【摘 要】提高鉆井工程中的鉆井施工效率，必須依托先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，綜合運(yùn)用鉆井技術(shù)來確保鉆井工程優(yōu)質(zhì)高效的完成。鉆井過程中常常會(huì)遇到各種復(fù)雜的情況，嚴(yán)重影響鉆井施工效率。通過對(duì)影響鉆井施工效率的主要因素進(jìn)行分析，找出提高鉆井施工效率的對(duì)策，從根本上提高鉆井施工效率。

【關(guān)鍵詞】石油;鉆井效率;因素分析;提速;對(duì)策

1.提高石油鉆井效率意義重大

提高鉆井速度是老油田穩(wěn)產(chǎn)提效及加快深層復(fù)雜油氣藏勘探開發(fā)速度、安全鉆井、提高單井油氣產(chǎn)量、降低“噸油”成本、提高鉆探效益的迫切需要，也是提升鉆井工程技術(shù)服務(wù)核心競(jìng)爭(zhēng)力的迫切需要。通常鉆井過程中，常常遇到高硬度、可鉆性極差的巖石及受到深層高溫高壓的影響，井壁不穩(wěn)定，有易剝落的礫巖層，而發(fā)生鉆具失效、井斜和卡鉆等各種復(fù)雜情況。為了安全高效、快速、優(yōu)質(zhì)地鉆深井，在綜合分析了國(guó)內(nèi)鉆井技術(shù)現(xiàn)狀以及制約深井鉆井速度的基礎(chǔ)上，本文研究了影響鉆井速度的主要因素。針對(duì)不同的影響因素，在井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、設(shè)備配套方案優(yōu)選等方面進(jìn)行了分析和探討。

2.影響石油鉆井效率的因素分析

2.1鉆井裝備對(duì)機(jī)械鉆速的影響

鉆井裝備適用于各種地層，也是影響機(jī)械鉆速的關(guān)鍵因素。在80年代初，噴射鉆井在油氣勘探開發(fā)中被廣泛應(yīng)用，大幅度提高了鉆井速度。近年來，鉆井裝備及鉆井技術(shù)沒有太大的進(jìn)步，雖然有很多鉆井工程引進(jìn)了1300馬力的泥漿泵，但是泥漿泵的實(shí)際功率發(fā)揮不出設(shè)計(jì)值的60%，大多數(shù)泥漿泵只能在50%的額定工況下進(jìn)行工作，并且泵壓超過20Mpa就會(huì)頻繁修泵，從而影響了機(jī)械鉆速的提高。

2.2鉆井液對(duì)機(jī)械鉆速的影響

鉆井液對(duì)機(jī)械鉆速的影響主要有鉆井液密度、流變性、固相含量、潤(rùn)滑性、失水量等因素。如果鉆井液中的固相含量越高，機(jī)械鉆速就會(huì)越低;鉆井液的粘度越高，機(jī)械鉆速就越低。鉆井液密度與固相含量有著密切的聯(lián)系，同時(shí)也和分散的鉆屑或者低密度的劣質(zhì)土等有害固相含量有關(guān)，如果不能及時(shí)排除這些有害成份，就會(huì)對(duì)機(jī)械鉆速產(chǎn)生不利的影響。鉆井液的密度直接影響著機(jī)械鉆速，它與機(jī)械鉆速成反比，機(jī)械鉆速越大、當(dāng)量循環(huán)密度越小時(shí)，降低鉆井液密度能夠有效減小當(dāng)量循環(huán)的密度。

2.3地層對(duì)機(jī)械鉆速的影響

地層對(duì)鉆速的影響主要表現(xiàn)在地層的壓實(shí)程度。隨著地層埋深程度的不斷增加，地層巖石受壓實(shí)的程度也會(huì)隨之增加，如果地層成巖性好，就會(huì)降低機(jī)械鉆速。并且地層在不同環(huán)境下沉積，它的可鉆性也會(huì)存在很大的差異。對(duì)于礫巖地層，如果使用牙輪鉆頭，由于礫石的破碎性弱以及地層的不均質(zhì)性，其機(jī)械鉆速就會(huì)低于砂泥巖地層。還有對(duì)于同樣埋深情況下的高于泥巖地層，其地層的含鈣質(zhì)膠結(jié)也會(huì)對(duì)地層的可鉆性和機(jī)械鉆速產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

