关于提高深井钻井技术工艺分析
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作者: 吴宏明
摘 要：石油作为重要的战略资源，由于对其需求不断增加，这也在一定程度上推动了钻井技术的发展。钻井工艺在进行过程中，会受到地层的影响，特别是一些深井，由于无法对井下的地质状况有个清楚的了解，所以在钻井过程中会有许多状况发生，使钻井的速度和效率受到较大的影响。该文对深井钻井所存在的问题进行了分析，并进一步对提升深井钻井技术工艺的提出了具体的措施。
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钻头钻进。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）.
[2] 李国华，何金南.钻井适用技术与可持续发展[J].石油钻探技术，2011（5）.
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