提高小井眼鉆井速度的關鍵工藝技術優化分析

吳玉杰 孫新浩 吳昊

摘要：通過小井眼的鉆井技術的應用可以降低一定的成本，尤其是采油工程，能夠降低更多的成本，有助于油藏開發的綜合效益提升。但是，因為小井眼自身所具有的特點，一般的鉆井和機械鉆速之間有一定的差距，周期非常長，在成本的減少上并不明顯，不利于這一技術的廣泛應用。

關鍵詞：小井眼;鉆井速度;關鍵工藝;技術

現階段，小井眼的鉆井技術對于剩余油開發以及零散分布的邊際油藏中的應用非常重要。但是，因為破巖能力缺乏，鉆頭類型非常少，在循環過程中需要消耗更多的能量，導致鉆難度增加。所以，在本次研究中，主要分析小井眼的鉆井影響因素，通過相應參數的強化，對鉆具進行優化，選擇適當的鉆頭，降低能量消耗，最終形成一個與油田小井眼相符合的優快鉆井工藝

1.小井眼鉆井工藝現狀

1.1小井眼分類

在選擇采用小井眼鉆井方式進行鉆進時在小井眼的工具儀器配套以及鉆井施工水平方面都具有相當高的要求。鉆井的首要目標是在保證井身質量的基礎上加快鉆井的速度。在如此小的井眼中要想達到這一目標就難上加難了。通過長期的實踐研究表明，小井眼系統基本上分為三類：連續取芯鉆井、井下馬達以及轉盤鉆進鉆井。這幾種模式的鉆井形式一般都會采用小鉆機，這就在很大程度上降低了鉆井成本。

1.2小井眼技術發展的積極因素

①降低成本。通過油田現在實際對比發現，小井眼鉆井技術相比于常規的鉆井技術而言可以將鉆井費用最高可以降低50%，在一些情況比較復雜的鉆井區塊甚至可以達到65%，如此大的利益優勢讓眾多的石油工作者心動，這就推動了小井眼鉆井技術的進一步的深入研究與應用。②現狀的需要。在一些邊遠地區，地面條件惡劣，運輸困難，勘探風險大，地震工作不能在短時間內得到準確的信息。利用小井眼可以及早了解地下情況，為鉆井節約時間設備成本的同時可以為后續的鉆井工作提供指導。③環境破壞小。由于小井眼鉆井技術比常規鉆井技術使用面積減少了一半，鉆井液體積和巖屑體積減少了70%，施工設備的數量大大減少，有利于環境保護。

2.小井眼鉆井技術難點

2.1井控問置

與傳統的孔隙相比，井孔體積較小。在小井眼鉆井速度快，導致高速返回環空泥漿高速旋轉，產生較大的離心力，破壞泥漿和攜巖效果，大大提高了環空壓耗投影我鉆桿接頭的進一步消耗鉆井流體的能量，減少攜帶巖屑的能力。由于上述原因，小孔鉆井的井控要求非常高。為保證小井眼鉆井的安全，應配備以下井控設備。它包括全封閉、半封閘板防噴器和鉆孔防噴器、減壓裝置和動態以及流形脫氣、儲存性能好的液位檢測器。因此，對于以環空損失占主要地位的小井眼井，動態壓井成為有效的井控方法。動態壓井是用循環時環空摩擦損失來控制地層壓力，通過改變排量、轉速或泥漿性能來控制不平衡地層壓力。從現場作業情況來看，該方法是有效的。

2.2小井眼鉆井液要求

由于在小井眼鉆井的環形間隙小，大環空壓力損失和高轉速，在鉆井液中的固相容易堅持鉆桿內下離心。這是鉆井液的特殊要求，具體內容如下。它能夠在低排量下清洗井底，并攜帶和懸浮巖屑。小孔的環隙小，即使在較低的位移下，環空鉆井液大多為紊流。因此，鉆井液要求含水率低、粘度低、造壁能力強、抗塌能力強，以保證井筒在紊流作用下的穩定性。小井眼的壓力損失主要集中在環空，使鉆井液的當量密度增大，壓力波動增大。井下復雜情況下跳閘。因此，通過調整鉆井液流變參數，達到降低環空壓力損失和優化環空流型的目的。要求潤滑性好，摩擦系數低，能很好地保護油氣層。抑制頁巖穩定性，保持鉆孔標準尺寸。核心適用于評估，以免由于寶貴信息的污染而失去核心資料。

3.提高小井眼鉆速的關鍵技術分析

3.1對環空壓耗損失進行減少

因為具有巖屑床和鉆柱偏心度以及鉆柱旋轉的問題，對鉆井中的環空壓耗造成一定影響，避免定期對巖屑床造成影響，優化鉆井液的性能，這是對環空壓耗進行降低的有效措施。在起鉆錢必須對其實施半個月的循環清洗，在洗井中還必須對轉盤進行轉動，促進洗井綜合效率不斷提高。下鉆之前必須運用循環式的分段洗井，徹底低清洗井內的巖屑。當鉆速比較快的時候，必須對鉆速進行合理地調整，進而保障鉆井液攜巖的整體效果。此外，必須定井段定時起下作業。

