水平井钻井速度的因素分析

【摘要】文章对水平井钻井速度的相关影响因素和提升钻井速度的有效方法进行了分析，对各种钻井技术进行了介绍，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。

【关键词】水平井 钻井速度 影响因素

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。

1 钻井速度的影响因素分析

钻井速度的影响因素很多，主要有以下几类：地层影响、钻井装备和技术水平、井眼轨道设计与钻井参数的设定和钻井液体系配方。

1.1 地层影响

该因素主要是表现为对钻速的影响，地层压实程度不同会对钻速产生不同的影响，越深的埋深就会有更大的压实程度，地层成岩性好而影响机械钻速，使之出现急剧的下降。地层压实程度也收到古地址时代的埋深影响，对于一些深度不大低沉有可能因为地层抬升、构造运动 以及剥蚀等造成较高的压实程度，使得地层的可钻性变差。不同环境下沉积的地层在可钻性方面也会有很大的差异性。砾岩地层相对于砂泥岩地层其钻速会很低，这是因为地层中的砾石不易破碎且地层存在不均性，在使用牙轮钻头时的机械钻速会明显降低。在砂岩地层和泥岩地层中使用牙轮钻头时，同样埋深下，前者的机械钻速明显较高。同时，地层中喊钙质胶结的情况也是影响钻速的不利因素。

1.2 钻井装备和技术水平

作为提速的主动、关键因素，钻井装备直接影响到了各类情况下的钻井速度。

2 钻井速度提升的方法

2.1 钻井装备及技术水平对提升钻速的影响

要想主动提升钻井速度首要因素是钻井设备的性能，这一点对任何地层条件都适用。其中顶部驱动系统对提高钻井速度的影响作用最大。先进的顶部驱动系统可以快速提高钻进时效，缩短起钻下钻时间，同时可以减少阻卡等事故的发生，在复杂钻井作业时大大减少事故发生率，提升钻井效率和速度。如果是窄密窗口，还可在顶驱系统的作用下，钻具上提的过程中保持开泵，这就有效的避免了因过大的压力带来的溢流，这也使泥浆密度的附加量减少，防止井漏。自旋转钻井技术中，其主要是利用机械应变力来进行破岩，破岩工具有牙轮钻头和PDC钻头两种。基于常规钻井发展而来的旋冲钻井是一种新技术，通过在钻头上部安装冲击器来作为井底动力机械进行旋冲钻进，又可分为液动和气动两类，在钻井领域有着较为广泛的应用。钻井施工中，钻柱带动钻头旋转，冲击器给予脉动冲击，岩石在钻压、脉动冲击和旋转的作用下被破碎。

2.2 水平井井眼轨道设计与钻井参数对钻速的影响

为保证水平井井眼曲线率与造斜率，就需要有合理的水平井井眼轨道设计，这也可以减少对后续施工造成不良影响，使得机械钻速得以正常保持。如果限制水平井井眼轨道，就会影响到整个钻井的速度，因此，需要有一个科学合理的井眼轨道设计。为提高钻井速度，可以通过调整钻井参数的方法来达到，其中包含钻头钻压和钻头钻速的提高。由于PDC钻头需要通过调整钻头寿命与扭矩来调整钻压，不易强化，所以有效途径是对转速进行强化。而牙轮钻头则是除强化钻速之外，还需要强化钻压来实现钻井速度提升。需要有对应的钻具组合来强化钻压，在易斜地区，井斜直接影响到钻压，只有在有效解决防斜技术后才能对钻压进行强化，该技术也成为了钻井速度能否提高的关键因素。

2.3 优化钻井液体系配方对提升钻速的作用

钻井的正常施工离不开钻井液，钻井液如果出现问题就会带来一些列的恶劣影响，如漏失、阻卡和溢流等，此外还会影响钻井速度，更有甚者对设备造成损坏而使得钻井任务未能完成。相关研究表明，机械钻速在一定程度上也收到钻井液的影响。钻井液中越高的固相含量、越高的粘度就会使得机械钻速越低。钻井液中的有害固相一般是分散的钻屑及低密度劣质土等，这都会对钻井速度带来负面影响。

2.4 其他改善钻井速度的方法

正确操作钻井设备和工具，也可以提升钻井速度。施工过程中要注重各工序衔接，熟练操作才能保证钻井速度。有效的开展钻前技术交底会是十分重要的，让钻井操作人员清楚的了解操作工序，同时聘请有经验的现场技术服务工程师指导操作人员施工。而在施工中的风险和安全管理也是重点。只要长期坚持可持续的科学管理，钻井的速度和质量一定会提高。实行科学管理和运作可以促进钻进速度。加强设备管理，减少机修时间，也可提高钻井速度。

3 常用的钻井技术分析

3.1 套管钻井技术

套管钻井是近几年来发展起来的钻井新装备，优点是可以减少起下钻与下套管时间，从而提高钻井速度。连续油管钻井也是一种新的钻井方式，可以大幅度减少起下钻井时间，完井时切下油管作为完井的油管，此技术用于分支井大大加快钻井与完井速度。使用电驱动钻机、大功率的绞车也可以提高钻井速度。总之，提高钻井速度与钻井装备的技术更新和发展进步密不可分，我们应大力发展先进的钻井装备，提高装备质量，加速先进钻井装备的配备力度。

3.2 连续油管钻井技术

此技术的主要优点有：设备构造简单易操作，施工安全系数高，投资少，成本低。如今，连续油管钻井技术在钻井施工中的作用越来越大，特别是在小断块、小井距、小井眼的开发上应用价值较高。我国在连续油管钻水平井方面的技术发展还比较慢，还未实现大量应用。

3.3 欠平衡钻井技术

欠平衡钻井就是使井内循环流体的流力低于地层压力的钻井方式。在钻进过程中允许地层流体进人井内，循环出井。欠平衡钻井对开发低压储层有积极作用，能预防对储层的损害，尤其适用于低渗透地层以及枯竭油气藏。国外很多已经枯竭的气藏都采用了欠平衡水平井钻井技术。在欠平衡钻井方面已经开发了空气、氮气和天然气钻井、雾钻井、泡沫钻井、充气液钻井、泥浆帽钻井等欠平衡钻井技术。

3.4 随钻测量、随钻测井以及导向技术是现展的新技术

随钻测量（M W D）、随钻测井（LWD）以及导向技术的研发成功，测量参数也已经增加到近20种钻井和地层参数，仪器与钻头的距离也越来越近，它们之间的距离只有1～2m左右，钻头附近测量仪器得到的数据可以及时通过安装在仪器附近的天线传，传递到地面。地质导向，就是使用井下信息传输系统在钻井过程中，随时向地面发送随钻定向测量数据和随钻地层测井数据，实现井眼轨迹设计的最优化。通过对这一技术的应用，可以使井眼避开地层边界以及地层流体界面，精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。地质导向技术最适用于常规方法控制井眼轨迹很难命中地质目标的薄产层和高倾斜产层中钻水平井。

参考文献

[1] 赵学军.樊154区块致密砂岩非常规水平井钻井技术.中国高新技术企业，2013，（5）

[2] 姚立新，王均良，谌建祁，王俊海.苏里格气田水平井快速钻井技术研究与应用.天然气技术与经济， 2013，（1）