2.4鉆壓對(duì)機(jī)械鉆速的影響

鉆壓對(duì)機(jī)械鉆速也有著十分重要的影響，在井底凈化完善的前提下，機(jī)械鉆速會(huì)隨著鉆壓的增加而增大。但是鉆壓有上限值，以下兩個(gè)臨界條件來決定鉆壓的上限值：（1）在鉆進(jìn)中要避免鉆桿超過其縱向彎曲的載荷;（2）減少鉆頭的使用數(shù)量，降低鉆進(jìn)的成本。為滿足鉆進(jìn)的經(jīng)濟(jì)效益及成本最低要求，減少鉆頭能夠降低鉆井的操作費(fèi)用。在鉆井過程中，鉆壓的取值會(huì)有一定的范圍，因此最小化的成本鉆壓不能保證最大化的機(jī)械鉆速。

2.5技術(shù)水平制約鉆井效率

鉆井技術(shù)也是影響鉆速的因素，主要與鉆機(jī)裝備與配套工具、破巖方式與破巖工具、鉆井（水力）參數(shù)優(yōu)選、鉆井方式（不同循環(huán)介質(zhì)）、鉆井液體系及性能、井身結(jié)構(gòu)與鉆具組合等密切相關(guān)。

3.提高石油鉆井效率的對(duì)策

3.1鉆頭優(yōu)選與個(gè)性化設(shè)計(jì)

“鉆頭不到，油氣不冒”，鉆頭直接接觸地層，是影響鉆井破巖效率最直接、最關(guān)鍵的因素。近年來，設(shè)計(jì)更具針對(duì)性和個(gè)性化、切削齒材質(zhì)要求高、功能更全、增強(qiáng)鉆頭耐磨性、可導(dǎo)向性地層適應(yīng)性更強(qiáng)、PDC等新型鉆頭層出不窮，對(duì)于提升鉆井破巖能力起著至關(guān)重要的作用。

3.2最優(yōu)化鉆井（鉆井參數(shù)優(yōu)選）

鉆井參數(shù)表征鉆進(jìn)過程中可控因素（設(shè)備、工具、鉆井液以及操作條件）的重要性質(zhì)的量，如鉆頭類型、鉆井液性能參數(shù)、鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵壓、排量、鉆頭噴嘴直徑、鉆頭水功率等。鉆井參數(shù)優(yōu)選是指在一定的客觀條件下，根據(jù)不同參數(shù)配合時(shí)各因素對(duì)鉆進(jìn)速度和鉆頭壽命的影響規(guī)律，采用最優(yōu)化方法，選擇合理的鉆進(jìn)參數(shù)配合，使鉆進(jìn)過程達(dá)到最優(yōu)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

3.3提高鉆速的鉆井液

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化鉆井液提高機(jī)械鉆速效果顯著，并有效減少起下鉆過程中的阻卡情況，井徑規(guī)則。因此，通過研究鉆井液提高鉆速的作用機(jī)理，提出提高鉆速的處理劑分子結(jié)構(gòu)和鉆井液性能要求，研制能提高不同地層鉆速的處理劑新材料，形成針對(duì)不同地層能提高鉆速的水基鉆井液配套技術(shù)，并建立評(píng)價(jià)方法。

3.4優(yōu)化作業(yè)模式

工廠化作業(yè)是鉆完井作業(yè)模式的一次重大突破，已被推廣到頁巖氣等非常規(guī)油氣資源的開發(fā)中。一體化設(shè)計(jì)、井場(chǎng)布置;快速移動(dòng)鉆機(jī);同步作業(yè);遠(yuǎn)程決策;批量鉆/壓是助推未來非常規(guī)油氣高效開發(fā)的一大優(yōu)勢(shì)。

3.5基于大數(shù)據(jù)的鉆井綜合提速技術(shù)

