海上表層快鉆技術及管理探索

廖勇 王慶

中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300459

引言

自從進入新世紀以來，各個行業的市場形勢都是千變萬化，技術與管理在各個行業、各個領域發展中發揮的作用也更加明顯，石油企業是重要的能源企業，肩負著進一步提高石油勘探開采效率，加大石油開發力度的重任，而新能源的不斷開發對于當前的石油企業來說，也會造成一定沖擊，所以，石油企業只有加強石油開發的成本控制，并有效研究改進鉆完井應用技術和管理策略，借此獲取石油開發的最大效益，才能更好地開拓市場，健康發展。

1 表層鉆井技術難點及風險分析

1.1 軌跡控制困難

以某海上平臺舉例，該平臺為4樁腿平臺，具備13個井口，各個井口之間的距離2.2m×2m，因井口之間的距離較為接近，所以要盡快對井眼進行分離，避免出現碰撞事故[1]。為了保證兩個有限的油田能夠得到有限開發，且能夠實現在開發的過程中進行調整，需要進行表層造斜工作，通過每隔30m以此3°的造斜過程，至造斜角度為60°為止，良好的造斜工作能夠使得下一井段的延伸軌跡得到保障。

1.2 井壁穩定性差、易卡鉆

表層鉆井技術的特點因為古河道發育問題，使其具備膠結疏松的特點，在700~890m的井段沙礫巖層的發育程度比較普遍，且該區域的底層較為薄弱，容易發生漏失和坍塌的情況，非常容易在鉆探過程中出現卡鉆的情況[2]。

1.3 井眼清潔難度相對較大

該油井的13口鉆井井口中有超過10座井口深度大約為950m，剩余的井口井深大約為1500m，這個油井所在的地層巖性主要以泥巖為主，這種巖石結構通常具備較差的穩定性，特別容易水化，因此在前期的鉆探過程中通過直徑300m左右的井眼在鉆井過程中常常會出現泥餅，泥球的情況，大大提高了鉆井難度，常常會出現起鉆困難的情況，并且還可能出現沙礫巖發育井垮塌的情況，很難保證井眼的清潔[3]。

附近平臺也常常出現卡鉆的事故，通過對已經存在的臨近鉆井平臺的數據分析顯示，這個區域的表層鉆井效率一直不高，且鉆井周期跨度非常大。

2 表層鉆井提效技術措施

2.1 優化井身結構及鉆具組合

2.1.1 為提升和優化井深結構，通過將井眼從444優化到406，有效降低表層裸眼暴露面積實現了降低井眼坍塌率的效果，并且能夠在機械效能較低的情況下，凸顯了小鉆頭的ROP鉆井能力，這使得鉆井的效率和質量得到了較大的提高[4]。

2.1.2 為了實現鉆進速度的提高，本案例通過采用IADC115的銑齒牙輪鉆頭來提升鉆頭的鉆進能力，通過高斜率電動機來保證淺層造斜率，可以通過對鉆具的進行不同的組合，最終實現了鉆井速度的提高，在進行鉆具組合的時候，應當依據地質情況以及鉆井平臺的具體情況進行組合試驗，以選擇最佳的組合方式提升鉆井效率。

2.2.2 井眼清潔措施。因該鉆井平臺所處的地域為巨厚泥巖，因此使得在鉆井過程中會出現成巖性能不高的情況，并且該地段非常容易出現易水化分散的特點[5]。與此同時，該地區表層井段在與古河道發育底層或者沙礫巖進行接觸時容易出現垮塌，為了解決這種問題需要采用稠搬土漿和海水的組合在輔助鉆井過程，這個過程相比較傳統的海水與胍膠的組合作為鉆進清潔井眼泥漿的作業方案。通過反復的測試得出的結果表明，通過采用海水拌土漿的方法有效改進，實現了鉆井參數的提高和擴大井徑的效果，實現了安全環保，快速鉆進的效果目標。

2.2.3 井眼軌跡控制措施。在鉆井時，需要對鉆井速度和鉆井成本進行有效的控制，以實現較好的鉆井質量。而影響鉆井速度和成本的主要因素是鉆井參數，鉆井參數中的水利參數是進行鉆井參數優化的重要指標。在進行油田鉆井時，通過對鉆井參數和井眼清潔度的控制能夠較好的提升鉆井參數[6]。在進行定向鉆探的過程中，如果鉆速出現了較為明顯的降低，則可以判定鉆頭遇見了沙礫層，如果在繼續鉆進的過程中出現扭矩的大幅波動，則可以通過降低鉆井參數來避免出現坍塌引發的井下事故。

3 表面化快速鉆井技術的具體工程應用

為了說明表層快鉆技術的優勢，以A油田作為例子，該油田具備較為復雜的地質特征，為了提升快鉆技術的整體質量和效率，針對該油田進行了井身結構以及牙輪鉆頭的改造，通過采用新型海水聚合物鉆井液體系，通過一套以上的技術設備以及相關的材料形成了一套效率較高的快鉆井技術，不僅有效提升了井下作業的安全而且對鉆井效率的提升遠遠超過傳統鉆井效率。使得該油田有效的控制和成本降低了油井結構的建造周期。

3.1 Z.2新型海水聚合物表面層深鉆工藝

通過對A油田進行地質勘測發現其具備可鉆性較好的綠色泥巖，缺陷是在對這種地質結構進行鉆探的過程中，可能會出現膨脹泥球以及縮徑的情況，當鉆井所需要的套管在不斷深入的過程中，使得經驗的清潔過程獲得了較大的難度，所以在依照傳統的鉆井技術基礎上采用交聯淀粉以及纖維素和聚合醇來對營業員進行抑制調整措施，有效緩解了縮徑問題對井壁起到了有效的固定作用[7]。

