工厂化水平井钻井提速关键因素的探讨

郭彦麟，朱健军，韩 超

（1.大庆油田采油工程研究院，黑龙江大庆163453；2.中海油天津分公司，黑龙江大庆163453）

工厂化水平井钻井提速关键因素的探讨

郭彦麟*1，朱健军1，韩 超2

（1.大庆油田采油工程研究院，黑龙江大庆163453；2.中海油天津分公司，黑龙江大庆163453）

目前工厂化水平井已成为国内各个油田高效开发油气藏的一项重要技术，随着技术工艺的成熟，水平井钻探的综合应用能力和新工艺新技术水平有了明显的改进与提高，但是在钻井提速方面仍然有待进一步发展。对工厂化水平井钻井提速进行深入分析，首先对水平井钻井的现状进行了介绍，然后对影响水平井钻井提速技术的关键因素进行了探讨并提出了相关建议。通过对水平井钻井提速关键因素的探讨可以为提高钻井效率、降低钻井成本提供思路及依据。

水平井；钻井；提速；因素；探讨

1 概述

近年来，全球越来越重视对资源的开发及技术研究，对油气勘探技术也加大了投入，出现了各种各样的油田生产技术工艺。工厂化水平井钻井技术是高效开发油气技术手段的基础与支撑，水平井的数量迅速增多，规模不断扩大，使得工厂化水平井技术体系日趋完善，应用领域和范围不断扩大。国内的水平井钻井技术在油田的生产方面发挥着重要作用，但是在钻井提速方面却存在一定的技术限制。同时，各个油田地质情况复杂，一些油田地层研磨性强、水平段长、井壁易分散垮塌，开采难度大，严重影响了国内油田水平井钻井速度。

2 工厂化水平井钻井提速的作用

（1）进行相关科研突破与技术革新，在水平井钻井技术的基础上发展钻井提速技术，可以丰富工厂化水平井钻井技术的内涵。在实际的生产应用中能够解决以前技术难以解决的问题。例如，针对气层埋藏浅、层多且薄、裂缝等复杂地层钻井开采的困难问题，通过对地质地层情况进行精细化的研究，选择合适的钻具和钻井参数来确定地质导向，准确把握目标区的储层特征、流体特征，从而落实钻探靶点的具体位置。在充分利用现场测录井资料等资源的情况下，做出合理正确的判断和选择，制定科学可靠的施工方案，保证工厂化水平井钻井提速技术的正常运行。

（2）工厂化水平井钻井提速技术完善了相应的油田钻井工艺技术，为进一步推广使用奠定基础。

（3）工厂化水平井钻井提速技术攻克了传统水平井钻井技术无法解决的困难，可以降低施工过程中潜在的安全隐患。

（4）工厂化水平井钻井提速技术通过对水平井钻井中各个环节的深入分析与科学判断，能够减少与避免施工过程中人力、财力、物力的浪费，降低了油气田实际生产的成本。

（5）工厂化水平井钻井提速有效地提高了钻井的速度，提高了油气田的开采率和单井的产量与质量；减少了对储层伤害，提高固井质量。

（6）工厂化水平井钻井提速加速了油气田的开发进程，提高了社会生产效益的同时，也提升了环保效益，促进了当地经济的发展。

3 工厂化水平井钻井提速的关键因素

3.1 井身结构的优化、简化

水平井的井身结构是影响钻井周期的一个重要因素。根据地质情况及强度安全校核套管层数从3层简化为2层，技术套管下深从下至斜井段优化为下至直井段，根据某油田某区块具体地质情况优化简化后的井身结构主要有以下2种（见图1），从而可以大幅度缩短水平井钻井周期。

3.2 水平井井眼轨道优化设计

设计二维轨道为先，尽量减少三维井数量，必须设计三维井眼轨道时，应该对三维轨道进行优化设计，尽量降低扭方位难度，尽量提前扭完方位，以利于现场钻井施工，降低三维井钻井难度，提高钻井速度。另外还应该综合油藏、钻井、压裂、采油等专业，合理优化造斜点深度以及水平段长度。优化设计的井眼轨道原则上最大造斜率不超过6.5°/30m；水平段造斜率不超过3°/30m；水平段最大井斜角不超过92°；确保水平段井眼轨迹平滑。

图1 优化简化后的井身结构示意图

3.3 优化钻具组合

（1）Ø311mm井眼造斜段：直井段及定向初期采用PDC钻头+常规钻具组合，保证工具面稳定，同时释放钻压提速；定向后期采用牙轮钻头+倒装钻具组合，在大斜度段可有效减少摩阻及托压。

定向初期钻具组合：Ø311.2mmPDC钻头+Ø197mm螺杆（1.5°）+Ø197mmLWD+Ø197mm无磁钻铤+Ø159mm螺旋钻铤×3根+Ø127mm加重×30根+Ø127mm斜坡钻杆定向后期钻具组合：Ø311.2mm牙轮钻头+Ø197mm螺杆（1.5°）+Ø197mmLWD+Ø197mm无磁钻铤+Ø159mm螺旋钻铤×3根+Ø127mm加重钻杆×6根+Ø127mm斜坡钻杆×42根+Ø127mm加重钻杆×30根+Ø127mm斜坡钻杆。

