石油深井钻井相关技术难点分析及应对

石油深井钻井相关技术难点分析及应对

马晓光

中海油田服务股份有限公司天津300450

摘要：在深井石油开采中，深井钻井技术一直是业内重点研究的问题，特别是在钻井过程中遇到的裸眼井段压力窗口狭窄、机械钻井速度慢、井下管柱易磨损、深井内部高压高温等问题，这些问题若不解决，不仅会影响深井石油的正常开采，更阻碍了我国石油深井钻井技术的发展。鉴于此，本文主要分析石油深井钻井相关技术难点。

关键词：石油深井；钻井；技术

1深井钻井工程基本特点分析

深井钻井的埋深较大且实际温度偏高，具有明显的地形复杂特征，尤其是地层压力较高的情况下会出现多套压力层系，使得岩层不确定性逐渐增加，使得钻井工程的实施难度不断提高。通常情况下，深井钻井的基本特点主要包括以下几点：第一，具备多套压力层系；第二，油气储层通常属于高陡结构，而钻井工程的质量控制难度相对较大，一旦发生复杂的情况将难以采取具有针对性的措施；第三，深井裸眼井段相对较长，而且在内部很容易发生复杂情况；第四，如果井眼的尺寸相对较大，施工机械的速度就必须要降低，同时在钻井液耐温性与稳定性方面的要求相对较高。

2石油深井钻井相关技术难点分析

（1）地层复杂多变易造成井下复杂。深井所钻地层跨越的地质年代较多，地层变化大，同一井段包括多层压力体系，地层复杂情况差异较大，这些地质因素容易引起井漏、井塌、卡钻等复杂事故的发生。（2）断层造成的地层倾角大，防斜难度较大。某1井最大地层倾角达40°（图1）。（3）随着井深的增加，压实作用造成地层可钻性极差，尤其钻至寒武系及长城系，钻时慢、钻头磨损严重。古探1井寒武系-长城系平均机械钻速仅为0.61m/h，李34井平均机械钻速0.98m/h。（4）井底温度高，钻井液性能难以控制。其中古探1井完钻井深5191m，井底温度153℃，李34井完钻井深5038m，井底温度168℃。

图1某1井垂直钻井工具应用效果

3强化深井钻井技术的解决措施

3.1钻头与钻井工艺的选择

在对深井钻井各个地层条件进行选择的过程中，需要保证钻头选择的合理性，以保证上部井眼尺寸大而下部井眼尺寸小。尤其是在PDC钻头普及应用的情况下，使得深井钻井质量不断提高。另外，在PDC钻头选择的过程中，必须要高度重视声波传播速度性质以及特点，对地层可钻性予以有效地判断，同时展开进一步地分析与研究。在此基础上，对自然伽马值予以合理运用，并研究地层可研磨性。需要注意的是，深井钻井工艺所涉及的设备主要就是钻机与钻头，但是必须要具备一定的耐温性以及耐压性。基于此，必须要对国外先进经验予以充分借鉴，增加涡轮钻进工艺设备与轻合金在钻杆以及钻头当中的运用，对于当前深井钻井设备钻深增加而削弱强度的问题予以有效地解决。

而在选择钻井工艺方面，则应当充分考虑实际情况，对复合钻井技术予以有效地选择，以保证滑动钻进和旋转钻井能够全面融合，通过对钻井工艺特点的充分利用，对深井钻井的技术难题进行解决。其中，比较典型的就是钻井过程中，井斜度超过规定要求，可以对多种钻井技术进行配合运用，以达到纠斜钻进的目标。与此同时，还能够实现单位时间钻头切削次数的增加，对于钻头的切削质量予以全面优化，实现钻进效率的提升，有效地规避钻柱和套管间存在的摩擦。

3.2裸眼井段压力窗口狭窄解决措施

在深井钻井过程中，由于钻井破坏了原本的土层平衡压力，如果钻井液液柱压力过小，往往会导致井壁坍塌，或泥土掉落，地层中液体会流人井眼内。如果钻井液液柱压力过大，往往会导致地层裂开，导致井漏。因此，解决裸眼井段压力窗口狭窄的问题，主要从钻井液人手。一般而言，钻井液密度窗口过小，则发生事故的几率越大，因此，在钻井技术中，为了预防事故的发生，应当扩大钻井液密度窗口。扩大钻井液密度窗口主要从其性能和钻井施工工艺方面调整。除此之外，控制压力钻井技术也给解决狭窄压力窗口带来了新思路。

3.3机械钻井速度慢解决措施

在钻井过程中因为遇到的地层不同，钻井速度也不同，砂砾层的发育减缓了钻井速度。同时，由于地层倾角大，难以控制井斜，传统中使用的钟摆钻具难以做到既能控制井斜，又能控制钻井速度，因此，解决措施应当从引进新技术人手，可以采用高科技的钻井技术控制井斜和加快钻井速度。如导向马达+MWD钻具能控制井眼轨迹，同时，更能提高钻井速度。

3.4深井深部地层高温高压解决措施

针对钻井过程中深井内高温高压带来的钻具毁坏问题，可从更换钻井设备、钻井液以及钻井技术人手。从钻井液来看，深井钻井之前相关人员可测试当地地质地压，为钻井液的选择提供参考。如聚磺钻井液在高温高压下具有良好的稳定性和抑制性，一般适合使用在内陆地区石油深井钻井。

3.5钻井施工措施的合理选择

通过油气储层保护，能够实现深井油气采收率的全面提升，所以，应当对施工工艺、取样工艺以及岩层压力进行综合考虑，并且严格控制钻井液密度以及用量等多项参数，以免对储层造成严重的危害，尽可能减少钻井工程项目的实施时间，使得储层浸泡于钻井液当中的时间得以减少，而且尽可能地降低储层、钻井液以及地层间发生的化学反应，对储层进行全面保护。在此基础上，应当与套下如的深度、直径以及钻井时间等因素予以相互结合，并展开进一步地分析和研究，以保证钻井参数选择的合理性，积极开展钻井作业。

总之，我国进行大规模的石油深井钻探开始于1986年，发展至今，因为技术问题，深井钻探起步较晚等原因，我国深井钻探技术落后于国外，特别是欧美经济发达国家。目前我国在深井钻井过程中总会遇到种种技术问题，地质环境的影响更使深井钻井技术难以开展。而石油作为我国每年消耗量仅次于煤炭的第二大能源，石油的成功开采关联到我国经济顺利发展和社会稳定。笔者结合自身经验，简要阐述我国石油深井钻井过程中遇到的技术难点，根据难点，提出相应的解决措施。

参考文献：

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作者简介：姓名：马晓光身份证：15042919810804XXXX