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[摘要]水平井是现代提高石油采收率的重要技术之一，但在一些地质条件不同的地区，还是将钻进技术的不足暴露了出来，钻井速度对油气勘探开发速度及效益具有重要影响。文中重点介绍了影响钻速的几种因素，如地层因素，装备条件及技术水平，破岩方式与破岩工具，循环介质，钻井参数，钻井液体系等。为了提高钻井速度，我们对原因及对策做了综合分析。
[关键词]水平井；钻井速度；影响因素；对策
中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）05-0282-01
引言
钻井工程作为油气勘探开发的主要手段和关键环节之一，具有资金及技术密集、高投资、高风险的特点。钻井占勘探开发投资的50%以上。当前随着现代水平井技术的发展，水平井的钻井技术得到了较大的提高，地质勘探、开发部门为了降低投资成本，获得同时获得更大的经济利益，对现代水平井的施工提出了新的技术要求。钻井速度的快慢对油气勘探开发效益具有十分重要的影响。本文就各种因素对钻井机械钻速的影响进行分析，并提出了提高钻井速度的措施与对策，为将来的油田开发提供有利支撑。
1.影响钻井速度的因素
1.1地层影响
地层对钻速的影响主要表现为地层压实程度对钻速的影响。随着地层埋深的增加，地层岩石受压实程度增加，地层成岩性好，机械钻速则呈急剧降低的变化趋势。地层压实程度还与地层古地质时代的埋深有关，表现为在某些地区后期由于构造运动，地层抬升，遭受剥蚀，地层变浅，这时虽然深度不大，但地层压实程度高，地层可钻性变差。不同环境下沉积的地层，其可钻性差异也非常大。在砾岩地层使用牙轮钻头时，由于地层的不均质性及砾石的难以破碎性，使机械钻速远低于砂泥岩地层。另外，对于牙轮钻头来说，砂岩地层机械钻速在同样埋深情况下高于泥岩地层，地层的含钙质胶结对地层可钻性也产生不利影响。
1.2钻井装备及技术水平
钻井装备是主动提速的关键因素，且对于各种地层条件都适用。顶部驱动系统对于提高钻井速度也有非常重要的作用。使用顶部驱动系统首先可以提高纯钻进时效，减少起下钻等作业时效，另外顶部驱动系统对于减少阻卡等复杂事故也具有非常重要的作用，在复杂井钻井中能大幅度减少复杂与事故时间。在窄密度窗口条件下钻进时，利用顶驱系统可以在上提钻具时保持开泵，从而减少抽吸压力引起溢流的发生，减少泥浆密度的附加量，进而减少井漏的发生。自旋转钻井问世以来，破岩机理基本没有改变，主要采用机械应变力破碎岩石。目前的破岩工具可大体分为两种：PDC钻头和牙轮钻头。旋冲钻井是在常规钻井基础上发展起来的一项钻井新技术。其原理是在钻头上部增加一个冲击器，冲击器是一种井底动力机械，是旋冲钻进的关键设备，在石油钻井领域研究应用的有气动和液动两种。钻进过程中，钻头随钻柱旋转，同时还受到来自冲击器的脉动冲击，在钻压、旋转和脉动冲击下联合作用破碎岩石。
1.3水平井井眼轨道设计与钻井参数
如果设计不科学，会造成水平井的造斜率高，井眼曲率大，在接下来的施工中，会给施工造成被动影响，影响了机械钻速。由于受水平井井眼轨道限制，整个钻井速度遭到影响，所以，在水平井井眼轨道设计上，井眼轨道的设计规划应当合理科学。钻井参数包括强化钻头转速与提高钻头钻压。但对于PDC钻头，由于钻压与钻头寿命、扭矩相关，难以强化，在这种情况下强化转速是有效的途径。对于牙轮钻头来说，除强化转速外，强化钻压对于提高钻井速度更为重要。强化钻压需要相应的钻具组合，对于易斜地区来说，钻压往往与井斜密切相关，如果不能解决防斜技术则强化钻压将无从谈起，甚至对于PDC钻头其钻压也难以按需要施加。对于易斜地区在某种程度上说，防斜技术成为制约钻井速度提高的关键技术。
