深井油田鉆井技術的研究與應用

何代東

【摘 要】深井油田地區的地質條件復雜，鉆井深度和難度較大，成本高，鉆井周期長，從而嚴重制約著勘探開發的長遠發展。深入研究鉆井技術相關理論，提高深井油田鉆井技術水平，加強先進鉆井技術在深井油田中的推廣和應用，有助于提高開發速度，確保相關人員的人身安全。本文將對深井油田鉆井技術的應用進行分析。

【關鍵詞】深井油田 鉆井技術 應用

由于受到各種不利因素的制約，如工藝技術、工具設備等，嚴重限制了鉆井速度的提升。隨著無線和有線隨鉆測量儀器的國產化，再加上PDC鉆頭和高效牙輪鉆頭的廣泛應用，鉆井設備得到了大范圍更新，極大地提高了鉆井速度和經濟效益。實踐表明，科學運用各種先進鉆井技術，激發工作人員和設備的技術潛能是高效、安全開發深井油田的重要途徑。

1 深井井身結構設計技術

第一，不斷優化井身結構。目前，我國深井中應用比較廣泛的套管程序是：∮508.0mm+∮339.7mm+∮244.5mm+∮177.8mm+∮127.0mm ，少數的海洋深井與陸地深井使用的套管程序是：∮762.0mm+∮508.0mm+∮339.7mm+∮244.5mm+∮177.8mm+∮127.0mm，該套管程序對鉆井液的依賴性比較強，井身結構方案調整難度大，無法滿足地質條件復雜的深井鉆井的要求。因此，該套管程序適用于地質環境簡單的地區。該套管程序在使用過程中，存在以下問題：各套管間間隙較大，機械鉆速較低，增加了鉆井成本，井眼與目的層套管之間的間隙比較小，容易出現套管阻卡的現象，從而降低了固井質量；套管層數較少，對于多層復雜的地層而言，無法滿足封隔要求；下部井眼的尺寸過小，無法滿足井下作業與采氣等工作的要求，鉆井速度較慢，鉆井工作的安全性得不到保障，也不利于進一步加深鉆井。隨著無接箍套管、隨鉆擴眼和鉆后擴眼等技術在套管程序中應用的加強，進一步推動著深井鉆井技術的發展。

第二，鉆井擴眼技術。采用該技術，能優化套管程序，增加生產套管尺寸和套管層次，減少套管尺寸，降低企業生產成本。該技術具有很強的經濟意義和技術價值：為后續采油作業與完井創造了有利條件；增加了套管環空間隙，提高了固井質量；有效地解決了易縮徑地層與鹽膏層所引發的鉆井問題；增加了井眼環空間隙，極大地降低了壓力激動，減少環空阻力，有助于深井鉆進。

第三，膨脹管技術。該技術是將管柱深入到井底，通過機械或者液壓的方式，用驅動頭使管材發生變形，增加完井井眼內徑。膨脹管技術適用于采油、鉆井、修井以及完井等作業中。膨脹管技術具有以下優勢：減少上部套管層數以及井眼尺寸，能鉆更深的大位移井和直井；能提高復雜井段井壁的穩定性；易于修復破損套管；降低了鉆井成本；使用礫石充填，有助于降低完井成本。

2 提高上部大尺寸井眼機械鉆速技術

深井井眼的長度在逐漸增加，比如，井深5000-6000m，井眼∮311.1mm的深井，鉆深則是4000-5500m，這樣才滿足井身結構要求。為了確保鉆井安全，在設計∮311.1mm和∮444.5mm的井段固井時，應該盡量增加套管的深度。隨著井段的加深，機械鉆速越來越慢，影響鉆井周期，增加鉆井成本，也對整個油田開發速度產生不利影響。目前，如何提高深井機械鉆速是油田深井開采行業需要解決的重點問題。

大尺寸井眼鉆井作業難度較大，具體表現是：水力能量較低；鉆井液處理難度大；很難選到合適的鉆頭；機械破巖能量不足；蹩跳鉆比普通井眼嚴重。

3 套管防磨技術

深井和超深井具有井眼軌跡復雜、井眼深以及下部井眼鉆井時間長等劣勢，所以易出現套管磨損嚴重、套管磨穿、鉆桿接頭磨損以及井下鉆柱扭矩高等問題，因此，需要在鉆桿接頭上設置焊耐磨帶，將整體式非旋轉保護接頭串聯在鉆柱上，并安裝計算機計算整體式非旋轉保護接頭放置軟件。目前，套管防磨技術已經在我做石化部分得到了廣泛應用。

4 深井超深井鉆井液技術

深井超深井對鉆井液技術有以下要求：剪切稀釋性強，具有高穩定性和潤滑性，高壓失水量低，能有效地抵抗各種有害氣體污染，如酸性氣體、可溶性鹽類，固相體積分數較小，便于維護處理，有利于保護配置與保護儲層。目前，深井超深井鉆井液技術已經應用在勝利油田中，具體內容包括：抗高溫聚合物無固相鉆井完井液技術、非滲透鉆井液技術、硅氟鉆井液技術、聚磺鉆井液技術、聚合醇鉆井液技術、油基鉆井液技術、兩性離子鉆井液技術以及無固相復合鹽水充氣鉆井完井液技術。水基聚磺鉆井液體系最高能抵抗2200C的溫度，鉆井液密度高達2.30kg/L，利用表面活性劑和聚合醇的增效功能，提高其抗溫能力。隨著聚合醇鉆井液體系和硅氟鉆井液體系應用的加強，有效地解決了深部井壁穩定問題。為了進一步鉆井深部復雜地層，尤其是鹽膏層，研發了鹽水鉆井液體系，該體系的抗溫度達到1800C，密度為2.30kg/L。雖然目前油基鉆井液技術應用較少，但是該鉆井液的抗溫度達到2300C，密度為2.30kg/L，如果在低密度的環境下使用該技術，其抗溫度達到2600C以上。

5 深井超深井完井技術

第一，高壓油氣井固井技術。該技術的特征是地層壓力大，固井時易出現油氣竄槽問題。因此，需要深入研究氣竄“失重” 機理，了解和掌握分級注水泥、井口環空加壓、雙凝和多凝水泥漿、降失水劑、管外封隔器加防氣竄劑、氣阻劑、使用多密封特殊套管螺紋和加重水泥漿注水泥等配套固井技術。

第二，深部油氣藏固井技術。該技術具有長井段、套管載荷重、高溫高壓等特征。根據該技術的特征，研究開發了分級注水泥尾管固井技術、耐高溫水泥及其外加劑等。目前，我國大約有40-50的深井已經采用了分級注水泥技術和尾管固井技術。國產的分級注水器與尾管懸掛器已成系列。分級注水泥器已經有了127.0ram、 177.8ram、244.5mm 等不同規格的系列產品，并成功研發了封隔器注水泥引鞋以及帶隔離器的多級注水泥器等產品，使用過多種不同規格的套管外封隔離器。

第三，低壓易漏失油氣藏固井技術該技術具有易漏失、地層壓力系數低以及封固段長等特征。因此，研發了泡沫水泥固井技術、低密度水泥、超低密度充氣水泥、微珠水泥和深井堵漏技術。

6 結語

綜上所述，加強成熟鉆井技術在深井油田中的應用，是提高鉆井速度的重要舉措。但是如何靈活運用鉆井技術，是一個科學實踐過程。只有加強職工培訓，提高操作人員的專業素質，并輔以科學的管理，才能在鉆井施工過程中合理運用鉆井技術，使其發揮最大作用，從而提高經濟效益。

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