影响石油钻井效率的因素分析与提速对策

【摘 要】提高钻井工程中的钻井施工效率，必须依托先进的科学技术，综合运用钻井技术来确保钻井工程优质高效的完成。钻井过程中常常会遇到各种复杂的情况，严重影响钻井施工效率。通过对影响钻井施工效率的主要因素进行分析，找出提高钻井施工效率的对策，从根本上提高钻井施工效率。

【关键词】石油;钻井效率;因素分析;提速;对策

1.提高石油钻井效率意义重大

提高钻井速度是老油田稳产提效及加快深层复杂油气藏勘探开发速度、安全钻井、提高单井油气产量、降低“吨油”成本、提高钻探效益的迫切需要，也是提升钻井工程技术服务核心竞争力的迫切需要。通常钻井过程中，常常遇到高硬度、可钻性极差的岩石及受到深层高温高压的影响，井壁不稳定，有易剥落的砾岩层，而发生钻具失效、井斜和卡钻等各种复杂情况。为了安全高效、快速、优质地钻深井，在综合分析了国内钻井技术现状以及制约深井钻井速度的基础上，本文研究了影响钻井速度的主要因素。针对不同的影响因素，在井身结构优化、设备配套方案优选等方面进行了分析和探讨。

2.影响石油钻井效率的因素分析

2.1钻井装备对机械钻速的影响

钻井装备适用于各种地层，也是影响机械钻速的关键因素。在80年代初，喷射钻井在油气勘探开发中被广泛应用，大幅度提高了钻井速度。近年来，钻井装备及钻井技术没有太大的进步，虽然有很多钻井工程引进了1300马力的泥浆泵，但是泥浆泵的实际功率发挥不出设计值的60%，大多数泥浆泵只能在50%的额定工况下进行工作，并且泵压超过20Mpa就会频繁修泵，从而影响了机械钻速的提高。

2.2钻井液对机械钻速的影响

钻井液对机械钻速的影响主要有钻井液密度、流变性、固相含量、润滑性、失水量等因素。如果钻井液中的固相含量越高，机械钻速就会越低;钻井液的粘度越高，机械钻速就越低。钻井液密度与固相含量有着密切的联系，同时也和分散的钻屑或者低密度的劣质土等有害固相含量有关，如果不能及时排除这些有害成份，就会对机械钻速产生不利的影响。钻井液的密度直接影响着机械钻速，它与机械钻速成反比，机械钻速越大、当量循环密度越小时，降低钻井液密度能够有效减小当量循环的密度。

2.3地层对机械钻速的影响

地层对钻速的影响主要表现在地层的压实程度。随着地层埋深程度的不断增加，地层岩石受压实的程度也会随之增加，如果地层成岩性好，就会降低机械钻速。并且地层在不同环境下沉积，它的可钻性也会存在很大的差异。对于砾岩地层，如果使用牙轮钻头，由于砾石的破碎性弱以及地层的不均质性，其机械钻速就会低于砂泥岩地层。还有对于同样埋深情况下的高于泥岩地层，其地层的含钙质胶结也会对地层的可钻性和机械钻速产生严重的影响。

2.4钻压对机械钻速的影响

钻压对机械钻速也有着十分重要的影响，在井底净化完善的前提下，机械钻速会随着钻压的增加而增大。但是钻压有上限值，以下两个临界条件来决定钻压的上限值：（1）在钻进中要避免钻杆超过其纵向弯曲的载荷;（2）减少钻头的使用数量，降低钻进的成本。为满足钻进的经济效益及成本最低要求，减少钻头能够降低钻井的操作费用。在钻井过程中，钻压的取值会有一定的范围，因此最小化的成本钻压不能保证最大化的机械钻速。

2.5技术水平制约钻井效率

钻井技术也是影响钻速的因素，主要与钻机装备与配套工具、破岩方式与破岩工具、钻井（水力）参数优选、钻井方式（不同循环介质）、钻井液体系及性能、井身结构与钻具组合等密切相关。

