提高水平井钻井速度的有效措施研究

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  摘 要:提高水平井钻井速度对于确保钻井工程进度和钻井效益都具有十分重要的意义。特别是在当前钻井工程提质增效的背景下,对水平井的钻进速度提出了更高要求。基于此,本文对钻井速度会受到不同因素的影响进行了深入分析基础上,对提高钻井速度的有效措施展开了针对性研究。
  关键词:水平井钻井;钻井速度;影响因素;有效措施
  1 影响水平井钻井速度的主要因素分析
  1.1地质因素影响
  含油气储层的压实程度会对钻井的速度产生较大的影响,地层埋设的越深则压实程度越大,地层的岩性 条件好则会使钻井的速度产生大幅度的下降。而地层的压实程度会受到埋深影响,同时,由于受到地下含油气储层的抬升、板块的构造运动和剥蚀等形 成很大压实程度,使地层可以钻进的性能变差,在不同的环境条件下,地下储层的可钻进性也会有很大的差别,砾岩性质的地层比砂泥岩地层的钻井速度要慢很多,这是由于地下原油储层中的砾石不容易产生破损,而且地层岩石分布的也不均匀,在利用牙轮钻头进行钻井施工 时,钻井速度在该地层区段的钻进速度会明显地降低,而在砂岩地层以及泥岩地层采用同样钻头进行作业时,在相同的地层埋设深度条件下,比前者的钻井速度有着很大的提升。与此同时,地下储层中的钙质胶结状况也对钻井速度有着较大的影响。
  1.2钻井液性能影响
  在水平井钻井施工时,采用的钻井液具有的性能会对钻井速度产生较大的影响,因此,选取的钻井液必须要符合钻井作业的实际要求,具备的性能直接影响着钻井施工的成败,必须要有很好地层适应能力。如果钻井液无法达到水平井施工中的携沙要求,井眼便得不到很好的净化处理,形成的井壁稳定性不高,钻进时的润滑性能不好等原因都会减小钻井的速度,较为严重的情况下,会产生缩径、井塌和掉块等钻井事故。
  1.3钻井工具影响
  钻井工具的正确选用可以有效提升水平井钻井施工进度,水平井钻井作业会面对较为特殊的地质状况以及岩性,钻头必须拥有较好密封性能,经受住较长时间的磨损,对地层钻进施加回来的反应冲击力具有很好的耐受性,不同钻头生产厂家的钻头产品对地下储层的适应性有着很大的差别,钻头加工制造选用的材质,各方面的技术指标都对钻井速度产生影响。三牙轮钻头在水平井作业时对于定向、增斜施工较为容易,可是牙轮钻头的使用期限并不太长,起下钻头的频率较大,会使钻进作业施工的周期变长。PDC钻头的钻井速度較快,但是对于增斜、降斜的适应性不高,工具面浮动的区间较宽,钻压会对其产生很大的影响,托压问题较为突出。螺杆的选取也会对水平井钻井速度产生很大的影响,水平井钻井作业施工在造斜、稳斜、增斜和水平区段都会利用螺杆实现复合钻进,弯度能力不同的螺杆具备的造斜能力也有所不同,很好的造斜能力可以缩短滑动钻井的进尺,同时,螺杆具备的使用期 限和是否可以正确地应用螺杆都会影响到水平井的钻井速度。
  1.4井眼轨道设计影响
  井眼轨道设计质量直接影响着水平井的曲线率和造斜率,如果轨迹设计的不合理会使水平井的造斜率升高,曲率变大,会使后续的钻井施工作业难度提高。如果水平井的井眼轨迹不平顺,狗腿度变大,较高频率的调整轨迹会使摩擦阻力升高,容易产生粘卡现象,起下钻头作业会受阻,需要很多次的开泵循环进行划眼操作才能顺利的起下钻具,极大的影响着钻井速度。
  2 提高水平井钻井速度的应对措施
  2.1 建立健全钻井工程管理体系
