這種提升鉆井速度的技術在實際應用中取得了非常好的效果，遠遠超出了牙輪鉆頭鉆井的速度。

2.3 提高深井下部小直徑井眼機械鉆速

在215.9 mm井眼中，下完139.7 mm套管或177 mm套管后使用117.48 mm或149.23 mm鉆頭鉆進。在這種井段中鉆進，小直徑牙輪鉆頭的軸承壽命較短，若用小直徑金剛石鉆頭，在有些地層的機械鉆速也很慢，這都是深井小井眼鉆井的難題。如果能提高小井眼井段的機械鉆速，對深井鉆井具有重要意義。由于許多小井眼鉆井的配套技術（如鉆頭、動力鉆具等）未完全過關，因此不僅鉆速慢，而且成本也很高。再加上深部小井眼鉆進，轉速、扭矩、排量、鉆壓等都受到很大的限制。所以，解決適應深部小直徑井眼使用的小尺寸鉆頭和動力工具等，是提高小直徑井眼機械鉆速的關鍵，如單牙輪鉆頭目前使用的還不錯；小直徑螺桿使用的也不錯，但就是質量不穩定。

2.4 深井防斜打直技術

防斜打直技術，特別是山前高陡構造的防斜技術。深井因為井段長，如果方位不變，即使井斜不大，到底位移也會超標。井打斜了，給鉆井工作本身也增加了不少困難，甚至造成嚴重事故。在斜井內，鉆柱易靠在井壁的一側，旋轉時發生嚴重摩擦，在井斜突變井段鉆柱發生彎曲易使鉆柱磨損和折斷，也可能造成井壁坍塌及鍵槽卡鉆事故。對于采油工作來說，井斜過大會直接影響井下的分層開采，注水工作的正常進行，對抽油井也常引起油管和抽油桿的磨損和折斷，甚至造成嚴重的井下事故。在長期的鉆井工作中，通過對井斜事故的分析表明，在鉆井過程中地質條件、鉆具結構、鉆進技術、操作技術和設備安裝及質量等都會導致井斜的發生，所以需要我們采取及時、有效的預防措施。目前對防止井斜的技術措施主要有滿眼鉆具、鐘擺鉆具、復合鉆進、吊打等，但這些技術并不十分成熟，都有其各自的局限性，所以其使用效果并不是十分明顯。總的說來，控制井斜的方法通常采用有力的防斜鉆具，以減小鉆頭上的增斜力，或增大減斜力，使井斜不超過一定允許范圍又同時允許加大鉆壓以提高鉆速。另外對于井斜的控制，還需要對井下地層的變化化規律進行有效的掌握，這樣可以在特定條件下通過采取科學合理的鉆進技術和措施來加強對井斜的控制，并確保取得良好的效果，所以應加強對先進技術的研究力度，并加強其在鉆井過程中進行應用。

2.5 減小技術套管的磨損技術

技術套管在鉆進過程中所起的作用十分明顯，不僅要承受井噴時的內壓力，而且在禁得住鉆蛤的碰撞和磨損，所以其不僅要具有較高的抗壓強度，同時還要具有抗沖擊和磨損的能力。

套管磨損的主要形式為偏磨，偏磨后的套管橫截面呈月牙型。一方面套管圓周上呈月牙型部位壁厚最薄，導致抗擠強度大大降低。在高地層壓力作用下，如果設計的套管安全系數沒有足夠大，容易導致套管擠毀，造成鉆井報廢或局部井段報廢。另一方面，偏磨套管在抗擠強度降低的同時其抗內壓強度也隨著降低。在井控及中途測試時，如果沒有充分考慮到套管磨損的影響，可能造成嚴重后果。

3 結語

深井鉆井速度和效率受到的影響的因素眾多，通過上文的分析我們已有大致的了解，對于鉆井效率的影響因素，大致可歸納如下幾個方面：首先由于地質因素的影響，井身結構設計存在不合理的情況；其次部分井隊由于設備及技術方面的問題使其對井深的變化無法適應；再次，在深井深部鉆進過程中，由于缺乏機械能量或是地質巖石過硬而對鉆井效率帶來一定的影響；為了控制井斜的發生，利用小鉆壓吊打時也會導致鉆井的效率受到影響；最后，井眼凈化及鉆井液性能等因素都會對鉆井的效率帶來一定的影響，所以在深井鉆井過程中，需要我們針對以上諸多的影響因素進行注意，努力的提升鉆井技術，提升鉆井的效率，確保利用較短的鉆井周期，打出高質量的油井。

參考文獻

[1] 張東海，席繼強，賈建明.國外鉆井技術發展現狀[J].斷塊油氣田，2012（5）.

[2] 李國華，何金南.鉆井適用技術與可持續發展[J].石油鉆探技術，2011（5）.endprint