深井钻井 篇1
关键词：深井,超深井,钻井技术,现状,发展趋势
一、深井超深井钻井技术的发展现状
1.地质环境描述与评估技术
借助地震资料分析底层的孔隙压力和待钻井段岩石力学参数纵向剖面和区域分布。通过这些资料分析该地区是否能够进行钻井作业。
2.防斜打快技术
因为深部地层的非均质性严重, 当进行深井超深井钻井时容易出现井身歪斜的情况。传统的防斜打直技术虽然能够有效解决井筒歪斜的情况, 但是钻井速度慢, 不能保证工期要求。因此, 我国提出了钻柱涡动理论, 并根据这项理论提出了动力学防斜理论, 提高钻井速度的同时防止井筒歪斜。
3.钻井液技术
钻井液体系可以分为油基、水基和气体三种。这三种钻井液体系各有优点:油基钻井液稳定性好, 抗电解质能力较强, 但是其维护费用较高;水基钻井液虽然成本很低, 但是其稳定性较差;我国的气钻技术还在初始阶段, 气钻水平比较落后, 与世界上国家之间还存在比较大的距离。
4.固井技术
要提高固井技术必须要注重固井材料的创新, 水泥浆外加剂在固井工程中非常重要, 我国在这一方面的研究已经基本成熟。
5.信息技术
计算机信息技术在各个领域的应用都极大便利了本领域的发展, 国外的计算机信息技术已经全面地应用到钻井监测中, 近几年我国的信息技术虽然发展很快, 但是跟发达国家还存在很大的差距。
二、我国深井超深井钻井技术发展的障碍
因为我国深井超深井钻井技术的研究时间还比较短, 因此在技术水平、设备工具和操作水平方面都存在很多不足, 在实际钻井过程中, 经常会出现各种事故、而且钻井速度慢, 投入的成本也比较高。此外, 我国国土辽阔且地形条件复杂, 我国大多数油藏都分布在西部地区, 但是西部地区地形情况复杂, 地层岩石泥质含量大, 容易水化造成井壁失稳, 造成井下多种复杂事故的发生。在进行深井和超深井钻井时, 因为深度底层压力和温度都比较大, 因此, 要合理选择钻井液的类型, 一般来说, 选用的钻井液应具有良好的抗温、抗压和防倒塌能力, 而且高温高压的环境也对使用的钻井设备提出了更高的要求。深井超深井钻井最容易出现气窜、漏失等问题, 大多数井眼存在上部井眼尺寸大、下部井眼尺寸小的情况, 这使得钻井使用的工具受到限制同时也会受到各种条件的约束, 钻井速度低, 回收期长, 而且长时间的钻进也会使得井下钻具等设备磨损严重, 影响工程的正常施工。
三、深井超深井钻井技术的发展途径
根据我国的石油资源分布情况, 因此我们要更加注重西部地区、南方海相地区和东部深层油气勘探开发等地区的石油勘探。发展深井超深井钻井技术是石油行业发展的要求, 因此必须将其放在石油勘探开发的重要位置。下面笔者就如何促进深井超深井钻井技术的发展提出自己的见解。
1.首先, 我们要注重对深井超深井钻井技术的理论研究, 只有具备足够的专业基础知识才能此基础上提出创新, 才能让钻井技术的发展走上正确的方向。此外, 还需要积极学习国外先进的钻井技术和钻井经验, 引进国外先进的技术设备和管理经验, 不断加强国家间的技术交流, 只有不断学习才能突破自我。认真学习国外的先进经验并不是照搬, 我们应该根据国外的钻井经验研究出符合我国特有国情和特有地形的新型钻井技术, 找到适应我国钻井技术发展的新途径。
其次是技术持平阶段"在这一阶段经过大量经验的积累和技术的研究"将我国深井%超深井技术的水平提高到世界先进水平#
2.敢于尝试技术创新, 在我国深井超深井钻井技术水平能够跟上世界的步伐之后, 加快对钻井技术的创新, 根据实践中出现的问题, 积极提出新的解决方法和策略, 逐渐形成自己的一套钻井理论体系, 并指导各个油田的勘探开发。
3.我国的深井超深井钻井技术现在还不够完善, 在赶追世界其他国家的钻井技术水平的过程中, 容易出现急功近利的现象, 盲目引进世界的先进设备与先进技术而不根据中国国情进行改进, 这样更不利于钻井技术的发展。在学习国内外先进经验的同时, 要始终牢记中国的国情, 努力研究出符合我国实际的新型钻井技术, 不断创新。同时, 在保证技术创新的同时努力完成对钻井设备的创新, 全面提高我国的钻井技术水平。
4.人才是国家兴旺的关键, 因此, 要加强我国钻井技术人员的培养, 努力培养优秀的专业人才, 实现劳动力与设备的同步更新、共同进步, 这样才能保证我国的钻井技术不断前进, 不断创新, 实现我国钻井事业的发展。
结束语
经济的发展和社会的进步对能源的需求量越来越大, 石油、天然气等能源是我们生活的必需品, 稳定的能源供给才能保证我国经济和社会的稳定发展, 发展深井超深井钻井技术能够有效提高地下原油的采出量, 是获得更好的经济效益必然趋势。目前, 深井超深井钻井技术的研究是各国研究的热门领域, 虽然我国在技术水平和人员管理等方面都存在一定的缺陷, 但是近几年我们的发展脚步已经逐渐跟上世界的步伐, 对于某些方面存在的缺陷和钻井技术障碍, 需要广大研究人员不懈努力, 针对深井超深井问题研究出新型钻井技术, 为我国钻井技术的发展贡献自己的力量。
参考文献
[1]李娟, 何金南, 刘建立.国内外深井钻井技术进步与经济评价初探[J].石油钻探技术, 2012 (05) .