3.2選擇合適的小井眼的鉆頭

選擇三牙輪鉆頭應用在斜造斜井段當中，一般的三牙輪鉆頭不能符合高鉆速和軸承磨損比較快的現象，需要和油田實際的地層特性以及經驗結合，運用三牙輪鉆頭，該鉆頭可以和高鉆速條件之間相滿足，可以對軸承使用的壽命進行延長，并且促進鉆井可靠性提高。在直井段和穩斜段都是通過 PDC 鉆頭進行的，對于現階段小井眼的鉆井來說，具有鉆頭單一和地層巖性之間不匹配的問題，促進鉆速提高。

3.3小井眼鉆井液技術的分析

想要促進攜巖效率提高，降低循環壓耗和井壁穩定性的提高，就要有效地控制密度，盡量選擇設計下限。降低環空壓耗，促進鉆速不斷提高，同時需要具有潤滑性，好的潤滑性可以對滑動鉆進過程中的摩擦進行提高，確保井下操作的安全性，促進工作人員工作效率不斷提高，具有一定的抑制性。對于鉆井液來說，需要具備比較低的濾失量和高質量泥餅，進而確保井下施工的安全性。從實驗當中可以發現，增加鉆井深度能夠降低鉆速，同時泥漿的密度越大，鉆速隨之減小。在改造前的井施工中，會出現一些井下復雜的問題，剩余的平均鉆井的時間長。在改造結束后，平均鉆井時間降低，可以對鉆井成本進行降低，經濟效益非常好。

3.4加強參數的優化

考慮到現階段操作設備的經驗，相關人員需要針對鉆速和泵站排量進行一定的優化，強化鉆井參數。通過實驗對參數進行優化之后可以促進臨界以及極限井深的提高，與此同時，一樣的井深下可以促進排量以及鉆速的提高，并且對鉆具組合進行一定的優化，優化鉆井參數之后，要優化組合鉆具，特別是就易斜地層而言，井斜是和鉆壓之間具有一定聯系的，當不能有效處理穩斜技術事，就不能針對小井眼鉆的剛性要求進行提高，對鉆速造成嚴重影響。在實際操作過程中，有助于鉆桿適當地增加，促進承受壓力提高，降低和井壁之間的接觸，防止壓差卡鉆問題的出現，與此同時，還要在鉆桿和鉆鋌間對鉆桿進行加重，可以有效避免鉆柱面發生顯著改變，降低其疲勞損壞，這是鉆具的主要受力點，也是終點，可以促進其鉆柱剛度的提高，并且促進鉆速提高，對于斜井段來說，必須對尺寸扶正器進行增加，斜井段比較長的時候要選擇小井眼的鉆井技術，并對鉆進的托壓嚴重性進行滑動，所以要選擇鉆頭定向的混入原油，提高起潤滑性，降低憋泵問題出現的幾率。

4.小井眼鉆井技術發展建議

隨著科學技術的飛速發展，小井眼鉆井技術日趨成熟，近年來越來越受到廣大的石油工作者的青睞。小井眼鉆井技術可大大節約鉆井成本，是老油田穩定增產的首先選擇，這一點已經毋庸置疑。

（1）在小井眼技術中，完善的設備和配套工具是技術發展的關鍵。目前，小井眼連續取新專用鉆柱、油井鉆井監控裝置、鉆桿雙肩接頭也應加強。

（2）與國外相比，國內小井眼設備和工具不完善，限制了小井眼技術的發展。小井眼開發工具大多應用于152.4mm（6英寸）井。

（3）小井眼技術以其低成本成為石油工業的主要技術。建議根據小井眼工藝的低成本特點，制定設備和配套工具的開發方案，加快小井眼設備及配套工具的開發和應用。

（4）從小井眼技術在中國的應用現狀，仍有一些棘手的問題，建議加強小井眼鉆井和生產一體化工具的開發。

（5）從降低鉆井作業成本、提高鉆井速度的角度出發，建議加快小口徑鉆機的改進和發展，加快小口徑鉆頭的研制。

5.結論與認識

要想使得油田更好地開采，就必須選擇小井眼的鉆井施工技術，可以對普通的油井發揮立竿見影的作用，并且對油田經濟效益有一定的提高，部分低滲透與邊際油藏當中對于小井眼鉆井的施工技術的應用，能夠減少油田鉆井的成本，在此基礎上，為石油開采量的提高做好保障，推動經濟的進一步發展。

參考文獻：

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