钻井工程中影响钻井机械速度的因素及措施分析

作者:司玉龙 刊名:科技创新导报 上传者:黄武

【摘要】随着经济建设的快速发展,对于石油天然气等各项能源的需求不断上升,所以要提高能源勘探的效率,为经济建设提供稳定的能源供应。在能源勘探的过程中,会遇到各种不同的地质结构,有些深层岩石的硬度较大、温度较高,为钻井带来了一定的难度。为了提高钻井工程的效率,应该对影响钻井机械速度的原因进行分析,然后提出相应的建议,从实质上解决钻井机械的速度同题,对促进我国石油天然气的勘探效率具有重要的意义。

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1影响钻井机械速度的主要影响因素分析1.1地质因素影响(1)在较深的地层结构中,由于岩层的硬度较大,所以可钻性较差。随着深度的增加,可钻性等级越髙,根据每层地质结构的不同,可钻性也发生着变化。在较深的井段中,由于髙温髙压的原因,会提高可钻性的等级难度。在含有泥岩和泥质砂岩的地层中,由于弹性、塑性和脆性发生了变化,所以提高了破碎的难度。在砂泥岩互层并且含有砾石层时,还会发生跳钻现象,会降低钻具的使用寿命,影响到钻井机械的速度。(2)深部地层岩性不均质,常发生砾石块剥落,井下复杂情况发生几率增多深部地层不伹宏观上岩性复杂,而且同一岩性结构复杂。在钻井过程中,常有剥落坍塌的砾石块,致使钻头先期损坏。(3)地层温度髙。高温高压对钻井液性能影响较大,也致使钻头保径齿和切削齿脱落、井下工具密封失效和钨钢柱脱落,造成井下复杂情况增加和固井难度增大。(4)地层倾角大。对于地层倾角大约为20?60?的井,为了控制井身质量,常常需要轻压吊打,这就严重影响了深井的机械钻速。1.2钻井工程因素钻井方式。钻井方式的选择会直接影响到钻井工程的效率,一般情况下,在确定完井深结构以后,就会根据结构选择相应的钻井方式,这是提髙单位井段钻井效率的重要因素。在以往的钻井工程中,基本都采用以下钻井方式。在上部地质比较松软的地层,一般都会采用以水力破岩为主、机械破岩为辅的喷射式,在中深部地层井段中,采用机械破岩为主、水力破岩为辅的方式,在地层比较深的硬岩层,因为会对管内造成较大的压力,增加损耗,所以主要是以机械破岩为主。这种传统的机械钻井方式,不仅速度低,并且耗用周期长,在能源需求量较大的时期,无法满足能源勘探的发展需求。(2)钻井设备。由于受到资金以及技术条件的限制,我国现有大部分的钻井设备还比较落后,无法满足能源勘探的发展需求。现阶段的钻井装备主要包括钻机、泥浆泵,泥浆净化的固控设备、钻杆钻铤等井下钻具等,这些装备的现有性能都是影响钻井效率的因素。在钻井工程中,因为上部井段的直径较大,所以需要较大的排量,这就需要保证双泵同时打钻,在钻杆钻链的外径尺寸不够的情况下,就会导致井下的机械能量不够,影响到钻井速度t现有的泥浆净化固控设备水平较低,无法有效降低泥浆中的固相含量,在泥浆密度较高的情况下,导致井下压差增高,容易出现重复破碎现象,因为钻杆钻铤的内径较小,所以会增加下部井段的水能损耗,降低了钻头的压降,影响到井底清洗的效果。(3)钻井液。为了保证深层钻井的机械提升速度以及安全性,一般都会使用钻井液,防止井底坍塌、扩张直径以及降低温度。但是在深度钻井中,随着深度的下降,井底的压差就会越来越大,机械提升速度就会受到影响,所以应该尽量降低钻井液的密度,减少对井底压差的影响。除此之外,钻头型号的选择、钻井过程中各项参数的优化以及钻具的组合等,都是影响钻井速度的重要因素,所以要科学合理的选择。1提高钻井速度措施2.1提高钻井技术从旋转钻井的角度出发,要想提高钻井速度,主要应该增加钻头在岩底的破岩能量,从改善钻压和转速两个因素来提升。因为钻压和转速的技术改进会受到很多因素的限制,所以从现阶段的技术能力出发主要是以提高转速为主。提高转速主要有两种方式:一方面是增加转盘转速或采用顶部驱动装S,另一方面是采用井下动力钻具加低转速旋转钻柱的复合钻井技术。但第一种方法受钻具强度、钻机能量限制,转速提髙幅度有限。而采用PDC+井下动力钻具的复合钻井技术,可充分发挥PDC钻头适宜高转速剪切地层的特性,大大提髙PDC钻头转速和机械破岩能量,从而提髙机械钻速。2.2提高装备水平根据喷射钻井理论,射流冲击力的大小决定

参考文献

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