深井钻井 篇2
塔河油田托普台区块位于塔河油田西南部, 与塔河油田主体区块有相近的油气成藏地质条件, 是油气运移聚集的有利地区。目前, 托普台区块开发已经取得了良好的油气产量, 是塔河油田实现油气勘探开发战略接替的重点区块。托普台地层发育比较完全, 由第四系、第三系、白垩系下统、侏罗系下统、三叠系、二叠系、石炭系下统、泥盆系上统、志留系下统和奥陶系上、中统组成。目前托普台区块油藏埋藏深, 钻井周期长, 机械钻速低、钻井成本高是制约托普台勘探开发的瓶颈。
二、塔河油田托普台区块施工难点分析
(1) 托普台地区奥陶系油藏埋深6400-7100m, 普遍深于塔河油田主体区块600m。施工钻井周期普遍较长 (TP17井钻井周期150.44d, TP22钻井周期137.8d, TP303钻井周期145.61d) 。
(2) Ф311.2mm阶段侏罗系、三叠系阿克库勒、柯吐尔组底部地层可钻性差, PDC钻头平均机械钻速低, 钻头磨损严重。Ф215.9mm井眼钻至三叠系哈拉哈塘、阿克库勒、石炭系卡拉沙依组灰、深灰、褐色泥岩 (胶粘性很强) , 易造成PDC钻头泥包, 个别井甚至连续发生泥包现象, 严重影响了机械钻速。特别是石炭系卡拉沙依、巴楚组泥岩段地层质硬性脆, PDC牙齿不易吃入, TP7-4井钻至井深5455m后钻进速度较慢, 钻时50-80min/m;TP22井该段地层最高钻时达260min/m。
(3) 二叠系上部为灰白色凝灰岩、浅灰色火山角砾岩, 中部为浅灰色英安岩, 下部为玄武岩, 属于裂缝性地层, 地层承压能力差, 该井段钻进时机械钻速低, 钻井液消耗量较大, 地质结构复杂, 极易发生井漏及井壁坍塌等井下复杂情况。一旦二叠系发生漏失, 漏失速度快, 堵漏时间耗时长 (TP22井二叠系两次挤水泥时间长达14d, TP303井二叠系堵漏施工长达22.89d) 。
(4) 三叠系柯吐尔组、石炭系下统巴楚组、泥盆系、志留系地层以泥页岩、砂岩和灰岩为主。志留系柯坪塔格组中部为脆性泥页岩发育, 易发生井壁掉快、坍塌 (TP303、TP17井井径扩大率都在20%-40%, TP17井在4875-4925m井径扩大率高达88%) , 起下钻及其困难。
三、塔河油田托普台区块超深井快速钻井工艺技术
311.2mm井段
1.311.2mm井段上部地层砂泥岩交错, 易发生井斜。为确保井身质量, 常用防斜钻具组合:Φ311.15mm钻头+Φ228.6mm钻铤×2根+310mm扶正器+Φ228.6mm钻铤×1根+Φ203.2mm钻铤×6根+Φ177.8mm钻铤×9根+Φ127mm加重钻杆+Φ127mm钻杆;Φ311.15mm钻头+244.5mm直螺杆+Φ228.6mm钻铤×1根+12 1/4"扶正器+Φ228.6mm钻铤×1根+Φ203.2mm钻铤×9根+Φ177.8mm钻铤×6根+Φ127mm钻杆;扶正器选用外径308-310mm的螺旋扶正器防斜效果较好。
2.311.2mm井段康村组底部和吉迪克组石膏发育良好, 污染钻井液, 易发生井眼缩径, 造成短起下钻困难。在钻进过程中进入前50米将钻井液密度上提至1.16g/cm3, 每钻进150-200m进行短程起下钻和每钻进600m进行一次长短起下钻作业, 确保井眼稳定。
3.上白垩系砂岩发育, 地层渗透性好, 泥饼厚, 容易发生卡钻。在施工过程中, 加入适量的SMP-1、SPNH, 控制合适的失水, 形成薄而韧的泥饼。工程上每钻进300m进行一次短程起下钻, 及时修整井壁, 同时加入1%的润滑剂, 增强钻井液的润滑性, 防止钻头泥包和卡钻事故的发生。
