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| 加快深井鉆井速度的幾點(diǎn)建議 |
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據(jù)我國(guó)第二次油氣資源評(píng)價(jià)資料可以了解到，西部地區(qū)的石油資源量占總資源量的38%，其中有73%的石油資源量埋藏在深部地層；東部地區(qū)是我國(guó)石油的主力產(chǎn)區(qū)，淺層、中深層的儲(chǔ)量基本都已探明和正在開(kāi)采，深部地層尚有53億噸的石油儲(chǔ)量可供勘探開(kāi)發(fā)；中部地區(qū)是天然氣的集中區(qū)，有52%的天然氣資源量在深部地層，因此，深井鉆井在我國(guó)的工作量較大，深井鉆井技術(shù)有著廣闊的發(fā)展空間，值得我們高度重視。
一、 深部鉆井存在的問(wèn)題
深井鉆井要穿過(guò)多套地層，這些地層跨越的地質(zhì)時(shí)代較多、變化較大，相應(yīng)的地質(zhì)條件錯(cuò)綜復(fù)雜，同一井段可能包括壓力梯度相差較大的地層壓力體系和復(fù)雜地層等，施工時(shí)一口井中需要預(yù)防和處理幾種不同性質(zhì)的井下復(fù)雜情況。再加上深部地層高溫、高壓、高地層應(yīng)力等，會(huì)使井下復(fù)雜的嚴(yán)重程度和處理復(fù)雜的難度大大加劇。就目前我國(guó)的鉆井技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，鉆深井存在的技術(shù)問(wèn)題主要以下幾個(gè)方面：
1、鉆井的主要裝備性能差、比較陳舊，和國(guó)外的先進(jìn)裝備相比落后的太遠(yuǎn)了。
2、上部大尺寸井眼和深部井段提高鉆井速度是一大難題。
3、多層套管時(shí)，深部井段小井眼的鉆井速度問(wèn)題。
4、減小技術(shù)套管磨損和破裂后處理問(wèn)題。
5、防斜打直技術(shù)。
6、深井固井質(zhì)量問(wèn)題。
7、井漏、井涌、井塌、縮徑等復(fù)雜情況的預(yù)防和處理。
8、深井定向井、水平井鉆井技術(shù)。
9、深井鉆井液現(xiàn)有體系中的包被劑抗溫問(wèn)題、高溫穩(wěn)定劑的復(fù)配問(wèn)題、深井高密度鉆井液流變性能穩(wěn)定問(wèn)題、深井鉆井液的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題、深井鉆井液檢查系統(tǒng)陳舊、不配套問(wèn)題
二、 對(duì)深井鉆井的幾點(diǎn)建議
1、我國(guó)目前使用的深井鉆機(jī)一部分是七、八十年代進(jìn)口的鉆機(jī)，這些鉆機(jī)雖然經(jīng)過(guò)了改造，但仍然是性能落后、總功率偏低、缺配件等，需淘汰更新。另外，一些井下儀器、工具、管材等也不能適應(yīng)深井鉆井的要求，嚴(yán)重影響機(jī)械鉆速、井下和施工質(zhì)量，如現(xiàn)在使用的儀器耐高溫性能差、鉆頭不適應(yīng)深井段、套管的材質(zhì)差等。
2、提高深井大直徑井段的鉆井速度
（1）提高鉆井裝備的裝機(jī)功率，解決大尺寸井眼所需的能量和排量問(wèn)題。
（2）采用大尺寸鉆桿和鉆鋌，解決水力能量和破巖能量問(wèn)題。
（3）采用井下動(dòng)力鉆具和復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)，提高機(jī)械鉆速。
（4）完善大尺寸鉆頭的結(jié)構(gòu)和系列，特別強(qiáng)調(diào)的是要增加尺寸大的鉆頭的移軸距和適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的性能。
3、提高深部井段鉆井速度。深部井段的泥頁(yè)巖和泥質(zhì)砂巖等在上覆蓋地層壓力下變得致密，不僅密度和硬度增加，而且從常壓下脆性巖石向塑脆性巖石或硬塑性致密巖石轉(zhuǎn)化，牙輪鉆頭的牙齒在這種巖石中破碎起來(lái)困難。另外，隨著鉆井液密度和井深的增加，液柱壓力對(duì)井底破碎出來(lái)的巖屑產(chǎn)生壓持作用，牙輪鉆頭破碎出來(lái)的巖屑在壓差作用下不易離開(kāi)井底，結(jié)果是在井底形成墊層，減小了破碎效率等。多種原因都影響著深井深部井段的機(jī)械鉆速，使得機(jī)械鉆速極低。