通過表層鉆井技術開展油田施工的過程中要注意以下幾個方面：①在掘進的上段采用海水鉆機，通過不斷灌注土漿來完成巖屑的攜帶作用。②當轉型過程中遇到疏松黃沙段，為了保證砂巖的穩定性，使用海水般土漿鉆井液體系以改善井液的狀態，通過提升漏斗新度來提升懸浮鉆屑能力，通過補充纖維素制劑來緩解濾液的流失，使得井壁的穩定性得到了保證。③在進入最后階段的角尾組鉆井過程中，要對般土含量進行有效的控制，實現對鉆屑的水化分散作用。通過向井筒中灌注聚合醇來緩解潤滑作用，為了保證鉆井液入侵井筒，應當在井筒內部置入膠體顆粒，最終實現泥頁巖水化的目標。在使用聚合醇的過程中，其能夠有效地對角尾組的泥頁巖的水化縮進進行有效的控制，并保證了鉆井液體系的潤滑功能，使得泥頁巖的抑制性平衡達到了較好的平衡水平，有效阻止了鉆屑最終形成泥球的可能性，使得鉆井過程中的造斜效率得到了較大的提升。

因鉆井液在通過以上調整之后得到了較好的優化作用，使得井口內的含沙量得到了有效的控制，這對鉆頭的充實產生了抑制作用，較好地保護了鉆頭。通過對井口內充入FLOTRO和PAC-LV等濃度較高的制劑來使其成為鉆井液體系，并有效降低了其濾矢量，井壁由此得到了較好的固定，保證了后續鉆探工作的有效開展以及套管的推進效率。傳統的鉆探過程中因為依賴鉆井液所以導致鉆井液體系成本一直居高不下，為了實現上述文章內提到的各類功能就需要對鉆井液體系進行有效的選擇。當鉆探至易水化泥井巖的部分時，應當使用海水般土漿鉆井液體系來開展鉆探工作，給泥頁巖相應的水化時間，有效地避免了巖屑出現泥球的可能性，這回讓井眼保持較好的清潔水平。在針對易縮頸的泥巖底層時，要通過聚合醇來實現井壁的固定作用，以此來改善井筒的縮徑程度。在針對疏松砂巖的地質情況時，要改善流變性而使得井筒受到的沖刷程度不斷降低，來提升井壁的穩固性。在針對滲透性強的砂巖層地質結構，通過加入降濾藥劑來轉化鉆井液稱為聚合物，這能夠有效降低濾矢量，防止出現因為地形缺陷導致的沉沙卡鉆問題。通過保持井眼的清潔環境，來提升鉆井液體系的潤滑性，緩解鉆具因滑動產生的摩阻，提升定向造斜的效果。

3.2 對鉆具進行優化

鉆具優化后應當具有以下屬性。首先，能夠通過加重鉆桿來替代鉆挺，在鉆井液濾失數量嚴重的情況下，降低鉆具和地層的接觸幅度，來抑制滑動產生的摩擦阻力，避免出現卡鉆的情況出現，有效提升了鉆井效率。其次，能夠有效降低鉆具的強度，以提升下鉆時可能產生的劃眼現象，避免出現多余的井眼。再次，能夠有效的提升輸出扭矩，在進行鉆探的過程中能夠使得鉆具克服反扭矩，提升鉆進效率，避免馬達鉆具出現意外情況。在進行扶正器的選擇過程中，應當依據油井的實際情況來進行選擇，要對降斜以及扭方位進行預測評估，以提升表層鉆井作業的整體質量和效率。

3.3 使用高精度隨鉆測量工具

為了提高測斜率、保證鉆井時效，提出使用地面雙解碼系統，在使用RRKW系統的同時增加1套BCPM系統。第1套系統對脈沖信號解碼，第2套系統對泥漿泵高低頻噪音進行過濾處理。在使用雙解碼系統后，一次測斜成功率達到99.5滑動造斜時可以及時參考工具面數據，在提高作業時效的同時也提高了井眼軌跡控制的精度；同時在高排量4500L/min下，此工具的井下使用時間可長達120h，較前期工具使用時間多一倍，能夠滿足兩口井表層作業需求。

4 快速鉆井精準管理措施

要實現快速鉆井的精準管理，需要通過以下措施來進行。首先，應當由企業向員工對鉆探過程中可能出現的風險進行宣講，以此來提升鉆井員工的警惕性，起到明確崗位職責的作用，避免出現安全事故，在鉆探的過程中，應當保持鉆臺和監督崗位的有效溝通。其次要做好墊漿工作，避免出現卡鉆故障。要在鉆井過程中不斷提升鉆臺操作人員的操作水平，保證鉆探工作的連續性。制定預案，保證在出現風險的時候能有積極有效的應對方案，降低事故造成的損失。海上表層鉆技術操作中通過科學的技術操作及人員管理能夠有效提升海上石油生產的安全性與效率性。

5 結束語

總之，本文分析了表層鉆井技術的難點及風險，并針對表層鉆井提效技術措施和快速鉆井精準管理措施進行了系統性的研究與探討，希望能帶給石油企業一些啟發，在我國原油生產能力亟待提升的現實情況下，石油企業降本增效勢在必行，因為石油海上鉆完井投資在石油開發整體投資中占較大份額，所以相關人員應充分加強海上表層塊磚技術及其管理的深入廣泛研究，以便幫助石油企業達到降本增效的目的。