4.吉迪克组大套泥岩、侏罗系、三叠系阿克库勒、柯吐尔组等地层大套泥岩夹砾质砂岩。地层可钻性差, PDC钻头平均机械钻速低, 钻头磨损严重。PDC钻头使用19mm齿以提高机械钻速。通过下述几口井的实践对比分析得出:1) 为保证一只PDC钻头能够钻至二开终完井深, 建议在不影响机械钻速的情况下尽量使用牙轮钻头钻至井深2000米以上。2) 型号M5363L和MS1952SS PDC钻头在311.2mm的井眼在吉迪克组、侏罗系、三叠系阿克库勒、柯吐尔组钻进中的机械钻速和进尺都比较高;而GP19256LT和EM1915S机械钻速相对偏低。3) 在相同类型的钻头使用中, 螺杆+PDC钻具组合对机械钻速无明显提高, 但减轻了钻具的疲劳损伤和保证了井身质量。建议侏罗系、三叠系阿克库勒、柯吐尔组等含砾质砂岩地层使用不带螺杆的常规钻具, 以防止砾石提前损坏钻头。
5.该井段是本井钻井液维护重点, 该井的钻井液转型工作也是在这一井段完成的, 在井深4000米钻井液转型的现场过程中, 现场严格按照钻井液设计要求及时的将钻井液体系转化为聚磺防塌钻井液体系, 重点是抓好白垩系、侏罗系、三叠系的防塌和防粘卡工作。在4000米时加入磺化材料、沥青类防塌剂, 将钻井液体系逐步转化为聚磺防塌体系, 提高钻井液的抗高温和防塌性能。在转聚磺钻井液体系之前要严格控制钻井液中的固相含量, 防止转成聚磺体系后, 随着温度的提高, 造成粘土过度分散。坚持使用聚合物, 聚合物浓度维持在0.5-0.8%。在施工中通过适当提高钻井液的动切力、静切力和动塑比, 使泥浆具有良好的携岩能力和悬浮能力。保持钻井液中防塌剂和降失水剂的有效含量在3%以上, 控制钻井液的中压失水小于5ml, 高温高压失水小于15ml, 以确保井壁稳定, 井眼规则, 防止掉块跨塌。在满足钻井液有足够携岩能力的前提下, 保持低粘切钻进, 提高了清洁井眼的效果。在钻进过程中, 保持润滑剂的有效含量5%, 使摩擦系数小于0.07, 钻井液具有良好的润滑性能, 防止了粘卡。钻进过程中, 每150m进行一次短起下, 保证了井眼清洁与畅通。在本段施工中, 钻井液以维护为主, 泥浆性能稳定, 润滑防卡能力好, 防止了因泥浆性能大幅度变化引起的井下复杂情况。钻井时及时测量钻井液性能, 根据泥浆性能的变化随时调整泥浆性能, 保证了井下安全。在进入白垩系系前50米, 按设计浓度加足各类防塌剂, 将钻井液密度提至1.22g/cm3, 将粘度控制在50秒左右, 高温高压失水控制在15ml以下, 保证钻井液的防塌能力。钻过白垩系后, 将钻井液密度提至1.25g/cm3。
215.9mm井段
1.螺杆+PDC钻具组合:在三开井段, 地层主要是二叠系, 石炭系, 泥盆系, 志留系和奥陶系地层。地层压实性好, 地层可钻性差, 常规钻井工艺机械钻速较低, 螺杆+PDC工艺的推行, 比常规钻进工艺机械钻速提高明显:在地层、埋深、钻头型号和钻进参数相同的情况下使用螺杆情况下比不使用螺杆其机械钻速提高了61.79%-167.89%。螺杆的使用也大大减轻了钻具的疲劳损伤, 保证了井下安全。但唯一不足的是螺杆的工作寿命和安全系数仍然是制约螺杆+PDC工艺大面积推广的主要因素。
2.钻头的选型:在二叠系地层, 主要采用牙轮钻头进行钻进, 穿透二叠系地层后更换PDC钻头。在石炭系泥岩段, 以及志留系柯坪塔格组地层磨性强, 可钻性差, 建议使用抗研磨性强的PDC钻头 (如DBS、迪普、BEST钻头等) , 并适时调整钻井参数, 当地层硬度大, 牙齿难以吃入地层时, 要适当加大钻压, 同时要降低转速, 达到既保护好钻头又能提高钻速的目的。DBS生产的FMX553Z单只钻头钻进1082m和FMX545Z机械钻速达9.59m/h的好成绩, DS653AB、M1955SS和M1952SS也取得较好的机械钻速。
