淺析西北區塊深井鉆井提速技術

孫乾坤

摘 要：新疆西北區塊已成為油氣勘探開發的重點，但是由于部署的都是深井和超深井，因此鉆井周期長，成本高。本文針對以往在西北區塊鉆井過程中遇到的難題進行了分析研究，對井身結構、鉆井工藝、鉆井液等方面進行了論述和優化，為今后西北區塊深井超深井鉆井提速提供一定的借鑒。

關鍵詞：西北區塊;深井;鉆井提速;優化

新疆西北區塊是最近幾年油氣勘探開發的重點，由于其油氣資源埋藏較深，因此部署了大量的深井和超深井。該區塊的目的層屬于碳酸鹽巖地層，并且存在高溫高壓等特點，同時所鉆遇的地層情況復雜，因此在鉆井過程中經常會遇到井漏、井塌、縮徑等問題，進而導致鉆井周期長，鉆井成本高的問題。因此對于西北區塊深井鉆井提速問題進行研究是有重要意義的，總結分析以往鉆井過程中的施工經驗，針對性的制定科學的技術措施，有利于今后鉆井效率的提升。

1 井身結構設計優化

通過對前期所鉆井進行總結分析和對地質條件的進一步認識，較為準確的獲得了一般地層壓力系數，其中對于奧陶系地層頂部為風化殼，地層穩定性差，容易坍塌掉塊，所以在進行下步鉆進作業時必須將其封固。由此采用三開井身結構來解決目的層為三疊系的油藏，而采用四開井身結構來解決目的層為奧陶系的油藏。

隨著鉆井液技術的不斷提高，井壁穩定技術得到了很大發展，如桑塔木組的脆性泥巖遇水后容易導致井壁坍塌掉塊，而采用強抑制性的甲氨基聚磺泥漿后，井徑擴大率顯著下降，并且無卡阻事件的發生。同時，隨鉆堵漏技術也得到了快速發展，如采用橋漿與低密度膨脹堵漏鉆井液，有效克服了奧陶系地層的漏失難題。因此，在這兩種技術進步的基礎上，上述的三開井身結構優化為了二開井身結構，上述的四開井身結構優化為了三開井身結構，由此可進一步提高機械鉆速，縮短鉆井周期。

2 提高機械鉆速技術

目前國內外提高深井超深井機械鉆速的研究重點主要為PDC鉆頭+動力鉆具復合鉆井技術、渦輪鉆具復合鉆井技術、旋沖鉆井技術、欠平衡鉆井技術、導向鉆井技術等。

鉆頭在深井超深井鉆井中占有極為重要的地位，鉆頭性能的優劣對提高鉆井速度，縮短鉆井周期有直接影響。針對深井超深井所鉆遇的不同地層巖性，鉆頭類型選擇是否合理決定了鉆頭的使用效果，最終會體現在機械鉆速的快慢。目前，西北區塊現已全面推廣使用了PDC鉆頭，同時針對深井的各種特點，優選了抗高溫、抗研磨、抗沖擊的金剛石復合片，并且對鉆頭的結構進行了設計優化，研發了“獅虎獸”等針對性的鉆頭。

目前，復合鉆井技術對于提高深井超深井機械鉆速帶來了一定優勢。PDC鉆頭+螺桿復合鉆進技術。PDC鉆頭的破巖原理是切削破碎地層，并且其切削速度與其轉速成正比。在鉆進過程中，轉盤轉速較低，因此僅僅依靠轉盤的轉速很難發揮出PDC鉆頭的優勢，而利用螺桿鉆具的高轉速則可以為PDC鉆頭提供充足的轉速保證，進而提高了其鉆井速度。在新疆西北區塊，針對不同的地層選擇不同的底部鉆具組合，如在鉆進三疊系以上地層時，優選5刀翼鋼體PDC鉆頭，并配合中速動力鉆具進行鉆進，相對于原始的鐘擺鉆具組合，機械鉆速大幅提高，由原來的5m/h提高至近20m/h。而針對奧陶系地層，優選5刀翼胎體PDC鉆頭，并配合抗高溫大扭矩動力鉆具，機械鉆速也有很大的提高，由原來的2m/h增加至4.5m/h。

旋沖鉆井技術是在普通旋轉鉆進的基礎上，在鉆頭上部安裝一個液動沖擊器，將泥漿壓力能轉變為高頻沖擊能，使得鉆頭在一定鉆壓下隨鉆柱旋轉的同時，受到沖擊器高頻沖擊力的作用，在旋轉和沖擊共同作用下破碎巖石，提高破巖效率。在使用該技術后，機械鉆速提高了將近100%。高壓噴射鉆井技術，為了進一步滿足和提高井下螺桿的工作效率，以及提高水力噴射破巖和井眼清潔度。在新疆西北區塊鉆井過程中，采用了5寸半非標鉆桿，其水眼直徑增加了1/3，進而導致了鉆頭處水功率的大幅提高，同時鉆井液的噴射速度也增大1/2，而這種技術需要配備耐高壓的鉆井泵和循環管線，在此基礎上，機械鉆速由原來的基礎上提高了60%。

3 深井鉆井液技術

鉆井液體積的變化決定了鉆井液的密度特性，而溫度和壓力都會對體積產生一定的影響。溫度對體積的主要影響為膨脹性，而壓力對體積的主要影響為壓縮性。在深井超深井鉆井中，高溫高壓為共同存在的條件，溫度的變化對水基鉆井液密度的影響大于壓力變化的影響，溫度、壓力共同升高的條件下，鉆井液密度是逐漸降低的。

不同類型的鉆井液，其流變性能的變化隨著溫度、壓力的變化不同。對于溫度參數來說，當溫度升高時，鉆井液的塑性粘度和動切力都會迅速降低。對于壓力參數來說，隨著壓力的升高，泥漿的動切力增大，塑性粘度變化并不明顯。

4 發展趨勢分析

①目前在西北區塊應用的鉆井新技術基本被證明對提高鉆井速度具有良好的效果，所以應在此基礎上進一步大力發展和應用新技術、新工藝、新工具。并針對西北區塊的地層特點進行優化改進，使其更具有針對性;

②降低鉆井新技術帶來的未知風險。對于各種新技術的應用，在沒有成熟的使用經驗前會遇到各種問題，因此在加大對鉆井新技術應用過程中出現的問題攻關;

③加強成熟技術的集成配套，形成規范化的深井超深井鉆井技術。對在西北區塊已鉆的深井超深井進行經驗總結分析，形成該地區深井超深井鉆井技術規范，并為下部新技術在該區塊的推廣應用打下基礎。

5 結論

西北區塊已成為今后油氣勘探開發的重點，深井鉆井過程中面臨的各種困難和問題是制約其開發成本的關鍵，因此對于西北區塊部署的深井和超深井鉆井提速是亟待解決的瓶頸，本文通過對井身結構、鉆井工藝等方面進行探討，為今后該區塊優快鉆井提供一定的參考。

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