影响水平井钻井速度的因素及提速技术探析

影响水平井钻井速度的因素及提速技术探析

陈立坡

中原石油工程有限公司钻井一公司50707钻井队，河南濮阳457100

摘要：在油气田开发的过程中，钻井工程是一个重要的手段和环节，投入高、风险大、技术密集，投资占勘探开发的50%以上。钻井速度直接影响油气田开发的效益，但近年来水平井钻井施工中遇到了很多复杂情况，影响了工程进度和钻井效益，为了改善钻井质量、提高钻井效率、防止钻井安全事故和获得更大的经济利益，对水平井的钻井速度提出了更高的要求。

关键词：水井平；钻进速度；影响因素；提速措施

对于油气的勘探开发,钻井工程是一个重要手段和环节,其特点是投入高、技术密集且风险大,约占到了勘探开发投资的一半以上。随着水平井技术的逐步发展,水平井钻井技术有了很大的提高,钻井速度直接影响到了油气勘探开发的效益,为获得更好的经济效益就需要对水平井的施工提出更高的要求。提高水平井的钻井速度可以缩短钻井周期、降低成本和保障施工安全，对提高钻井效率和降低油气田开发成本有重要的意义。各钻井公司在施工的过程中都在积极地总结经验教训，采用新技术，探索新理论，保证水平井钻井速度的不断提升。

一、水平井钻井速度影响因素

1、储层地质情况对钻井速度的影响。地下油气储层的压实程度直接影响水平井钻井速度，如果地下储层埋藏的深度较大，相应的压实程度就会提升，地层岩性比较坚硬则会使钻井速度减慢。地下储层不断抬升以及地质板块构造的不断运行等也会提高压实程度，使地下储层可钻性变弱。由于所在的环境不同，地下油气储层的可钻性会存在着较大差异，砾岩储层会比砂泥岩油气储层的钻进性能差，因为地层中的砾石不易被破坏掉，岩石的分布也不是十分的均匀，采用牙轮钻头进行钻井施工作业，当进入到该地层区段中，钻井速度会变慢。如果位于砂岩或泥岩地层当中，同样采用相同的钻头，在同样的地层埋藏深度条件下，钻进速度就会显著的提高。

2、钻井液性能对钻井速度的影响。钻井液是钻井施工中不可缺少的重要物资，会对钻井速度形成很大的影响。所以，在进行钻井液性能体系选取时，应该充分考虑到钻井的实际情况，钻井液具备的性能决定着钻井施工作业能否顺利进行，必须要选用地层适应性好的钻井液。选用的钻井液如果不能满足水平井钻井施工对于携砂能力的要求，井眼就无法得到有效的清洗处理，井壁的稳定性就不能得到有效的保证。钻井液具备的润滑性能不好会影响到钻头的钻进速度，情况严重时会产生掉块、缩径以及井塌的事故，造成无法挽回的经济损失。

3、钻井工具对钻井速度的影响。正确地选用钻井工具可以提高水平井钻井速度，由于时常会面对较为复杂的地质情况，选用的钻头应该拥用很好的密封性，可以具备较长的使用时间，可以承受地下岩石施工的反冲力，不同规格型号和品牌的钻头对于油气储层的适应性有着很大的不同，钻头的材质和加工制造水平等都会对钻进速度造成影响。利用三牙轮钻头在进行水平井钻井施工时，可以较方便的实现定向和增斜，但是该种钻的使用寿命较短，起下钻头的频次较多，影响着钻井工期。PDC钻头具有很快的钻进速度，降斜、增斜能力相对较差，工具面浮动的范围较大，会对钻压造成较大的影响，会产生较为严重的托压问题。钻井螺杆也会对水平井钻井施工造成较大的影响，由于水平井需要造斜、稳斜、增斜和水平段调整等钻井工序，必须采用性能先进的螺杆实现复合钻进施工，螺杆具备的弯度性能决定着其造斜能力，造斜能力强可以有效地减少滑动钻井的进尺，与此同时，钻井螺杆具备的使用寿命也影响着水平钻井的速度。