3.钻具组合及参数:1) 二叠系:由于托普台地区二叠系厚度在100-300m, 地层易破碎掉快, 所以二叠系钻进时采用常规钻具组合:215.9mm牙轮+158.75mm钻铤2根+214mm扶正器+158.75mm钻铤19根+127mm钻杆;钻进参数:W:140-180KN;N:80r/min;Q:30L/s;P:20Mpa。2) 石炭系、志留系、泥盆系:地层研磨性强, 采用PDC+螺杆钻具组合:215.9mm PDC+172mm螺杆+61/4″钻铤1根+214mm扶正器+61/钻铤*20根+5″钻杆;钻进参数:W:60-100KN;N:80r/min;Q:27-30L/s;P:20-22Mpa。钻铤长度的选择以保证钻头在最大钻压下时应力中和点在钻铤上为原则。215.9mm井段选用欠尺寸扶正器, 外径一般在213-215mm之间。采用小钟摆钻具组合, 扶正器距钻头距离在21-22m时钟摆力防斜最为理想。钻进过程中钻遇砾岩、砾质砂岩前20m时及时下调钻速和钻压, 防止提前损坏钻头。扭力发生器、涡轮钻具等新工艺可以在托普台地区进行尝试。
4.二叠系井漏预防及处理:1) 钻开二叠系地层前, 复配使用各类防塌剂GLA、WFT-666和聚合醇, 确保钻井液具有良好的防塌能力。同时, 钻井液中加入QS-2和PB-1、单封等随钻堵漏材料, 提高钻井液的堵漏性能和地层的承压能力, 钻进过程中及时补充防塌、堵漏材料, 封堵诱导性裂缝的形成。2) 钻井液密度在设计范围内和确保井壁稳定的前提下尽量走下限, 并始终保持钻井液密度均匀, 以防较大的压差压漏地层。3) 若漏失速度小于5m3/h, 则继续进行随钻堵漏;如钻进过程中发生严重漏失 (大于10m3/h) , 直接进行挤水泥堵漏。钻穿二叠系后挤水泥 (含一定纤维) 封堵二叠系, 确保二叠系的承压能力能达到后期下套管固井的要求。
5.钻头泥包预防:1) 针对下部地层易水化分散造成钻头泥包, 进而影响机械钻速等复杂情况, 结合下部地层钻井液返速较低的特性, 将钻头水眼变小, 提高钻头水眼对流道的冲刷, 清洁钻头切割齿表面, 从而提高钻头机械钻速。2) 钻至易泥包地层前, 加足聚合物絮凝剂, 确保钻井液具有较强的抑制性, 保持钻井液性能处于最佳状态, 同时使用好固控设备, 保持钻井液低的固相含量和含砂量;3) 在满足井下携砂的前提下, 尽量降低钻井液粘度切力 (粘度45S, 切力4-6/7-12Pa) , 钻井液具有较强的冲刷性能;保持大排量 (30-32 L/S) 、高返速, 最大限度的提高钻井液对钻头的冲刷力;4) 钻井液中保持清洁剂 (RH-4) 含量达到0.4-0.6%, 以渗透、分散PDC水槽内的黏附物, 并加足润滑剂含量, 降低泥岩对钻头的黏附能力;5) 在钻头泥包高发地层中钻进, 起钻前先充分循环钻井液, 清洗井眼;下钻时将PDC排屑槽用筛网包裹好, 确保下钻时钻头水眼和排屑槽通畅。6) 钻头的泥包的根源是水眼射流冲击力无法有效清洁钻头排屑槽的岩屑。水眼的选择可能对泥包有一定的影响。建议在以泥包的地层, 在不影响排量的情况下尽量使用小水眼, 最好保持水眼压力降在2Mpa左右。
6.井壁失稳的预防[1]:三叠系、二叠系地层的防塌工作重点在物理防塌、化学防塌辅助。也就是采用合理的泥浆密度, 保持井眼内基本的力学平衡, 所谓的平衡是钻井液柱压力和地层坍塌压力平衡。同时钻进时在能满足携带岩屑的条件下尽量降低钻进排量, 以减少泥浆对井壁的冲刷。在此基础上, 选择合适的防塌剂并控制一定的失水, 基本就能达到明显的效果。对于石炭系下统巴楚组、志留系、泥盆系及奥陶系上统防塌重点放到化学防塌和有效封堵上。要选择2-3种防塌材料, 最好要有变形微粒类和成膜类复合使用, 以封堵泥岩地层的微裂缝, API失水和高温高压失水达到设计要求的下限, 同时要保持钻井液合适的矿化度, 尽量与地层矿化度匹配, 密度也要根据地层压力系数, 达到微过平衡的程度。但防塌材料的加入时要注意考虑是否影响地质荧光。
四、现场运用
1.TP222设计井深6530m, 完钻井深6551m。全井设计钻井周期127天, 实际钻井周期70.58天, 纯钻时间:593:30h, 平均机械钻速11.04m/h。全井井身质量优秀。
2.TP119设计完钻井深6370m, 实际完钻井深6360m。全井设计钻井周期120天, 实际钻井周期64.5天, 纯钻时间:603.5h, 平均机械钻速10.54m/h。全井井身质量优秀。
