提高水平井鉆井速度的有效措施研究

王曉雨

摘 要：提高水平井鉆井速度對于確保鉆井工程進度和鉆井效益都具有十分重要的意義。特別是在當前鉆井工程提質增效的背景下，對水平井的鉆進速度提出了更高要求。基于此，本文對鉆井速度會受到不同因素的影響進行了深入分析基礎上，對提高鉆井速度的有效措施展開了針對性研究。

關鍵詞：水平井鉆井;鉆井速度;影響因素;有效措施

1 影響水平井鉆井速度的主要因素分析

1.1地質因素影響

含油氣儲層的壓實程度會對鉆井的速度產生較大的影響，地層埋設的越深則壓實程度越大，地層的巖性 條件好則會使鉆井的速度產生大幅度的下降。而地層的壓實程度會受到埋深影響，同時，由于受到地下含油氣儲層的抬升、板塊的構造運動和剝蝕等形 成很大壓實程度，使地層可以鉆進的性能變差，在不同的環境條件下，地下儲層的可鉆進性也會有很大的差別，礫巖性質的地層比砂泥巖地層的鉆井速度要慢很多，這是由于地下原油儲層中的礫石不容易產生破損，而且地層巖石分布的也不均勻，在利用牙輪鉆頭進行鉆井施工 時，鉆井速度在該地層區段的鉆進速度會明顯地降低，而在砂巖地層以及泥巖地層采用同樣鉆頭進行作業時，在相同的地層埋設深度條件下，比前者的鉆井速度有著很大的提升。與此同時，地下儲層中的鈣質膠結狀況也對鉆井速度有著較大的影響。

1.2鉆井液性能影響

在水平井鉆井施工時，采用的鉆井液具有的性能會對鉆井速度產生較大的影響，因此，選取的鉆井液必須要符合鉆井作業的實際要求，具備的性能直接影響著鉆井施工的成敗，必須要有很好地層適應能力。如果鉆井液無法達到水平井施工中的攜沙要求，井眼便得不到很好的凈化處理，形成的井壁穩定性不高，鉆進時的潤滑性能不好等原因都會減小鉆井的速度，較為嚴重的情況下，會產生縮徑、井塌和掉塊等鉆井事故。

1.3鉆井工具影響

鉆井工具的正確選用可以有效提升水平井鉆井施工進度，水平井鉆井作業會面對較為特殊的地質狀況以及巖性，鉆頭必須擁有較好密封性能，經受住較長時間的磨損，對地層鉆進施加回來的反應沖擊力具有很好的耐受性，不同鉆頭生產廠家的鉆頭產品對地下儲層的適應性有著很大的差別，鉆頭加工制造選用的材質，各方面的技術指標都對鉆井速度產生影響。三牙輪鉆頭在水平井作業時對于定向、增斜施工較為容易，可是牙輪鉆頭的使用期限并不太長，起下鉆頭的頻率較大，會使鉆進作業施工的周期變長。PDC鉆頭的鉆井速度較快，但是對于增斜、降斜的適應性不高，工具面浮動的區間較寬，鉆壓會對其產生很大的影響，托壓問題較為突出。螺桿的選取也會對水平井鉆井速度產生很大的影響，水平井鉆井作業施工在造斜、穩斜、增斜和水平區段都會利用螺桿實現復合鉆進，彎度能力不同的螺桿具備的造斜能力也有所不同，很好的造斜能力可以縮短滑動鉆井的進尺，同時，螺桿具備的使用期 限和是否可以正確地應用螺桿都會影響到水平井的鉆井速度。

1.4井眼軌道設計影響

井眼軌道設計質量直接影響著水平井的曲線率和造斜率，如果軌跡設計的不合理會使水平井的造斜率升高，曲率變大，會使后續的鉆井施工作業難度提高。如果水平井的井眼軌跡不平順，狗腿度變大，較高頻率的調整軌跡會使摩擦阻力升高，容易產生粘卡現象，起下鉆頭作業會受阻，需要很多次的開泵循環進行劃眼操作才能順利的起下鉆具，極大的影響著鉆井速度。