基于大數(shù)據(jù)的鉆井綜合提速技術(shù)根據(jù)實(shí)際開發(fā)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而成的高效分析工具，所需要的鉆井?dāng)?shù)據(jù)都是客戶已有數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)模式分析，基于客觀的鉆井?dāng)?shù)據(jù)和事實(shí)，無需客戶花費(fèi)額外的成本去收集新數(shù)據(jù)，所提出的解決方案通常是成本低廉并且提速效果突出。

3.6優(yōu)化鉆進(jìn)參數(shù)

為了進(jìn)一步提高鉆速，在優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)和優(yōu)選鉆頭的同時(shí)，分別在上部地層和下部地層開展了優(yōu)化鉆進(jìn)參數(shù)試驗(yàn)。鉆進(jìn)上部地層時(shí)，將轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速由原來的117～135r/min提高到175～205r/min，鉆壓由原來的120～140kN提高到160～180kN，通過強(qiáng)化鉆進(jìn)參數(shù)機(jī)械鉆速提高35.04%。鉆進(jìn)下部地層時(shí)，鉆壓由原來的160 kN提高到220kN，機(jī)械鉆速提高了42.78%。

3.7采用近平衡鉆井工藝技術(shù)

采用近平衡鉆井的主要目的是通過水力能量來實(shí)現(xiàn)井底巖石的清洗。尤其是深井，較大的壓差是造成鉆速低的一個(gè)非常重要的原因，井底的巖石和鉆頭破碎產(chǎn)生的巖屑會(huì)因?yàn)殂@井液的壓持作用而很難排出，這種情況隨著地層的加深而加大，同時(shí)巖石的強(qiáng)度也逐漸增大。施工中，鉆頭前進(jìn)時(shí)底部的巖石致密且滲透性較差，很難有鉆井液慮失水滲入，即將脫離母體的巖屑會(huì)因?yàn)橐褐鶋毫ψ饔枚粔鹤?，液柱壓力與地層孔隙的壓力差越大就越嚴(yán)重。

3.8采取的安全措施確保施工效率

鉆井工程程序繁多，工種數(shù)量多，需要高額的投資成本，施工中也面臨來自各個(gè)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。所以在提高鉆井施工效率的同時(shí)要尤為注意對(duì)鉆井工程事故的預(yù)防和控制，做好安全措施和管理。應(yīng)用提高鉆井施工效率的先進(jìn)技術(shù)后，要對(duì)操作規(guī)程嚴(yán)格控制，對(duì)所有的技術(shù)規(guī)則都要注意，防止造成憋漏;加重按循環(huán)周不能過急，防止壓差過大造成壓漏，等等。

4、結(jié)語

總之，鉆井提速不是簡(jiǎn)單的提高鉆速，其最終目的是縮短鉆井周期、降低噸油成本為了提高石油鉆井效率，要優(yōu)化鉆井施工設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)鉆井施工過程的管理，達(dá)到高效鉆探施工管理的技術(shù)要求。要認(rèn)真分析影響鉆井施工的各種技術(shù)難點(diǎn)問題，結(jié)合當(dāng)前自動(dòng)化鉆井技術(shù)措施的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)鉆井施工管理的目標(biāo)。加強(qiáng)對(duì)鉆井施工過程的安全管理，杜絕發(fā)生安全事故，保證順利完成鉆井進(jìn)尺。不斷研究和應(yīng)用鉆井施工的新技術(shù)措施，適應(yīng)油田開發(fā)不同時(shí)期鉆井施工的需要。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王恩泉，張盼，朱建東.鉆井工程技術(shù)中存在的問題及提高鉆井效率研究[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016，36（13）.

[2]張?zhí)K，顧冰，李義剛，等.鉆井工程技術(shù)中存在的問題及提高鉆井效率的對(duì)策[J].云南化工，2018（5）.

[3]馬立強(qiáng).探究鉆井工程中提高鉆井效率的措施[J].化學(xué)工程與裝備，2016（7）：94-95.

作者簡(jiǎn)介：吳海強(qiáng)（1974—），男，助理工程師，從事油田鉆井工作。