五、结论及总结
1.螺杆+PDC小钟摆钻具组合的推广, 大幅度提高了塔河油田托普台区块311.2mm和215.9mm井段的机械钻速和井身质量, 缩短了钻井周期。但螺杆的使用时间和安全系数已是一个值得深究考虑的问题。
2.在311.2mm井段, M5363L、MS1952SS和FS2563BGPDC型号的PDC钻头, 在215.9mm井段的FMX553Z、FMX545Z、DS653AB、M1955SS和M1952SS的PDC钻头都显示了比较好地层切削能力。但PDC钻头和螺杆的匹配性一个值得探讨的课题。
3.二叠系的漏失, 挤水泥堵漏是一个比较快捷有效的提高地层承压能力的方式。三叠系、二叠系坍塌掉快采用物理方法封堵为主, 石炭系、志留系和泥盆系的坍塌掉快以化学封堵为主。
4.钻头泥包重在前期对泥浆的净化处理和工程预防。钻头水眼的选择在一定程度上也对钻头泥包有一定影响, 易泥包地层可更换为小水眼。若在钻头上能形成一层纳米涂层, 泥包将有可能成为历史。
摘要：托普台地区位于塔河油田西南部, 与塔河油田主体区块具有相近的油气成藏地质条件, 是油气运移聚集的有利地区。针对该地区在钻井施工中出现的钻井周期长, 机械钻速低、起下钻困难、井漏、井壁失稳、钻头易泥包等难点, 结合该地区地质资料, 分析了该地区施工的重点和难点的根本原因, 经过不断摸索, 总结了一些钻井工艺工程技术措施和钻井液工艺技术措施, 大大提高了钻井施工的效率和节约了钻井成本。
关键词：塔河油田,超深井,托普台区块,机械钻速低,井漏,井壁失稳、钻头泥包
参考文献
关于提高深井钻井技术工艺分析 篇3
关键词：深井 钻井技术 工艺 措施
中图分类号：TE245文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0023-01
1 深井钻井所存在的问题分析
在进行深井钻井过程中，由于深度较大，所以需要穿过多种不同的地层结构，而且所跨越的地质时代不仅多而且存在较大的变化，而且地层压力体系和复杂程度也存在较大的差异，特别是在深部地层下，其存在高湿、高压和高应力的影响，所以其复杂程度难以相像是，处理起来难度较大。而且当前我国的钻井技术水平还不是十分完善，还存在着较多的问题。如钻井的主要装备性能上较差，对于上部大尺寸井眼和深部井段在钻井速度上难以提高，而且钻井过程中存在技术套管磨损和破裂的问题，定向井和水平井在技术上还不完善，深井钻井液体系中存在着较多的问题，同时还存都存在着钻井液检测系统陈旧和不配套的问题等。
2 提升深井钻井技术工艺的几点措施
2.1 提高深井大直径井段的钻井速度
深井大尺寸井眼要想提高钻井的速度，则需要使其装机功率进一步提升，而且在钻进过程中所需要的能量和排量问题也要进行解决，在钻杆和钻铤上要采用大尺寸，而且大尺寸的钻头结构和系统也要不断完善，特别是钻头的移轴距和适应高转的性能要适当增加，使深进钻进过程中井下动力钻具和复合钻进技术实现有力的结合，从而有效的提高钻井的速度。
2.2 提高深部井段钻井速度
由于深井在深部进行钻进时，钻进速度会受到较多因素的影响，特别是深部井段的泥页岩和泥质砂岩，由于其处于地层的深部，所以其其在地层履盖压力下密度和硬度都得到增加，尽管在常压下其岩石具有较好的脆性，但由于其在履盖地层压力下致密性增强，所以深部的泥页岩和泥质砂岩具有塑脆性和硬塑性，这样就增加了牙轮钻头牙齿破碎的难度。同时在深部井段内，由于井深和钻井液密度的增加，会使钻井液桩具有较强的压持作用，从而使井底破碎的岩屑在压持作用下不易离开井底，这样牙轮钻头破碎出来的岩屑则会在井底形成垫层，达不到破碎的效率。所以在深井较深井段的钻井过程中，其机械钻速在众多因素的影响下很难提升，处于较低的速度，达不到应用的破碎效果。所以如何在深井较深井段提升机械钻速，使其具有高抗压强度和高研磨性缩短钻井周期这是当前钻井技术人员面对的难点问题。近年来，随着钻井技术的发展及实践经验，在这种深井进段高抗压强度和高研磨性的地层中，利用特殊设计的人造金刚石孕镶钻头和高速涡轮动和钻具组合在一起，提升钻井的参数，从而来提升深井地段的钻井速度，这种提升钻井速度的技术在实际应用中取得了非常好的效果，远远超出了牙轮钻头钻井的速度。