1.5优化钻井液体系配方
钻井液对钻速的影响一方面在于钻井液影响钻井的正常进行，优质的钻井液能保证钻井的顺利进行，而钻井液出现问题则阻卡、漏失、溢流等复杂事故将频繁发生，此时提高钻井速度将无从谈起，有时甚至连完成钻井任务都存在风险。另一方面钻井液也对机械钻速产生影响。研究表明，钻井液中固相含量越高，机械钻速越低；粘度越高，机械钻速越低。固相含量与钻井液密度密切相关，但也与有害固相含量有关，有害固相通常是低密度的劣质土或分散的钻屑，这些成份如果不能及時除去，则可对钻井速度产生非常不利的影响。
2.改善钻井速度的措施
钻井施工中的每个工具都是关键，所以，施工人员的操作技术是影响速度的重点，我们要在施工中要狠抓各道工序衔接，钻井队操作人员的操作水平以及对各道工序的熟悉程度都会影响到钻井速度。因此，有效的开展钻前技术交底会是十分重要的，让钻井操作人员清晰的了解操作工序，同时，还应聘请有经验的现场技术服务工程师主持，指导操作人员施工；而在施工中的风险和安全管理也是重点。只要长期坚持可续的管理，钻井的速度和质量一定能有所提高。实行科学管理和运作，对提高钻进速度还是有促进作用的。加强设备管理，减少机修时间，提高钻井速度。除配备两台泥浆泵外，其他机械也要及时更新，施工队伍要严格进行巡回检查、加强设备定期维护保养，为机械的维护过程要密切监督，减少机械的故障了，降低机械修理时间。
3.常用的钻井技术
3.1套管钻井技术
套管钻井是近几年来发展起来的钻井新装备。套管钻井可以减少起下钻与下套管时间，从而提高钻井速度。连续油管钻井也是一种新的钻井方式。连续油管用于钻井可以大幅度减少起下钻井时间，完井时可以切下油管作为完井的油管，这一技术用于分支井可以大大加快钻井与完井速度。电驱动钻机、大功率的绞车对钻井速度提高也有一定的作用。总之提高速度离不开钻井装备的技术进步与更新，应大力发展先进的钻井装备，提高装备质量，加速先进钻井装备的配备力度。
3.2连续油管钻井
主要优点有：设备构造简单，容易操作，在施工中的安全系数高，同时，他投资少，成本低。如今，连续油管钻井技术在钻井施工中的作用越来越大，特别是在小断块、小井距、小井眼、小断块开发上，其开发价值更加明显。我国在连续油管钻水平井方面的技术发展还比较慢，直到现在还没有实现大量应用。
3.3欠平衡钻井技术
所谓欠平衡钻井，就是使井内循环流体的流力低于地层压力的钻井方式。在钻进过程中允许地层流体进人井内，循环出井。欠平衡钻井对开发低压储层有积极作用，能预防对储层的损害，尤其适用于低渗透地层以及枯竭气藏。国外很多已经枯竭的气藏都采用了欠平衡水平井钻井技术。在欠平衡钻井方面已经开发了空气、氮气和天然气钻井、雾钻井、泡沫钻井、充气液钻井、泥浆帽钻井等欠平衡钻井技术。
3.4随钻浏量、随钻测井以及导向技术是现代发展的新技术
随钻测量（MWD）、随钻测井（LWD）以及导向技术的研发成功，测量参数也已经增加到近20种钻井和地层参数，仪器与钻头的距离也越来越近，它们之间的距离只有1-2m左右，钻头附近测量仪器得到的数据可以及时通过安装在仪器附近的天线传，传递到地面。地质导向，就是使用井下信息传输系统在钻井过程中，随时向地面发送随钻定向测量数据和随钻地层测井数据，实现井眼轨迹设计的最优化。通过对这一技术的应用，可以使井眼避开地层边界以及地层流体界面，精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。地质导向技术最适用于常规方法控制井眼轨迹很难命中地质目标的薄产层和高倾斜产层中钻水平井。
