孫乾坤

摘 要：新疆西北區(qū)塊已成為油氣勘探開發(fā)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(qū)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(yōu)化，為今后西北區(qū)塊深井超深井鉆井提速提供一定的借鑒。

關鍵詞：西北區(qū)塊;深井;鉆井提速;優(yōu)化

新疆西北區(qū)塊是最近幾年油氣勘探開發(fā)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(qū)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(qū)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(yōu)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(wěn)定性差，容易坍塌掉塊，所以在進行下步鉆進作業(yè)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(wěn)定技術得到了很大發(fā)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(fā)生。同時，隨鉆堵漏技術也得到了快速發(fā)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(yōu)化為了二開井身結構，上述的四開井身結構優(yōu)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(yōu)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(qū)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(yōu)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(yōu)化，研發(fā)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(yōu)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(fā)揮出PDC鉆頭的優(yōu)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(qū)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(yōu)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(yōu)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?yōu)楦哳l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(qū)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(huán)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(fā)展趨勢分析

①目前在西北區(qū)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(fā)展和應用新技術、新工藝、新工具。并針對西北區(qū)塊的地層特點進行優(yōu)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(guī)范化的深井超深井鉆井技術。對在西北區(qū)塊已鉆的深井超深井進行經驗總結分析，形成該地區(qū)深井超深井鉆井技術規(guī)范，并為下部新技術在該區(qū)塊的推廣應用打下基礎。

5 結論

西北區(qū)塊已成為今后油氣勘探開發(fā)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(fā)成本的關鍵，因此對于西北區(qū)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(qū)塊優(yōu)快鉆井提供一定的參考。

參考文獻：

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