3.提高石油钻井效率的对策

3.1钻头优选与个性化设计

“钻头不到，油气不冒”，钻头直接接触地层，是影响钻井破岩效率最直接、最关键的因素。近年来，设计更具针对性和个性化、切削齿材质要求高、功能更全、增强钻头耐磨性、可导向性地层适应性更强、PDC等新型钻头层出不穷，对于提升钻井破岩能力起着至关重要的作用。

3.2最优化钻井（钻井参数优选）

钻井参数表征钻进过程中可控因素（设备、工具、钻井液以及操作条件）的重要性质的量，如钻头类型、钻井液性能参数、钻压、转速、泵压、排量、钻头喷嘴直径、钻头水功率等。钻井参数优选是指在一定的客觀条件下，根据不同参数配合时各因素对钻进速度和钻头寿命的影响规律，采用最优化方法，选择合理的钻进参数配合，使钻进过程达到最优的技术和经济指标。

3.3提高钻速的钻井液

现场试验结果表明，优化钻井液提高机械钻速效果显著，并有效减少起下钻过程中的阻卡情况，井径规则。因此，通过研究钻井液提高钻速的作用机理，提出提高钻速的处理剂分子结构和钻井液性能要求，研制能提高不同地层钻速的处理剂新材料，形成针对不同地层能提高钻速的水基钻井液配套技术，并建立评价方法。

3.4优化作业模式

工厂化作业是钻完井作业模式的一次重大突破，已被推广到页岩气等非常规油气资源的开发中。一体化设计、井场布置;快速移动钻机;同步作业;远程决策;批量钻/压是助推未来非常规油气高效开发的一大优势。

3.5基于大数据的钻井综合提速技术

基于大数据的钻井综合提速技術根据实际开发经验总结而成的高效分析工具，所需要的钻井数据都是客户已有数据的大数据模式分析，基于客观的钻井数据和事实，无需客户花费额外的成本去收集新数据，所提出的解决方案通常是成本低廉并且提速效果突出。

3.6优化钻进参数

为了进一步提高钻速，在优化井身结构和优选钻头的同时，分别在上部地层和下部地层开展了优化钻进参数试验。钻进上部地层时，将转盘转速由原来的117～135r/min提高到175～205r/min，钻压由原来的120～140kN提高到160～180kN，通过强化钻进参数机械钻速提高35.04%。钻进下部地层时，钻压由原来的160 kN提高到220kN，机械钻速提高了42.78%。

3.7采用近平衡钻井工艺技术

采用近平衡钻井的主要目的是通过水力能量来实现井底岩石的清洗。尤其是深井，较大的压差是造成钻速低的一个非常重要的原因，井底的岩石和钻头破碎产生的岩屑会因为钻井液的压持作用而很难排出，这种情况随着地层的加深而加大，同时岩石的强度也逐渐增大。施工中，钻头前进时底部的岩石致密且渗透性较差，很难有钻井液虑失水渗入，即将脱离母体的岩屑会因为液柱压力作用而被压住，液柱压力与地层孔隙的压力差越大就越严重。

3.8采取的安全措施确保施工效率

钻井工程程序繁多，工种数量多，需要高额的投资成本，施工中也面临来自各个环节的风险。所以在提高钻井施工效率的同时要尤为注意对钻井工程事故的预防和控制，做好安全措施和管理。应用提高钻井施工效率的先进技术后，要对操作规程严格控制，对所有的技术规则都要注意，防止造成憋漏;加重按循环周不能过急，防止压差过大造成压漏，等等。

4、结语

总之，钻井提速不是简单的提高钻速，其最终目的是缩短钻井周期、降低吨油成本为了提高石油钻井效率，要优化钻井施工设计，加强对钻井施工过程的管理，达到高效钻探施工管理的技术要求。要认真分析影响钻井施工的各种技术难点问题，结合当前自动化钻井技术措施的应用，实现钻井施工管理的目标。加强对钻井施工过程的安全管理，杜绝发生安全事故，保证顺利完成钻井进尺。不断研究和应用钻井施工的新技术措施，适应油田开发不同时期钻井施工的需要。

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[3]马立强.探究钻井工程中提高钻井效率的措施[J].化学工程与装备，2016（7）：94-95.

作者简介：吴海强（1974—），男，助理工程师，从事油田钻井工作。