浅析西北区块深井钻井提速技术

孙乾坤

摘 要：新疆西北区块已成为油气勘探开发的重点，但是由于部署的都是深井和超深井，因此鉆井周期长，成本高。本文针对以往在西北区块钻井过程中遇到的难题进行了分析研究，对井身结构、钻井工艺、钻井液等方面进行了论述和优化，为今后西北区块深井超深井钻井提速提供一定的借鉴。

关键词：西北区块;深井;钻井提速;优化

新疆西北区块是最近几年油气勘探开发的重点，由于其油气资源埋藏较深，因此部署了大量的深井和超深井。该区块的目的层属于碳酸盐岩地层，并且存在高温高压等特点，同时所钻遇的地层情况复杂，因此在钻井过程中经常会遇到井漏、井塌、缩径等问题，进而导致钻井周期长，钻井成本高的问题。因此对于西北区块深井钻井提速问题进行研究是有重要意义的，总结分析以往钻井过程中的施工经验，针对性的制定科学的技术措施，有利于今后钻井效率的提升。

1 井身结构设计优化

通过对前期所钻井进行总结分析和对地质条件的进一步认识，较为准确的获得了一般地层压力系数，其中对于奥陶系地层顶部为风化壳，地层稳定性差，容易坍塌掉块，所以在进行下步钻进作业时必须将其封固。由此采用三开井身结构来解决目的层为三叠系的油藏，而采用四开井身结构来解决目的层为奥陶系的油藏。

随着钻井液技术的不断提高，井壁稳定技术得到了很大发展，如桑塔木组的脆性泥岩遇水后容易导致井壁坍塌掉块，而采用强抑制性的甲氨基聚磺泥浆后，井径扩大率显著下降，并且无卡阻事件的发生。同时，随钻堵漏技术也得到了快速发展，如采用桥浆与低密度膨胀堵漏钻井液，有效克服了奥陶系地层的漏失难题。因此，在这两种技术进步的基础上，上述的三开井身结构优化为了二开井身结构，上述的四开井身结构优化为了三开井身结构，由此可进一步提高机械钻速，缩短钻井周期。

2 提高机械钻速技术

目前国内外提高深井超深井机械钻速的研究重点主要为PDC钻头+动力钻具复合钻井技术、涡轮钻具复合钻井技术、旋冲钻井技术、欠平衡钻井技术、导向钻井技术等。

钻头在深井超深井钻井中占有极为重要的地位，钻头性能的优劣对提高钻井速度，缩短钻井周期有直接影响。针对深井超深井所钻遇的不同地层岩性，钻头类型选择是否合理决定了钻头的使用效果，最终会体现在机械钻速的快慢。目前，西北区块现已全面推广使用了PDC钻头，同时针对深井的各种特点，优选了抗高温、抗研磨、抗冲击的金刚石复合片，并且对钻头的结构进行了设计优化，研发了“狮虎兽”等针对性的钻头。

目前，复合钻井技术对于提高深井超深井机械钻速带来了一定优势。PDC钻头+螺杆复合钻进技术。PDC钻头的破岩原理是切削破碎地层，并且其切削速度与其转速成正比。在钻进过程中，转盘转速较低，因此仅仅依靠转盘的转速很难发挥出PDC钻头的优势，而利用螺杆钻具的高转速则可以为PDC钻头提供充足的转速保证，进而提高了其钻井速度。在新疆西北区块，针对不同的地层选择不同的底部钻具组合，如在钻进三叠系以上地层时，优选5刀翼钢体PDC钻头，并配合中速动力钻具进行钻进，相对于原始的钟摆钻具组合，机械钻速大幅提高，由原来的5m/h提高至近20m/h。而针对奥陶系地层，优选5刀翼胎体PDC钻头，并配合抗高温大扭矩动力钻具，机械钻速也有很大的提高，由原来的2m/h增加至4.5m/h。

旋冲钻井技术是在普通旋转钻进的基础上，在钻头上部安装一个液动冲击器，将泥浆压力能转变为高频冲击能，使得钻头在一定钻压下随钻柱旋转的同时，受到冲击器高频冲击力的作用，在旋转和冲击共同作用下破碎岩石，提高破岩效率。在使用该技术后，机械钻速提高了将近100%。高压喷射钻井技术，为了进一步满足和提高井下螺杆的工作效率，以及提高水力喷射破岩和井眼清洁度。在新疆西北区块钻井过程中，采用了5寸半非标钻杆，其水眼直径增加了1/3，进而导致了钻头处水功率的大幅提高，同时钻井液的喷射速度也增大1/2，而这种技术需要配备耐高压的钻井泵和循环管线，在此基础上，机械钻速由原来的基础上提高了60%。

3 深井钻井液技术

钻井液体积的变化决定了钻井液的密度特性，而温度和压力都会对体积产生一定的影响。温度对体积的主要影响为膨胀性，而压力对体积的主要影响为压缩性。在深井超深井钻井中，高温高压为共同存在的条件，温度的变化对水基钻井液密度的影响大于压力变化的影响，温度、压力共同升高的条件下，钻井液密度是逐渐降低的。

不同类型的钻井液，其流变性能的变化随着温度、压力的变化不同。对于温度参数来说，当温度升高时，钻井液的塑性粘度和动切力都会迅速降低。对于压力参数来说，随着压力的升高，泥浆的动切力增大，塑性粘度变化并不明显。

4 发展趋势分析

①目前在西北区块应用的钻井新技术基本被证明对提高钻井速度具有良好的效果，所以应在此基础上进一步大力发展和应用新技术、新工艺、新工具。并针对西北区块的地层特点进行优化改进，使其更具有针对性;

②降低钻井新技术带来的未知风险。对于各种新技术的应用，在没有成熟的使用经验前会遇到各种问题，因此在加大对钻井新技术应用过程中出现的问题攻关;

③加强成熟技术的集成配套，形成规范化的深井超深井钻井技术。对在西北区块已钻的深井超深井进行经验总结分析，形成该地区深井超深井钻井技术规范，并为下部新技术在该区块的推广应用打下基础。

5 结论

西北区块已成为今后油气勘探开发的重点，深井钻井过程中面临的各种困难和问题是制约其开发成本的关键，因此对于西北区块部署的深井和超深井钻井提速是亟待解决的瓶颈，本文通过对井身结构、钻井工艺等方面进行探讨，为今后该区块优快钻井提供一定的参考。

参考文献：

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