海上表层快钻技术及管理探索

廖勇 王庆

中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300459

引言

自从进入新世纪以来，各个行业的市场形势都是千变万化，技术与管理在各个行业、各个领域发展中发挥的作用也更加明显，石油企业是重要的能源企业，肩负着进一步提高石油勘探开采效率，加大石油开发力度的重任，而新能源的不断开发对于当前的石油企业来说，也会造成一定冲击，所以，石油企业只有加强石油开发的成本控制，并有效研究改进钻完井应用技术和管理策略，借此获取石油开发的最大效益，才能更好地开拓市场，健康发展。

1 表层钻井技术难点及风险分析

1.1 轨迹控制困难

以某海上平台举例，该平台为4桩腿平台，具备13个井口，各个井口之间的距离2.2m×2m，因井口之间的距离较为接近，所以要尽快对井眼进行分离，避免出现碰撞事故[1]。为了保证两个有限的油田能够得到有限开发，且能够实现在开发的过程中进行调整，需要进行表层造斜工作，通过每隔30m以此3°的造斜过程，至造斜角度为60°为止，良好的造斜工作能够使得下一井段的延伸轨迹得到保障。

1.2 井壁稳定性差、易卡钻

表层钻井技术的特点因为古河道发育问题，使其具备胶结疏松的特点，在700~890m的井段沙砾岩层的发育程度比较普遍，且该区域的底层较为薄弱，容易发生漏失和坍塌的情况，非常容易在钻探过程中出现卡钻的情况[2]。

1.3 井眼清洁难度相对较大

该油井的13口钻井井口中有超过10座井口深度大约为950m，剩余的井口井深大约为1500m，这个油井所在的地层岩性主要以泥岩为主，这种岩石结构通常具备较差的稳定性，特别容易水化，因此在前期的钻探过程中通过直径300m左右的井眼在钻井过程中常常会出现泥饼，泥球的情况，大大提高了钻井难度，常常会出现起钻困难的情况，并且还可能出现沙砾岩发育井垮塌的情况，很难保证井眼的清洁[3]。

附近平台也常常出现卡钻的事故，通过对已经存在的临近钻井平台的数据分析显示，这个区域的表层钻井效率一直不高，且钻井周期跨度非常大。

2 表层钻井提效技术措施

2.1 优化井身结构及钻具组合

2.1.1 为提升和优化井深结构，通过将井眼从444优化到406，有效降低表层裸眼暴露面积实现了降低井眼坍塌率的效果，并且能够在机械效能较低的情况下，凸显了小钻头的ROP钻井能力，这使得钻井的效率和质量得到了较大的提高[4]。

2.1.2 为了实现钻进速度的提高，本案例通过采用IADC115的铣齿牙轮钻头来提升钻头的钻进能力，通过高斜率电动机来保证浅层造斜率，可以通过对钻具的进行不同的组合，最终实现了钻井速度的提高，在进行钻具组合的时候，应当依据地质情况以及钻井平台的具体情况进行组合试验，以选择最佳的组合方式提升钻井效率。

2.2.2 井眼清洁措施。因该钻井平台所处的地域为巨厚泥岩，因此使得在钻井过程中会出现成岩性能不高的情况，并且该地段非常容易出现易水化分散的特点[5]。与此同时，该地区表层井段在与古河道发育底层或者沙砾岩进行接触时容易出现垮塌，为了解决这种问题需要采用稠搬土浆和海水的组合在辅助钻井过程，这个过程相比较传统的海水与胍胶的组合作为钻进清洁井眼泥浆的作业方案。通过反复的测试得出的结果表明，通过采用海水拌土浆的方法有效改进，实现了钻井参数的提高和扩大井径的效果，实现了安全环保，快速钻进的效果目标。

2.2.3 井眼轨迹控制措施。在钻井时，需要对钻井速度和钻井成本进行有效的控制，以实现较好的钻井质量。而影响钻井速度和成本的主要因素是钻井参数，钻井参数中的水利参数是进行钻井参数优化的重要指标。在进行油田钻井时，通过对钻井参数和井眼清洁度的控制能够较好的提升钻井参数[6]。在进行定向钻探的过程中，如果钻速出现了较为明显的降低，则可以判定钻头遇见了沙砾层，如果在继续钻进的过程中出现扭矩的大幅波动，则可以通过降低钻井参数来避免出现坍塌引发的井下事故。

3 表面化快速钻井技术的具体工程应用

为了说明表层快钻技术的优势，以A油田作为例子，该油田具备较为复杂的地质特征，为了提升快钻技术的整体质量和效率，针对该油田进行了井身结构以及牙轮钻头的改造，通过采用新型海水聚合物钻井液体系，通过一套以上的技术设备以及相关的材料形成了一套效率较高的快钻井技术，不仅有效提升了井下作业的安全而且对钻井效率的提升远远超过传统钻井效率。使得该油田有效的控制和成本降低了油井结构的建造周期。

3.1 Z.2新型海水聚合物表面层深钻工艺

通过对A油田进行地质勘测发现其具备可钻性较好的绿色泥岩，缺陷是在对这种地质结构进行钻探的过程中，可能会出现膨胀泥球以及缩径的情况，当钻井所需要的套管在不断深入的过程中，使得经验的清洁过程获得了较大的难度，所以在依照传统的钻井技术基础上采用交联淀粉以及纤维素和聚合醇来对营业员进行抑制调整措施，有效缓解了缩径问题对井壁起到了有效的固定作用[7]。