[关键词]水平井；钻井速度；影响因素；对策
中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）05-0282-01
引言
钻井工程作为油气勘探开发的主要手段和关键环节之一，具有资金及技术密集、高投资、高风险的特点。钻井占勘探开发投资的50%以上。当前随着现代水平井技术的发展，水平井的钻井技术得到了较大的提高，地质勘探、开发部门为了降低投资成本，获得同时获得更大的经济利益，对现代水平井的施工提出了新的技术要求。钻井速度的快慢对油气勘探开发效益具有十分重要的影响。本文就各种因素对钻井机械钻速的影响进行分析，并提出了提高钻井速度的措施与对策，为将来的油田开发提供有利支撑。
1.影响钻井速度的因素
1.1地层影响
地层对钻速的影响主要表现为地层压实程度对钻速的影响。随着地层埋深的增加，地层岩石受压实程度增加，地层成岩性好，机械钻速则呈急剧降低的变化趋势。地层压实程度还与地层古地质时代的埋深有关，表现为在某些地区后期由于构造运动，地层抬升，遭受剥蚀，地层变浅，这时虽然深度不大，但地层压实程度高，地层可钻性变差。不同环境下沉积的地层，其可钻性差异也非常大。在砾岩地层使用牙轮钻头时，由于地层的不均质性及砾石的难以破碎性，使机械钻速远低于砂泥岩地层。另外，对于牙轮钻头来说，砂岩地层机械钻速在同样埋深情况下高于泥岩地层，地层的含钙质胶结对地层可钻性也产生不利影响。
1.2钻井装备及技术水平
钻井装备是主动提速的关键因素，且对于各种地层条件都适用。顶部驱动系统对于提高钻井速度也有非常重要的作用。使用顶部驱动系统首先可以提高纯钻进时效，减少起下钻等作业时效，另外顶部驱动系统对于减少阻卡等复杂事故也具有非常重要的作用，在复杂井钻井中能大幅度减少复杂与事故时间。在窄密度窗口条件下钻进时，利用顶驱系统可以在上提钻具时保持开泵，从而减少抽吸压力引起溢流的发生，减少泥浆密度的附加量，进而减少井漏的发生。自旋转钻井问世以来，破岩机理基本没有改变，主要采用机械应变力破碎岩石。目前的破岩工具可大体分为两种：PDC钻头和牙轮钻头。旋冲钻井是在常规钻井基础上发展起来的一项钻井新技术。其原理是在钻头上部增加一个冲击器，冲击器是一种井底动力机械，是旋冲钻进的关键设备，在石油钻井领域研究应用的有气动和液动两种。钻进过程中，钻头随钻柱旋转，同时还受到来自冲击器的脉动冲击，在钻压、旋转和脉动冲击下联合作用破碎岩石。
1.3水平井井眼轨道设计与钻井参数
如果设计不科学，会造成水平井的造斜率高，井眼曲率大，在接下来的施工中，会给施工造成被动影响，影响了机械钻速。由于受水平井井眼轨道限制，整个钻井速度遭到影响，所以，在水平井井眼轨道设计上，井眼轨道的设计规划应当合理科学。钻井参数包括强化钻头转速与提高钻头钻压。但对于PDC钻头，由于钻压与钻头寿命、扭矩相关，难以强化，在这种情况下强化转速是有效的途径。对于牙轮钻头来说，除强化转速外，强化钻压对于提高钻井速度更为重要。强化钻压需要相应的钻具组合，对于易斜地区来说，钻压往往与井斜密切相关，如果不能解决防斜技术则强化钻压将无从谈起，甚至对于PDC钻头其钻压也难以按需要施加。对于易斜地区在某种程度上说，防斜技术成为制约钻井速度提高的关键技术。
1.5优化钻井液体系配方