2.3 提高深井下部小直径井眼机械钻速
在215.9 mm井眼中，下完139.7 mm套管或177 mm套管后使用117.48 mm或149.23 mm鉆头钻进。在这种井段中钻进，小直径牙轮钻头的轴承寿命较短，若用小直径金刚石钻头，在有些地层的机械钻速也很慢，这都是深井小井眼钻井的难题。如果能提高小井眼井段的机械钻速，对深井钻井具有重要意义。由于许多小井眼钻井的配套技术（如钻头、动力钻具等）未完全过关，因此不仅钻速慢，而且成本也很高。再加上深部小井眼钻进，转速、扭矩、排量、钻压等都受到很大的限制。所以，解决适应深部小直径井眼使用的小尺寸钻头和动力工具等，是提高小直径井眼机械钻速的关键，如单牙轮钻头目前使用的还不错；小直径螺杆使用的也不错，但就是质量不稳定。
2.4 深井防斜打直技术
防斜打直技术，特别是山前高陡构造的防斜技术。深井因为井段长，如果方位不变，即使井斜不大，到底位移也会超标。井打斜了，给钻井工作本身也增加了不少困难，甚至造成严重事故。在斜井内，钻柱易靠在井壁的一侧，旋转时发生严重摩擦，在井斜突变井段钻柱发生弯曲易使钻柱磨损和折断，也可能造成井壁坍塌及键槽卡钻事故。对于采油工作来说，井斜过大会直接影响井下的分层开采，注水工作的正常进行，对抽油井也常引起油管和抽油杆的磨损和折断，甚至造成严重的井下事故。在长期的钻井工作中，通过对井斜事故的分析表明，在钻井过程中地质条件、钻具结构、钻进技术、操作技术和设备安装及质量等都会导致井斜的发生，所以需要我们采取及时、有效的预防措施。目前对防止井斜的技术措施主要有满眼钻具、钟摆钻具、复合钻进、吊打等，但这些技术并不十分成熟，都有其各自的局限性，所以其使用效果并不是十分明显。总的说来，控制井斜的方法通常采用有力的防斜钻具，以减小钻头上的增斜力，或增大减斜力，使井斜不超过一定允许范围又同时允许加大钻压以提高钻速。另外对于井斜的控制，还需要对井下地层的变化化规律进行有效的掌握，这样可以在特定条件下通过采取科学合理的钻进技术和措施来加强对井斜的控制，并确保取得良好的效果，所以应加强对先进技术的研究力度，并加强其在钻井过程中进行应用。
2.5 减小技术套管的磨损技术
技术套管在钻进过程中所起的作用十分明显，不仅要承受井喷时的内压力，而且在禁得住钻蛤的碰撞和磨损，所以其不仅要具有较高的抗压强度，同时还要具有抗冲击和磨损的能力。
套管磨损的主要形式为偏磨，偏磨后的套管横截面呈月牙型。一方面套管圆周上呈月牙型部位壁厚最薄，导致抗挤强度大大降低。在高地层压力作用下，如果设计的套管安全系数没有足够大，容易导致套管挤毁，造成钻井报废或局部井段报废。另一方面，偏磨套管在抗挤强度降低的同时其抗内压强度也随着降低。在井控及中途测试时，如果没有充分考虑到套管磨损的影响，可能造成严重后果。
3 结语
深井钻井速度和效率受到的影响的因素众多，通过上文的分析我们已有大致的了解，对于钻井效率的影响因素，大致可归纳如下几个方面：首先由于地质因素的影响，井身结构设计存在不合理的情况；其次部分井队由于设备及技术方面的问题使其对井深的变化无法适应；再次，在深井深部钻进过程中，由于缺乏机械能量或是地质岩石过硬而对钻井效率带来一定的影响；为了控制井斜的发生，利用小钻压吊打时也会导致钻井的效率受到影响；最后，井眼净化及钻井液性能等因素都会对钻井的效率带来一定的影响，所以在深井钻井过程中，需要我们针对以上诸多的影响因素进行注意，努力的提升钻井技术，提升钻井的效率，确保利用较短的钻井周期，打出高质量的油井。
参考文献
[1] 张东海，席继强，贾建明.国外钻井技术发展现状[J].断块油气田，2012（5）.