通过表层钻井技术开展油田施工的过程中要注意以下几个方面：①在掘进的上段采用海水钻机，通过不断灌注土浆来完成岩屑的携带作用。②当转型过程中遇到疏松黄沙段，为了保证砂岩的稳定性，使用海水般土浆钻井液体系以改善井液的状态，通过提升漏斗新度来提升悬浮钻屑能力，通过补充纤维素制剂来缓解滤液的流失，使得井壁的稳定性得到了保证。③在进入最后阶段的角尾组钻井过程中，要对般土含量进行有效的控制，实现对钻屑的水化分散作用。通过向井筒中灌注聚合醇来缓解润滑作用，为了保证钻井液入侵井筒，应当在井筒内部置入胶体颗粒，最终实现泥页岩水化的目标。在使用聚合醇的过程中，其能够有效地对角尾组的泥页岩的水化缩进进行有效的控制，并保证了钻井液体系的润滑功能，使得泥页岩的抑制性平衡达到了较好的平衡水平，有效阻止了钻屑最终形成泥球的可能性，使得钻井过程中的造斜效率得到了较大的提升。

因钻井液在通过以上调整之后得到了较好的优化作用，使得井口内的含沙量得到了有效的控制，这对钻头的充实产生了抑制作用，较好地保护了钻头。通过对井口内充入FLOTRO和PAC-LV等浓度较高的制剂来使其成为钻井液体系，并有效降低了其滤矢量，井壁由此得到了较好的固定，保证了后续钻探工作的有效开展以及套管的推进效率。传统的钻探过程中因为依赖钻井液所以导致钻井液体系成本一直居高不下，为了实现上述文章内提到的各类功能就需要对钻井液体系进行有效的选择。当钻探至易水化泥井岩的部分时，应当使用海水般土浆钻井液体系来开展钻探工作，给泥页岩相应的水化时间，有效地避免了岩屑出现泥球的可能性，这回让井眼保持较好的清洁水平。在针对易缩颈的泥岩底层时，要通过聚合醇来实现井壁的固定作用，以此来改善井筒的缩径程度。在针对疏松砂岩的地质情况时，要改善流变性而使得井筒受到的冲刷程度不断降低，来提升井壁的稳固性。在针对渗透性强的砂岩层地质结构，通过加入降滤药剂来转化钻井液称为聚合物，这能够有效降低滤矢量，防止出现因为地形缺陷导致的沉沙卡钻问题。通过保持井眼的清洁环境，来提升钻井液体系的润滑性，缓解钻具因滑动产生的摩阻，提升定向造斜的效果。

3.2 对钻具进行优化

钻具优化后应当具有以下属性。首先，能够通过加重钻杆来替代钻挺，在钻井液滤失数量严重的情况下，降低钻具和地层的接触幅度，来抑制滑动产生的摩擦阻力，避免出现卡钻的情况出现，有效提升了钻井效率。其次，能够有效降低钻具的强度，以提升下钻时可能产生的划眼现象，避免出现多余的井眼。再次，能够有效的提升输出扭矩，在进行钻探的过程中能够使得钻具克服反扭矩，提升钻进效率，避免马达钻具出现意外情况。在进行扶正器的选择过程中，应当依据油井的实际情况来进行选择，要对降斜以及扭方位进行预测评估，以提升表层钻井作业的整体质量和效率。

3.3 使用高精度随钻测量工具

为了提高测斜率、保证钻井时效，提出使用地面双解码系统，在使用RRKW系统的同时增加1套BCPM系统。第1套系统对脉冲信号解码，第2套系统对泥浆泵高低频噪音进行过滤处理。在使用双解码系统后，一次测斜成功率达到99.5滑动造斜时可以及时参考工具面数据，在提高作业时效的同时也提高了井眼轨迹控制的精度；同时在高排量4500L/min下，此工具的井下使用时间可长达120h，较前期工具使用时间多一倍，能够满足两口井表层作业需求。

4 快速钻井精准管理措施

要实现快速钻井的精准管理，需要通过以下措施来进行。首先，应当由企业向员工对钻探过程中可能出现的风险进行宣讲，以此来提升钻井员工的警惕性，起到明确岗位职责的作用，避免出现安全事故，在钻探的过程中，应当保持钻台和监督岗位的有效沟通。其次要做好垫浆工作，避免出现卡钻故障。要在钻井过程中不断提升钻台操作人员的操作水平，保证钻探工作的连续性。制定预案，保证在出现风险的时候能有积极有效的应对方案，降低事故造成的损失。海上表层钻技术操作中通过科学的技术操作及人员管理能够有效提升海上石油生产的安全性与效率性。

5 结束语

总之，本文分析了表层钻井技术的难点及风险，并针对表层钻井提效技术措施和快速钻井精准管理措施进行了系统性的研究与探讨，希望能带给石油企业一些启发，在我国原油生产能力亟待提升的现实情况下，石油企业降本增效势在必行，因为石油海上钻完井投资在石油开发整体投资中占较大份额，所以相关人员应充分加强海上表层块砖技术及其管理的深入广泛研究，以便帮助石油企业达到降本增效的目的。