2 提高水平井鉆井速度的應對措施

2.1 建立健全鉆井工程管理體系

由于水平井鉆井需要的技術難度較大，應用的鉆井工具和儀器科技含量較高，應該在細節處做好管理工作。施工工序是保證鉆井施工質量的關鍵，施工操作人員的熟練程度以及技術能力可以直接影響著鉆井速度，所以，在水平井鉆井施工時必須要提升操作人員的技能水平，保證每道鉆井工序可以有效搭接，在實際的鉆井施工作業之前應該舉行班前會議，并進行技術交底工作，可以要求技術工程師到鉆井現場對施工操作人員現場進行指導，對地層特征進行科學地分析，把將要應用機械設備和采用的技術提前計算安排好，防止在實際鉆井時臨時更改而造成鉆井工期延誤。還應該注重安全和風險管理，防止出現各類安全事故，安全事故會對施工作業人員的生命安全造成威脅，同時也會影響鉆 井作業的進度。還應該注重機械設備的保養和維護，按著保養規程進行檢查，發現設備問題應該及時給予處理，保證機械設備的正常運行。

2.2 完善井身結構型式和井眼軌跡控制

對井身結構型式進行優化設計，可以減少水平井鉆井施工作業時間，避免鉆井過程中的各類安全事故，可以保證鉆井形成的井眼軌跡平順，造斜曲率達到設計要求，有效降低摩擦阻力。可以增加復合鉆井施工形成的井段，把PDC鉆頭的作用有效的發揮出來，可以處理好快速安全入靶過程中存在的問題。對井身結構型式進行優化必須以地層的實際情況作為基礎，應該深入了解水平井施工過程中可以受到地層應力以及巖石力學特性，分析判斷水平井施工形成的井壁穩定程度，還應該對地下儲層的壓力結構進行分解，可以很好了解地下儲層的可鉆性。水平井由直井區段、斜井區段以及水平區段組成，對水平井的井眼軌跡進行控制主要針對的是斜井區段和水平區段，要提高對井眼軌跡的預測能力，實時修正井眼軌跡控制方案，控制好井眼狗腿程度，有效保證井眼 軌跡的光滑程度。對于水平井來講，造斜點到入靶點之間的垂深增量以及水平方向的位移增量的數值是無法改變的，而實現鉆井形成的井眼軌跡點位置會與設計的軌跡曲線之間存在差異，會存在著提前或者滯后的現象，因此，在對軌跡預測的計算中應該預留空間，可以提高鉆井施工作業效率，降低起下鉆的頻率。

2.3 優化鉆井液性能

水平井鉆井施工會受到鉆井液性能的影響，如果鉆 井液的固相占比較高，粘度大，鉆井的速度就會變慢，鉆井液內存在有害固相數量和低品質的藥劑都會給鉆井效率帶來不利的影響。應該對鉆井液性能進行改進優化，可以有效保護地下油氣儲層，減少鉆井施工過程中對能 源的消耗，可以對井眼進行凈化處理，避免出現井壁垮塌，減少鉆頭出現泥包的可能性，可以實現安全快效的鉆井施工。

2.4 采用適宜的鉆井設備

鉆井設備的性能直接影響著水平井鉆井效率，頂驅系統對鉆井速度的影響是最大的，性能先進的頂驅系統可以提高鉆井效率，有效減少起下鉆所需要的時間，可以避免鉆井過程中出現的阻卡現象，在復雜的鉆井施工作業過程中可以減少安全事故發生的可能性。如果面對 的是窄密窗口，可以在頂驅系統條件下，在鉆井工具上升過程中處于開泵狀態，可以防止由于較大的壓力形成的溢流現象出現，可以使鉆井泥漿的密度附加量降低，避免出現井漏問題。自旋轉鉆井工藝，是采用機械應變力來對巖體進行切削，破巖采用的工具主要有牙輪鉆頭以及PDC鉆頭。把常規鉆井技術作為基礎開發出來的旋沖鉆井，是一種新型的鉆井工藝，可以在鉆頭上面安裝沖擊部件，以其作為井眼底部的動力設施完成旋沖鉆井作業，可劃分為液動和氣動兩個不同的種類，在鉆井施工中得到了廣泛的應用。

3 結語

綜上所述，若想提升水平井鉆井速度，應該從不同的方面進行分析，并結合地下儲層的地質情況，采取科學的管理手段，提高施工作業人員的技能水平，采用適用性好的鉆井工具和機械設備，科學合理地設計好井眼軌跡，在保證鉆井施工質量達到設計要求的條件下，盡可能提升鉆井速度。

參考文獻 ：

[1] 馬謝書.深層小井眼側鉆水平井鉆井技術實踐[J].中國石油和化工標準與質量，2018，38（07）：157～158.