  由于水平井钻井需要的技术难度较大,应用的钻井工具和仪器科技含量较高,应该在细节处做好管理工作。施工工序是保证钻井施工质量的关键,施工操作人员的熟练程度以及技术能力可以直接影响着钻井速度,所以,在水平井钻井施工时必须要提升操作人员的技能水平,保证每道钻井工序可以有效搭接,在实际的钻井施工作业之前应该举行班前会议,并进行技术交底工作,可以要求技术工程师到钻井现场对施工操作人员现场进行指导,对地层特征进行科学地分析,把将要应用机械设备和采用的技术提前计算安排好,防止在实际钻井时临时更改而造成钻井工期延误。还应该注重安全和风险管理,防止出现各类安全事故,安全事故会对施工作业人员的生命安全造成威胁,同时也会影响钻 井作业的进度。还应该注重机械设备的保养和维护,按着保养规程进行检查,发现设备问题应该及时给予处理,保证机械设备的正常运行。
  2.2 完善井身结构型式和井眼轨迹控制
  对井身结构型式进行优化设计,可以减少水平井钻井施工作业时间,避免钻井过程中的各类安全事故,可以保证钻井形成的井眼轨迹平顺,造斜曲率达到设计要求,有效降低摩擦阻力。可以增加复合钻井施工形成的井段,把PDC钻头的作用有效的发挥出来,可以处理好快速安全入靶过程中存在的问题。对井身结构型式进行优化必须以地层的实际情况作为基础,应该深入了解水平井施工过程中可以受到地层应力以及岩石力学特性,分析判断水平井施工形成的井壁稳定程度,还应该对地下储层的压力结构进行分解,可以很好了解地下储层的可钻性。水平井由直井区段、斜井区段以及水平区段组成,对水平井的井眼轨迹进行控制主要针对的是斜井区段和水平区段,要提高对井眼轨迹的预测能力,实时修正井眼轨迹控制方案,控制好井眼狗腿程度,有效保证井眼 轨迹的光滑程度。对于水平井来讲,造斜点到入靶点之间的垂深增量以及水平方向的位移增量的数值是无法改变的,而实现钻井形成的井眼轨迹点位置会与设计的轨迹曲线之间存在差异,会存在着提前或者滞后的现象,因此,在对轨迹预测的计算中应该预留空间,可以提高钻井施工作业效率,降低起下钻的频率。
  2.3 优化钻井液性能
  水平井钻井施工会受到钻井液性能的影响,如果钻 井液的固相占比较高,粘度大,钻井的速度就会变慢,钻井液内存在有害固相数量和低品质的药剂都会给钻井效率带来不利的影响。应该对钻井液性能进行改进优化,可以有效保护地下油气储层,减少钻井施工过程中对能 源的消耗,可以对井眼进行净化处理,避免出现井壁垮塌,减少钻头出现泥包的可能性,可以实现安全快效的钻井施工。
  2.4 采用适宜的钻井设备
  钻井设备的性能直接影响着水平井钻井效率,顶驱系统对钻井速度的影响是最大的,性能先进的顶驱系统可以提高钻井效率,有效减少起下钻所需要的时间,可以避免钻井过程中出现的阻卡现象,在复杂的钻井施工作业过程中可以减少安全事故发生的可能性。如果面对 的是窄密窗口,可以在顶驱系统条件下,在钻井工具上升过程中处于开泵状态,可以防止由于较大的压力形成的溢流现象出现,可以使钻井泥浆的密度附加量降低,避免出现井漏问题。自旋转钻井工艺,是采用机械应变力来对岩体进行切削,破岩采用的工具主要有牙轮钻头以及PDC钻头。把常规钻井技术作为基础开发出来的旋冲钻井,是一种新型的钻井工艺,可以在钻头上面安装冲击部件,以其作为井眼底部的动力设施完成旋冲钻井作业,可划分为液动和气动两个不同的种类,在钻井施工中得到了广泛的应用。
  3 结语
  综上所述,若想提升水平井钻井速度,应该从不同的方面进行分析,并结合地下储层的地质情况,采取科学的管理手段,提高施工作业人员的技能水平,采用适用性好的钻井工具和机械设备,科学合理地设计好井眼轨迹,在保证钻井施工质量达到设计要求的条件下,尽可能提升钻井速度。
  参考文献 :
  [1] 马谢书.深层小井眼侧钻水平井钻井技术实践[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(07):157~158.
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