探析水平井鉆井速度影響因素及提速措施

【摘要】在水平井鉆井過程中，由于受到地層因素、鉆井工具因素、井眼軌跡設計因素和鉆井液性能因素等多種因素的影響，導致鉆井速度緩慢，延長了鉆井周期。本文在分析影響水平井鉆井速度因素的基礎上，從優化井身結構和軌跡控制、合理選用鉆井設備和優化鉆井液性能等方面探討了水平井鉆井提速措施。

【關鍵詞】水平井;鉆井速度;影響因素;提速措施

由于水平井鉆井可以提高油氣產量和油氣采收率，因此，在國內外眾多油田開發中得到了廣泛應用，已經成為低滲透油藏、裂縫性油藏和非常規油氣開發的重要技術。然而，由于水平井鉆遇巖性復雜多樣、鉆井液和鉆具與地層接觸時間長等原因，使其鉆進過程中存在很多技術難題，嚴重影響了水平井鉆井速度。隨著我國對能源需求的日益增加，為了保證水平井鉆井施工作業質量，提升鉆井效率，避免在鉆井過程中發生安全事故，達到預期的經濟考核指標，對水平井的鉆進速度提出了較高的要求。基于此，筆者結合自身工作經驗，對水平井鉆井過程中影響鉆井速度的因素進行了分析，并對水平井鉆井提速措施進行了探討。

1水平井鉆井速度影響因素分析

1.1地層因素

地層的壓實程度直接影響水平井鉆井速度，如果地層埋藏的深度較大，相應的壓實程度就高，地層巖性比較堅硬，將會使水平井鉆井速度減慢。地層不斷抬升以及地質板塊構造的不斷運動等也會提高壓實程度，使地層可鉆性變弱。通常情況下，由于所在的環境不同，不同地層的可鉆性會存在著較大差異，礫巖地層會比砂泥巖地層的可鉆性差，因為地層中的礫石不易被破壞，并且巖石的分布也不均勻，采用牙輪鉆頭進行鉆井施工作業，當進入到該地層時，鉆井速度會變慢。如果在砂巖或泥巖地層中，同樣使用牙輪鉆頭，在同樣的地層埋藏深度條件下，鉆進速度就會顯著的提高。

1.2鉆井工具因素

鉆井工具的合理選擇可以有效的提升水平井鉆井施工進度，在水平井鉆井過程中，會遇到較為特殊的地質狀況以及巖性，鉆頭必須擁有較好的密封性能，能夠經受住較長時間的磨損，對地層鉆進施加回來的反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。例如，三牙輪鉆頭在水平井作業時對于定向、增斜施工較為容易，但是牙輪鉆頭的使用時間并不太長，起下鉆頭比較頻繁，會延長鉆井作業周期。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。

1.3井眼軌跡設計因素

井眼軌道設計質量直接影響著水平井的井眼曲率和造斜率，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，也會對后續的鉆井施工作業帶來很大的難度。如果水平井的井眼軌跡不平順，井筒的狗腿度就會變大，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，極大的影響了水平井的鉆井速度。

1.4鉆井液性能因素

在水平井鉆井施工時，采用的鉆井液的性能會對水平井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，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，井眼將得不到很好的凈化處理，造成井壁穩定性差。另外，鉆井液的潤滑性能不好也會減小鉆井的速度，較為嚴重的情況下，還會產生縮徑、井塌和掉塊等鉆井事故。

2水平井鉆井提速措施

2.1優化井身結構和軌跡控制

優化井身結構可以有效地縮短鉆井周期，減少鉆井事故的發生概率。不僅能夠保證井眼軌跡圓滑，造斜曲率穩定，降低摩阻，減少井下事故，盡可能的增加復合鉆進井段，而且能夠有效發揮 PDC 鉆頭的作用，同時也能有效地解決快速安全入靶的問題。優化井身結構是以詳細的地質描述為基礎，以地質參數為基礎詳細描述水平井地應力和巖石力學參數;分析預測水平井井壁的穩定系數和地層壓力結構體系，進而分析地層的可鉆性。水平井的井眼軌跡控制主要是控制斜井段和水平段，要加強井眼軌跡的實時跟進預測，動態調整軌跡控制方案，嚴格控制井眼狗腿度，確保井眼軌跡光滑。

2.2合理選用鉆井設備

鉆井設備的性能直接影響著水平井的鉆井效率，例如，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。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，在鉆井施工中得到了廣泛的應用。

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，如果鉆井液的固相含量較高，并且粘度大，那么鉆井速度就會變慢，鉆井液內存在的有害固相含量和低品質的藥劑都會給鉆井效率帶來不利的影響。因此，需要對鉆井液性能進行優化，這樣可以有效保護地下油氣儲層，減少鉆井施工過程中對儲層的破壞，可以對井眼進行凈化處理，避免出現井壁垮塌、掉塊等井下事故，減少鉆頭出現泥包的可能性，從而實現安全快效的鉆井施工，有效提高水平井鉆井速度。

3結束語

綜上所述，提高水平井的鉆井速度對縮短鉆井周期和降低油田開發成本具有非常重要的意義。在鉆井過程中，相關企業需要從優化井身結構和軌跡控制、合理選用鉆井設備和優化鉆井液性能等方面，采取切實有效的措施來提高鉆井速度，確保水平井鉆井施工安全高效進行。

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作者簡介：趙雷（1975-），男，四川彭水人，助理工程師，從事鉆井工作。