深井钻井技术管理办法 篇4
第一章 总则
1、宗旨
为强化深井的技术管理，为适应钻井走向市场，为提高经济效益提供有力保证，特制定本办法。
2、范围
本办法适用钻井一公司钻井工程技术管理。
3、实施依据
（1）钻井一公司钻井技术管理改革意见
（2）管理局钻井技术座谈会上《1999年钻井工作总结及2000年钻井工作安排》的报告
4、实施内容
对深井强化三级技术管理。增强技术监察力度，对深井和重点井技术实行科技监督科聘请钻井技术服务分公司进行有偿技术服务。
第二章：目标值
在2000年深井技术管理中，突出质量管理，突出经济效益，具体目标值如下：
1、固井质量：合格率100%；
2、井身质量：合格率100%；
3、钻井液质量：密度符合率95%以上；
4、取芯质量：收获率98%以上；
5、速度目标：深井机械钻速提高5%以上；
6、工程事故时率在1.5%以内；
7、无井喷失控；
8、钻井资料准确率100%。第三章：管理办法
深井的技术管理实行三级技术管理办法。
1、钻井队
① 负责钻前向全队职工进行设计交底，并严格执行钻井设计。② 负责钻前对设备进行全面检查、验收并试运转。
③ 负责校正天车、转盘和井口中心，最大偏差不大于20mm。④ 负责钻具、方钻杆的检查、丈量，并建立档案。⑤ 负责钻前的技术器材准备。
⑥ 负责钻前，按设计配制好钻井液，并预水化24小时。⑦ 负责执行井控的九项工作管理制度。⑧ 负责执行深井的有关技术管理规定。
⑨ 负责向上级主管部门汇报钻井生产情况。完井后，向公司 科技监督科上交钻井完井报告。⑩ 执行上级部门的有关规定。
2、钻井分公司
① 负责将深井的钻井设计发至钻井队。
② 负责钻前的钻井技术器材的准备工作。并向科技技术监督科上报技术器材计划。
③ 负责深井的钻前检查工作，认为合格后，申请科技监督科进行开钻检查。
④ 负责深井井控设备配套、安装、调试和试压工作。⑤ 对重点井盯井进行技术指导。对重点井关键工序聘请钻井技术服务分公司进行有偿技术服务，并签定服务合同。⑥ 负责实施深井的科研攻关、新技术推广和现场试验工作。⑦ 负责深井的复杂、事故处理工作，并及时向上级技术主管部门汇报，可根据情况聘请钻井技术服务分公司进行有偿事故处理服务。
⑧ 要定期对钻井过程进行检查、监督和考核。
⑨ 定期分析、总结分公司深井的技术管理工作和技术措施执行情况，并向上级管理部门汇报； ⑩ 对钻井队进行必要的业务培训。
3、科技技术监督科
① 参与深井钻井设计的初审工作。② 负责制定有关深井的技术措施
③ 负责制定公司深井钻井技术指标，分解并下达到钻井分公司，并监督考核钻井分公司技术指标完成情况。④ 负责深井的井下工具管理，严格井下工具质量。
⑤ 根据分公司的需要，制订使用深井公司的技器材计划，并掌握钻井技术器材使用。
⑥ 深井开钻前，必须有科技监督科检查合格后，方能开钻。并以书面形式，下开钻通知书。
⑦ 根据情况，决定是否聘请钻井技术服务分公司工程师到钻井现场进行有偿技术服务，并监督双方合同的执行。⑧ 根据情况，安排深井的科研攻关、新技术推广和现场试验工作。
深井钻井 篇5
关键词：塔里木油田,深井钻井,钻井提速,技术难点,对策
钻井速度直接影响油田开采进度, 对油田企业提高市场竞争力有着举足轻重的作用[1]。经探明, 塔里木油田深部油藏占我国油气资源储量的70%, 但是由于塔里木油田深部钻井速度慢[2], 如何有效的提高塔里木油田深井钻井速度是目前加速开采、降本增效的核心[3]。本文针对塔里木油田深井展开一系列的钻井提速技术研究, 对塔里木油田深井钻井提速存在的问题进行分析, 提出了相应的改善措施。
1 塔里木油田深井钻井提速问题分析
(1) 深井岩石致密、可钻性差。随着钻井深度的增加, 储层上覆压力也在不断增加, 因此深层岩石孔隙度变小, 渗透率降低, 该层位的岩石致密、岩石的研磨性变强, 可钻性降低[4]。表1为塔里木油田xx深部油藏不同井深下岩石力学性质。
通过表1中的数据可知, 塔里木油田xx深部油藏砂岩的抗压强度比较大, 其抗压强度随着井深的增加而增加, 并且其抗压强度已经超过了PDC钻头的极限值 (124 MPa) 。同时, 根据表1中的数据知道, 随着井深的增加, 岩石的硬度、研磨性、抗剪切强度等参数均呈现增加的趋势。
(2) 深井井底静止温度较高。常规油藏中的地温梯度为2.7℃/100 m, 井底静止温度T与地面温度t和井深H之间攒在一定的关系, 关系式为:T=t+2.7H。地面温度采用20℃, 因此超过5 km的井深井下静止温度高达155℃, 此时井下静止温度将导致钻具和钻井液性能损坏。如果静止温度过高, 会加快钻具辅件老化, 降低钻井液粘度及流变性, 最终降低钻井液的携岩能力, 影响最终的钻速。
(3) 深井钻头加压难度大。钻井过程中, 随着井深的增加, 钻柱容易弯曲变形, 从而导致深井钻头加压难度增大, 严重影响了钻速;同时对于大斜度井, 为了预防钻井中发生井斜, 常常采用轻压吊打法, 这种方法严重降低了钻速。