提高深井在高抗壓強(qiáng)度和高研磨性地層的機(jī)械鉆速，縮短鉆井周期，一直是困擾鉆井工作者的技術(shù)難點(diǎn)。隨著鉆頭和井下工具技術(shù)的發(fā)展和實(shí)踐，針對(duì)高抗壓強(qiáng)度和高研磨性的地層，國(guó)外目前逐步推出了一套提高機(jī)械鉆速的技術(shù)途徑，即采用特殊設(shè)計(jì)的人造金剛石孕鑲鉆頭與高速渦輪動(dòng)力鉆具組合，依靠強(qiáng)化鉆井參數(shù)的辦法提高鉆速。與牙輪鉆頭相比，該項(xiàng)技術(shù)可提高機(jī)械鉆速3~10倍以上，大幅度提高了深井在高抗壓強(qiáng)度和高研磨性地層的機(jī)械鉆速。
4、提高深井下部小直徑井眼機(jī)械鉆速。
在215.9mm井眼中，下完139.7mm套管或177.8mm套管(有時(shí)215.9mm井段不太長(zhǎng)或在地層較穩(wěn)定情況下，也有下177.8mm套管的)后使用117.48mm或149.23mm鉆頭鉆進(jìn)。在這種井段中鉆進(jìn)，小直徑牙輪鉆頭的軸承年限較短，若用小直徑金剛石鉆頭，在有些地層的機(jī)械鉆速也很慢，這都是深井小井眼鉆井的難題。如果能提高小井眼井段的機(jī)械鉆速，對(duì)深井鉆井具有重要意義。由于許多小井眼鉆井的配套技術(shù)(如鉆頭、動(dòng)力鉆具等)未全部過(guò)關(guān)，因此不僅鉆速慢，而且成本也很高。再加上深部小井眼鉆進(jìn)，轉(zhuǎn)速、扭矩、排量、鉆壓等都受到很大的限制。所以，解決適應(yīng)深部小直徑井眼使用的小尺寸鉆頭和動(dòng)力工具等，是提高小直徑井眼機(jī)械鉆速的關(guān)鍵，如單牙輪鉆頭目前使用的還不錯(cuò)；小直徑螺桿使用的也不錯(cuò)，但就是質(zhì)量不穩(wěn)定。
5、防斜打直技術(shù)，特別是山前高陡構(gòu)造的防斜技術(shù)。深井因?yàn)榫伍L(zhǎng)，如果方位不變，即使井斜不大，到底位移也會(huì)超標(biāo)。目前我們使用的防斜技術(shù)有：滿眼鉆具、鐘擺鉆具、復(fù)合鉆進(jìn)、吊打等，但這些技術(shù)都有它的局限性，如在地層傾角大的地區(qū)使用成果很差。國(guó)外，如德國(guó)、意大利和美國(guó)分別研制出了VDS、SDD自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)，成果好，井斜基本上都控制在1°以下，井斜不超過(guò)2.5°。
6、減小技術(shù)套管的磨損技術(shù)
（1）采用井下動(dòng)力鉆具，減少鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)，這種方法很有效，但要防止粘卡卡鉆。
（2）把直井段打直，把斜井段打平滑，減少鉆具與套管之間的壓力和接觸點(diǎn)的固定。
（3）采用設(shè)計(jì)合理的鉆桿護(hù)箍。護(hù)箍能減少鉆桿與套管的磨損，但如果護(hù)箍設(shè)計(jì)不合理容易掉，有可能造成卡鉆事故。
（4）提高井下工具的使用年限，減少起下鉆。
（5）提高鉆井速度，縮短鉆井周期。
7、深井固井質(zhì)量問(wèn)題
影響深井固井質(zhì)量的問(wèn)題比較多，如泥漿密度高和水泥漿的密度接近，頂替成果差；初凝時(shí)水泥漿失重，導(dǎo)致氣竄比淺井更嚴(yán)重；封固段長(zhǎng)、施工時(shí)間長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)比較大；井溫高，溫度對(duì)水泥漿性能的影響較大；下部小井眼固井，套管與井壁間間隙小，施工時(shí)排量小、泵壓高，難以保證固井質(zhì)量等。要解決這些問(wèn)題需多方面努力。
（1）合理的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化施工制作，從根本上減小施工難度。