钻井液对钻速的影响一方面在于钻井液影响钻井的正常进行，优质的钻井液能保证钻井的顺利进行，而钻井液出现问题则阻卡、漏失、溢流等复杂事故将频繁发生，此时提高钻井速度将无从谈起，有时甚至连完成钻井任务都存在风险。另一方面钻井液也对机械钻速产生影响。研究表明，钻井液中固相含量越高，机械钻速越低；粘度越高，机械钻速越低。固相含量与钻井液密度密切相关，但也与有害固相含量有关，有害固相通常是低密度的劣质土或分散的钻屑，这些成份如果不能及時除去，则可对钻井速度产生非常不利的影响。
2.改善钻井速度的措施
钻井施工中的每个工具都是关键，所以，施工人员的操作技术是影响速度的重点，我们要在施工中要狠抓各道工序衔接，钻井队操作人员的操作水平以及对各道工序的熟悉程度都会影响到钻井速度。因此，有效的开展钻前技术交底会是十分重要的，让钻井操作人员清晰的了解操作工序，同时，还应聘请有经验的现场技术服务工程师主持，指导操作人员施工；而在施工中的风险和安全管理也是重点。只要长期坚持可续的管理，钻井的速度和质量一定能有所提高。实行科学管理和运作，对提高钻进速度还是有促进作用的。加强设备管理，减少机修时间，提高钻井速度。除配备两台泥浆泵外，其他机械也要及时更新，施工队伍要严格进行巡回检查、加强设备定期维护保养，为机械的维护过程要密切监督，减少机械的故障了，降低机械修理时间。
3.常用的钻井技术
3.1套管钻井技术
套管钻井是近几年来发展起来的钻井新装备。套管钻井可以减少起下钻与下套管时间，从而提高钻井速度。连续油管钻井也是一种新的钻井方式。连续油管用于钻井可以大幅度减少起下钻井时间，完井时可以切下油管作为完井的油管，这一技术用于分支井可以大大加快钻井与完井速度。电驱动钻机、大功率的绞车对钻井速度提高也有一定的作用。总之提高速度离不开钻井装备的技术进步与更新，应大力发展先进的钻井装备，提高装备质量，加速先进钻井装备的配备力度。
3.2连续油管钻井
主要优点有：设备构造简单，容易操作，在施工中的安全系数高，同时，他投资少，成本低。如今，连续油管钻井技术在钻井施工中的作用越来越大，特别是在小断块、小井距、小井眼、小断块开发上，其开发价值更加明显。我国在连续油管钻水平井方面的技术发展还比较慢，直到现在还没有实现大量应用。
3.3欠平衡钻井技术
所谓欠平衡钻井，就是使井内循环流体的流力低于地层压力的钻井方式。在钻进过程中允许地层流体进人井内，循环出井。欠平衡钻井对开发低压储层有积极作用，能预防对储层的损害，尤其适用于低渗透地层以及枯竭气藏。国外很多已经枯竭的气藏都采用了欠平衡水平井钻井技术。在欠平衡钻井方面已经开发了空气、氮气和天然气钻井、雾钻井、泡沫钻井、充气液钻井、泥浆帽钻井等欠平衡钻井技术。
3.4随钻浏量、随钻测井以及导向技术是现代发展的新技术
随钻测量（MWD）、随钻测井（LWD）以及导向技术的研发成功，测量参数也已经增加到近20种钻井和地层参数，仪器与钻头的距离也越来越近，它们之间的距离只有1-2m左右，钻头附近测量仪器得到的数据可以及时通过安装在仪器附近的天线传，传递到地面。地质导向，就是使用井下信息传输系统在钻井过程中，随时向地面发送随钻定向测量数据和随钻地层测井数据，实现井眼轨迹设计的最优化。通过对这一技术的应用，可以使井眼避开地层边界以及地层流体界面，精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。地质导向技术最适用于常规方法控制井眼轨迹很难命中地质目标的薄产层和高倾斜产层中钻水平井。