(4) 深井油藏结构复杂多变。塔里木油田深部油藏地层油藏结构复杂多变, 加大了钻井难度, 从而井底钻速。钻井过程中常会遇到断层、油藏斜度大等情况, 与此同时还存在泥砂岩、页岩等共存的现象, 导致钻井中容易发生卡钻事故, 严重降低钻速。
2 塔里木油田深井提速技术研究
(1) 高温直螺杆+PDC钻头深井提速技术。常规直螺杆耐温低于120℃, 在进行深井钻井过程中, 由于储层温度高, 会导致直螺杆发生变形, 影响钻速。高温直螺杆耐温高于120℃, 其主要工作原理是在延伸螺杆的基础上增加了其时长, 从而提高PDC钻头的钻进速度。
(2) 涡轮钻具+金刚石钻头深井提速技术。涡轮钻具+金刚石钻头深井提速技术原理为钻井液推动涡轮钻具的叶片旋转, 从而带动金刚石钻头击碎岩石, 当钻井液的排出量达到一定值时, 会促使输出转矩和速度之间的转化。涡轮钻具+金刚石钻头技术耐温性非常好, 而且钻进时长高到千小时。根据涡轮钻具的旋转速度, 涡轮钻具+金刚石钻头技术可分为高速涡轮钻具+金刚石钻头深井提速技术和低速涡轮钻具+金刚石钻头深井提速技术。在钻井过程中, 根据油藏岩石物性选择不同的涡轮钻具, 能够有效提高钻速。
(3) 牙轮钻头深井提速技术。牙轮钻头在钻井中使用频率较高, 其钻头上按照一定的排列方式布满了切削齿, 该钻头的受力较大, 耐磨性能好, 同时切削齿的材质选用碳化钨材料, 并对其刀具的排列分布进行改造, 提高了牙轮钻头的使用耐磨性和钻井精度。牙轮钻头深井提速技术在塔里木油田xx深部油藏二叠系和三叠系中的应用结果显示, 牙轮钻头深井提速技术可将钻速由3.4 m/h提升到4.2 m/h, 钻速提高率达到了24%。
(4) PDC钻头深井提速技术。PDC钻头具有成本低、排量大、钻速快、钻压低、小扭矩等优势, 因此备受钻井施工作业人员的喜欢。PDC钻头具有较强的耐磨性和硬度, 在钻井中抗冲击能力强, 且不容易破碎。但是PDC钻头的热稳定性差, 导致其脆性强。PDC钻头深井提速技术采用的是改进后的PDC钻头, 改进后的PDC钻头主要是对常规PDC钻头进行刚体硬化处理技术、稳定切割技术和复合贴合技术等, PDC钻头深井提速技术能够有效提高钻速。
3 塔里木油田深井钻井提速对策
(1) 塔里木油田井身结构的设计。1井身结构设计过程中, 套管的层数设计至关重要, 套管层数设计主要参考储层压力层位和储层的地质特征。同时, 井眼宽度设计也不能缺少, 井眼宽度过小容易导致下套管过程中套管下入不顺利, 因此为了提高钻速, 就必须增加井眼宽度。2套管的规格型号都应该符合国家标准 (API标准) , 套管规格型号不同会增加钻井过程的工作量, 同时还能减少设备的数量, 提高钻井效率和钻速。
(2) 改性钻井液及耐温型药剂体系的应用。钻井液对于钻井非常重要, 而且目前钻井用钻井液的种类也非常多, 根据钻井层位的不同选择的钻井液不同。塔里木油田深部储层钻井过程中, 储层温度异常高, 在高温条件下会对钻井液的粘度和流变性等造成严重影响, 同时钻井液的稳定性也会受到很大影响。所以, 为了能够保证钻井的顺利进行及提高钻井效率和钻速, 应在塔里木油田深井钻井中采用改性钻井液, 提高钻井液的耐温性和稳定性。
钻井过程中粘土矿物主要是钻井液中的造浆材料, 其在高温条件下容易造成属性的改变, 当塔里木油田深部储层温度高达500℃时, 钻井液中的粘土矿物结构就会发生变化, 在高温条件下会反应生成其他的物质, 导致钻井液性能失效, 严重降低了钻井速度。因此, 塔里木油田深井钻井用耐温型药剂体系的研发和应用很有必要。塔里木油田深井钻井用耐温型药剂体系必须达到两个要求, 那就是耐温和性能稳定, 因此在塔里木油田深井钻井用耐温型药剂体系筛选和性能评价过程中, 对体系的耐温性能和稳定性评价很有必要。因此, 塔里木油田深井钻井用耐温型药剂体系的研发和应用对提高钻速意义重大。
4 结论
(1) 塔里木油田深井钻井提速技术必须考虑深井岩石致密、可钻性差, 井底静止温度较高, 钻头加压难度大, 油藏结构复杂多变等问题, 因此塔里木油田深井提速主要采用高温直螺杆+PDC钻头深井提速技术、涡轮钻具+金刚石钻头深井提速技术、牙轮钻头深井提速技术和PDC钻头深井提速技术。
(2) 塔里木油田深井钻井提速对策主要是采用井身结构的设计和改性钻井液以及耐温型药剂体系的应用。
参考文献
[1]宋建伟, 何世明, 龙平, 等.国内深井钻井提速技术难点分析及对策[J].西部探矿工程, 2013 (12) :12~14.
[2]张金成, 张东清, 张新军, 等.元坝地区超深井钻井提速难点与技术对策[J].石油钻探技术, 2011 (6) :23~25.
[3]宋泓钢.国内深井钻井提速技术难点分析及对策研究[J].化学工程与装备, 2015 (2) :55~57.