（2）提高套管配套工具，特別是井下工具的質(zhì)量，保證施工簡(jiǎn)單、成功率高。
（3）做好井眼準(zhǔn)備、提高施工質(zhì)量，提高固井工藝技術(shù)。
（4）礦渣MTC固井有稠化時(shí)間及稠化過(guò)渡時(shí)間短、高溫強(qiáng)度高、沉降穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是一種適應(yīng)深井固井的新技術(shù)。
（5）小井眼固井，環(huán)形間隙小，泵壓高、排量小、套管難以居中等特點(diǎn)，要提高小井眼的固井質(zhì)量需從幾個(gè)方面入手：①、采用特制的鉆頭或擴(kuò)眼器，如雙心鉆頭、水力擴(kuò)眼器，增大井眼尺寸；②、使套管居中，如焊扶正器等；③、優(yōu)化高溫條件下泥漿的性能；④提高頂替效率，如采用延后固井法，即替漿結(jié)束后，將套管起始到主封固段，然后再下到預(yù)定位置。
8、對(duì)深井復(fù)雜情況的預(yù)防與處理。深井可能遇到的復(fù)雜情況比淺井多的多，在常見(jiàn)的復(fù)雜和事故如井涌、井漏、井塌、縮徑、斷鉆具等的預(yù)防上，只要把現(xiàn)有的技術(shù)運(yùn)用好，把工作做細(xì)，并能夠達(dá)到無(wú)危險(xiǎn)生產(chǎn)。但在處理這些事故和復(fù)雜時(shí)，難度和危險(xiǎn)性比淺井大的多，需要針對(duì)不同的地區(qū)和井下情況采取不同的措施，不能生搬硬套其他井的工作經(jīng)驗(yàn)。
9、深井定向井、水平井鉆井，定向時(shí)傳統(tǒng)的方法只滑動(dòng)不旋轉(zhuǎn)，這種方法對(duì)深井來(lái)說(shuō)有很多弊端，鉆壓難以傳到鉆頭上，嚴(yán)重影響機(jī)械鉆速；容易引起粘附卡鉆等。近幾年，國(guó)外推出了適應(yīng)深井定向、水平井的全新的鉆井方式，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)式閉合回路鉆井系統(tǒng)，值得我們推廣應(yīng)用。
10、深井、超深井的現(xiàn)有鉆井液體系中包被劑普遍存在抗溫性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，建議開(kāi)展和應(yīng)用三磺鉆井液和陰離子型、兩性離子型、陽(yáng)離子型（大陽(yáng)離子、小陽(yáng)離子）相互間的功能互補(bǔ)的新體系的研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。針對(duì)現(xiàn)有深井液體系使用的處理劑富含鉻離子等其它對(duì)環(huán)境有極大影響的重金屬離子，建議研究應(yīng)用環(huán)保型深井鉆井液體系，完善目前國(guó)內(nèi)小范圍應(yīng)用的硅酸鹽類鉆井液體系、合成基類鉆井體系，形成適應(yīng)各鉆探區(qū)域地質(zhì)、工程條件的深井環(huán)保型鉆井液系列。針對(duì)目前深井鉆井液檢查手段、檢查設(shè)備遠(yuǎn)不能滿足深井要求，建議配套完善能夠檢查粘土容量限、頁(yè)巖穩(wěn)定性等系列深井鉆井液檢查儀器，使現(xiàn)場(chǎng)深井檢查達(dá)到一個(gè)新的水平。
我國(guó)的鉆井技術(shù)通過(guò)廣大鉆井工作者的不斷努力，近幾年發(fā)展的比較快，對(duì)于打淺井、中深井技術(shù)比較成熟；對(duì)于深井、超深井也有了自己的一套施工模式和技術(shù)，但和國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)相比還落后，需要我們不斷學(xué)習(xí)和進(jìn)取。特別是我國(guó)地域遼闊，油田分布廣泛，各地區(qū)有各地區(qū)的地層特點(diǎn)，并且差別很大，相應(yīng)的技術(shù)也應(yīng)該是有針對(duì)性的、多方面的，所以今后還有大量的工作需要我們來(lái)做。 |
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