（2）Ø215.9mm井眼造斜段：优选下入PDC钻头+倒装钻具组合，减少摩阻及托压等。

钻具组合：Ø215.9mmPDC钻头+Ø172mm螺杆（1.5°）+Ø172mmLWD+Ø172mm无磁钻铤+Ø127mm加重钻杆×6根+Ø127mm斜坡钻杆+Ø127mm加重钻杆×30根+Ø127mm钻杆。

（3）Ø215.9mm井眼水平段：应用PDC钻头+旋转导向系统钻具组合提速。

钻具组合：Ø215.9mmPDC钻头+Ø172mm旋转导向工具+Ø127mm无磁加重钻杆×1根+Ø127mm加重钻杆×6根+Ø127mm斜坡钻杆+Ø127mm加重钻杆×30根+Ø127mm斜坡钻杆。

3.4 优化强化钻井参数

在水平井施工中，要求钻井队必须配备多台钻井泵，在大尺寸井眼尽量使用双泵钻进，在地面管汇承压安全的情况下，优化排量、转速等钻井参数，合理安排钻压，加大钻头水眼，减少压耗，尽量提高泵排量，Ø311mm井眼在55～65L/s，Ø215.9mm井眼在32～35L/s，充分发挥中空螺杆的效率和减少岩屑床。这样做既可以应用高压喷射技术提高机械钻速，还可以有效地清洗井眼，保证井眼畅通，减少“复杂”发生几率。

3.5 优选高效螺杆

Ø 311mm井眼优选5LZ216-7.0中空螺杆或7LZ216-7.0螺杆钻具，Ø215.9mm井眼尽量优选使用寿命长的高效螺杆，避免或减少因螺杆维修或更换的时间。

3.6 优选高效钻头及旋转导向

造斜段和水平段优选PDC高效钻头，优选应用高造斜率（6°/30m以上）旋转导向系统，尽量水平段一趟钻完钻，尽量提前在Ø311mm井眼或Ø215.9mm井眼扭方位、增井斜段和水平段使用，提高钻井速度。

水平井钻井速度的快慢取决于一口井纯钻时间的长短。如果频繁起下钻检修定向仪器或换螺杆，无论机械钻速再高都无法达到提高钻速、缩短钻井周期的目的。因此，推行造斜段和水平段“一趟钻”的工程理念是水平井全面提速的关键，而要达到这个目标，就必须熟练掌握相应地层的螺杆造斜能力，油田现场工程师需要找出每个区块的规律。

3.7 提高测井效率

优化测井系列。加强协调各方工作，尽量减少完井测井项目，减少原钻井占井时间。优选测井方式。完井电测采用过钻杆+存储式测井仪器；声变测井采用套管爬行器及连续管替代油管输送方式。加强组织保障。做到提前到井；加强测井仪器保养，提高测井一次成功率；现场原钻机油管传输测声变时，尽量将油管接成立柱，减少起下油管时间。

3.8 加强生产衔接，减少非生产时间

针对水平井非生产时间长的问题（统计水平井的平均非生产时效在10%以上），应该对水平井施工队伍的装备进行强化配备，除配备2台钻井泵外，还及时更新了高频振动筛和2台离心机，并要求班组严格岗位巡回检查、加强设备定期维护保养和设备维修过程的监控力度，最大限度地降低设备故障率，减少机修等非生产时间。

（1）强化设备仪器保障。钻井设备：加强顶部驱动系统、3台钻井泵、4级固控设备（震动筛、除砂除泥器一体机、中高频离心机各1台）、35MPa地面循环系统等设备进行全面检修、保养，在完井后期对钻井泵易损件全部更新，控制每口井修理时间。

随钻仪器：至少提前半天仪器到达现场，随钻仪器上井前认真检测，并出具检验合格证和探伤报告，缩短仪器主体部件的标定周期，保证仪器的测量数据准确性和可靠性，控制每口井的仪器故障时间。

（2）提高固井作业效率。通过优化固井施工工艺，加强固井施工生产组织整体提高固井作业效率。

（3）提高钻井液的老浆倒运效率，缩短钻井液的配制和调整时间。

（4）强化入井工具检测，做好事故预防措施，减少事故复杂。

4 总结与建议

总而言之，要实现工厂化水平井钻井大提速，就需要因地制宜、真抓实干、重视安全、注重环保，就需要进一步解放思想、转变观念、提高认识、顾全大局、统一意志、团结协作、增强加快发展的责任感与使命感，具体有以下建议：

（1）尽早落实水平井开发部署方案，及时提供施工设计、井位及井场，确保钻机连续工作，不等不停。

（2）坚持安全第一理念。一定要把安全的理念渗透到整个钻井提速的过程中。

（3）加大水平井、定向井相关设备、仪器的更新力度，满足水平井现场施工需要。

（4）加大特殊工艺井的后勤保障力度。

（5）总结前期经验，逐步形成各区块水平井施工的技术标准。

（6）进一步提高钻机利用率。

（7）科学组织，进一步缩短搬安及完井时间。

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TE243

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1004-5716(2015)04-0089-03

2014-04-14

2014-04-15

郭彦麟（1987-），男（满族），吉林白山人，助理工程师，现从事钻井工程技术工作。