二、提高水平井钻井速度技术措施

1、建立科学完善的钻井工程管理体系。水平井钻井作业需要较高的施工技术，会利用到性能先进的钻井工具和测量仪器，必须要建立科学完善的钻井工程管理体系。钻井施工工序、钻井作业人员的技能水平直接影响着钻井质量和速度，水平井钻井作业应该选用技术水平较高的操作人员，并对钻井工序进行合理的设计，保证钻井工序实现科学的搭接，在钻井作业之前做好技术交底工作，由专业的工程技术人员到钻井作业现场进行技术指导，对地下油气储层的特点进行分析。钻井所需要的各种设备和材料应该准备好，避免对钻井进度造成不利的影响。做好安全风险防控工作，防止出现安全事故，制定出安全技术措施，避免操作人员在钻井过程中出现伤亡。加强对钻井机械设备的管理，定期进行检查，对于发现的安全问题应该及时制定出整改措施，并保证整改措施落实到位，还应该按着规定进行系统、全面的维护保养，保证在水平井钻井施工过程中机械设备可以正常运转。

2、做好井眼轨迹控制，改进井身结构。应该对井身结构进行改进和优化，可以有效的缩短钻井作业时间，防止出现钻井安全事故，使井眼轨迹处于平滑状态，造斜角度满足设计要求，可以有效地减小钻井过程中的摩擦阻力。尽量采用复合钻井施工技术，充分发挥出PDC钻头的优势，有效地解决快速入靶阶段出现的问题，井身结构的改进和优化应该充分结合地下储层的应力和岩性，对井壁稳定程度和地层结构进行分析，从而更好地对地层的可钻性能进行了解。水平井钻井施工作业主要分为直井段、斜井段和水平井段，井眼轨迹控制的关键在于斜井段和水平段，做好井眼轨迹的控制工作，制定详细的井眼轨迹控制方案，避免形成较大的狗腿度，使井眼保持很好的平整度。钻井形成的井眼轨迹和原设计会存在着一定的偏差，应该保证留有足够的调整空间，可以避免产生过多的起下钻具次数，提高钻井速度和效率。

3、对钻井液性能进行优化。水平井钻井速度受钻井液性能的影响较大，钻井液内的固相成分较多而且粘度比较大，钻井速度就会下降，因此必须要对钻井液性能进行优化和改进，高性能的钻井液可以对地下油气储层进行很好的保护，对井眼进行有效的清洁处理，防止井壁坍塌，降低钻头工具产生泥包的机率，更好地保证钻井作业的安全。

4、使用钻井新技术

（1）套管钻井技术。随着新材料、新技术和电子科技的发展，用套管代替钻杆实现钻头的旋转与钻进，实现钻井和下套管作业同时进行，钻头在套管内通过钢丝绳进行投捞，套管钻井是单方向地钻入地层，省去起下钻环节，完钻即可固井。套管钻井节省了钻杆和钻铤的费用，消除了因起下钻带来的抽汲作业和激动压力，改善了井控质量，减少井涌的发生；还可以减小钻机的尺寸，易于搬迁和操作，减少劳动强度和搬迁费用，据国外钻井公司统计，套管钻井可以节约钻时30%左右。

（2）欠平衡钻井。欠平衡钻井是上世纪90年代发展起来的一项新技术，可以大幅度提高水平井的产量和提高钻井速度。欠平衡钻井是在钻井过程中使井内液柱压力低于地层空隙压力的钻井方法，利用自然或人工的方法在可控的条件下使钻井液的压力略低于要钻的地层压力，用旋转防喷器控制井口的方法钻井，在井筒内形成负压，地层流体可以进入井内，井壁是否稳定和井口控制是保证欠平衡钻井成功的关键。通常情况下欠平衡钻井要比常规钻井有更高的钻速，尤其是在水平井段钻进时，可大大减少钻进时间，延长钻头寿命，提高钻井时效。

钻井施工作业存在着较大的风险，需要的技术含量较高，并且需要大量的资金作为保障，钻井环节占到整个油气资源勘探开发投资50%左右。钻井速度决定着钻井企业的经济利润和作业进度，尤其是进行水平井施工过程中，经常会出现很多复杂的问题，对钻井速度和效率产生很大的影响。随着水平井钻井技术应用增多，对于提高水平井钻井速度、保证企业的经济效益。

参考文献：

[1]李传华.长庆苏里格气田水平井快速钻井技术研究与应用[D]．西安石油大学.2016.

[2]郭海州，罗立横.提高水平井钻井速度的认识与实践[J]．石油科技论坛，2017（3）：40-43.

[3]赵彦彬，宴丽，李龙.探讨如何提高水平井钻井提速技术[J]．国石油和化工标准与质量，2016（6）：85