深井钻完井施工难点与技术对策浅析

杨远鑫

摘要：深井钻完井施工具有机械钻速低、事故复杂多、固井质量差、钻井周期长等特点，在对深井钻完井施工中钻遇地层压力、研磨性、地层温度和固井质量等方面难点分析基础上，提出了在设备配套、井身优化、钻井液和完井方面相应的对策，对提高深井钻完井施工效率和质量具有一定的意义。

关键词：深井施工;技术难点;对策

随着油气勘探的不断深入，在我国的各个大油田深井的钻井规模和数量在逐年增多，积极攻关防斜打快技术、钻具组合优化技术、钻头优选及钻井参数优化技术，以及自动化钻井技术，使我国的深井钻井的平均井深逐年增加，平均机械钻速也在逐年升高，取得了一定的成果，但是与国外先进的钻井技术水平还存在一定的差距，还需要进一步攻关。

1 深井钻完井施工的难点分析

多年的深井钻井技术攻关和现场实践使我们深刻的认识到，深井钻井与浅层井钻井、中深井钻井存在非常大的差别，随着井深不断地增加，其施工的难点逐渐凸显，深井钻井施工主要存在以下几个方面的难点。

1.1 钻遇压力层系多

对于一口7000m的深井来说，会从新地层到老地层逐渐加深钻进，在这一钻进过程中，由于地层形成时期的地层压力不同，会钻遇从压力系数为0.8到2.2的多套压力层系，地层压力层系的增多，会使在同一井身结构下存在喷漏同层，这样就会极大地增加深井钻井施工的难度，甚至会发生有发生井喷的风险。

1.2 地层研磨性强

深井钻井不是皮下注射，钻遇的地层会越来越古老，在这些古老的地层中，存在硬性的泥岩地层、研磨性强、石英含量高的火山岩地层和一些花岗岩等基岩地层，这些地层的研磨性非常强，限制了PDC钻头的使用，在遇到这些地层的时候只能使用牙轮钻头进行钻进，，行程钻速特别低，严重地影响了施工效率。

1.3 井底温度高

随着井深不断增加，井底的温度不断升高，例如松辽盆地的地温梯度为4度/100m，对于该盆地的5000m的深井来说，井底的温度就达到200℃，这么高的井底稳定给钻井液的稳定性提出了非常高的要求，同时高温度也限制了井下仪器和工具的应用，使钻井效率受到限制。

1.4 循环压力高

在井深不断增加大情况，钻井循环系统的施工压力不断增大，使地面循环系统难以承受高泵压的施工，不得已而降低施工排量，这样就会影响水力参数作用的发挥，同时也会使钻井携岩效果变差，为井下安全埋下隐患。

1.4 固井质量差

深井由于裸眼井段比较长，因此会造成同一个裸眼井段存在不同的压力层系，给固井水泥浆密度优化带来困难，而且固井中循环压力高、顶替效率低，同时由于井底的温度高，造成水泥浆稠化时间不正常，水泥石的强度变低，硬度变差，因此会影响到固井质量。

2 提高深井钻完井施工效率对策

虽然深井钻井施工存在非常多的施工难点，但是通过科研攻关与现场施工实践，还是取得了非常好地施工效果。

2.1 井身结构优化设计，提高施工效率

要想实现深井的提速、体质和提效，降低深井钻井施工成本，就要从井身结构优化设计入手，在进行井身结构优化设计的时候，就要根据不同区块的地质特点、压力层系特点和岩性特点，提出有针对性的套管层次和钻头尺寸想配合，这样才能提高深井的施工效率。例如在松辽盆地的深井井深结果优化设计中，根据不同区块地层岩性、可钻性和研磨性特点，分井型对不同区块的直井、定向井和水平井井身结构进行优化设计，形成了不同区块、不同井型的深井井身结构设计模版，在这一设计模版中对不同区块的井身结构开次、深度和层位都进行了固化，为深井提高施工效率奠定了坚实的基础。

2.2 加强设备改造，实现高压钻井

对于深部地层钻速慢的难题，在对破岩效率的主要工具钻头进行个性化设计的同时，还要对钻井施工参数进行优化，主要是强化施工中的钻压、转速和钻井排量。对于钻井排量来说，要实现循环压力35兆帕以上的钻井施工，就要对对面循环系统设备进行改造与升级，保证实现高压喷射钻井，极大地发挥水力参数的作用，提高深部地层的机械钻速和单只钻头进尺，提高行程钻速。

2.3 应用提速工具，拓展PDC钻头应用空间

深井钻井效率的一个非常大的影响因素就是有些深部研磨性强的地层限制了PDC钻头的应用，这也是广大科技人员研究的重点。在近些年来深井钻井速度和PDC钻头应用空间得到拓展，主要得益于涡轮钻具的使用和液动旋冲工具的使用，特别是旋冲工具能够解决PDC钻头的黏滑问题，使有些研磨性强的地层也能够使用PDC钻头，提高了机械钻速和钻井效率。

2.4 应用抗高温钻井液体系

钻井液是钻井工程中不可缺少的血液，钻井液性能的好坏直接关系到钻井工程的成败。特别是在深井钻井施工过程中，井底温度特別高，如果钻井液的抗高温性能不佳，那么就会影响钻井液的流变性能和抑制性能，引起井壁失稳坍塌，所以深井对钻井液的抗高温性能提出了非常高的要求。比如大庆油田为了解决钻井液的抗高温性能，经过多年的室内研究与现场试验，成功研制了抗220度的高温水基钻井液，现场应用20余口井，效果良好。

2.5 提高固井质量对策

在固井施工前，对深井施工中所测得的地质压力和孔隙压力情况进行，为水泥浆体系密度的优化提供先决条件。对井底温度波动极其敏感的井可采用计算机模拟来建立井下温度分布数学模型，模拟注水泥条件下或钻井循环过程中井下循环温度分布。固井作业前充分循环钻井液并调整好性能，在保证井下稳定、满足携砂的条件下，尽可能降低钻井液的流变性和屈服强度，以达到提高顶替效率的要求;选择最优顶替排量，设计最佳扶正器数量及位置，使用优质冲洗液和隔离液。

3 结论与建议

在深井钻完井方面广大科技人员经过不断地努力攻关，在钻井速度和固井质量方面虽然取得了一些成绩，但是有些地层的PDC钻头使用仍然受到限制，还不能很好地满足深井钻井的需求，因此在下步的工作中要推广成熟的深井钻井提速、提质、提效配套技术的同时，还有联合钻头厂家和科研院所持续对深部地层PDC钻头使用进行攻关，力争有所突破，为深井提速提供技术支持。

参考文献：

[1] 于文平.我国深井钻井技术发展的难点及对策[J].中外能源，2010，15（9）：52-55.

[2]杨智光.大庆油田钻井完井技术新进展及发展建议[J].石油钻探技术，2016，44（6）：1-10.