钻井工程中机械钻速的影响因素分析

作者:韩养华 刊名:中国新技术新产品 上传者:葛研苏

【摘要】随着全球能源的紧张,石油和天然气资源成为各国普遍争抢的能源,同时也是国家经济实力的象征。所以各国都在加紧进行油气的勘探开发。钻井是油气勘探开发过程中最关键的环节之一,同时钻井工程的风险较大,需要较大的投资量才能保证工程的进行。油气勘探开发的目的是为了获得较好的经济利益,这一目标的实现直接与钻井的速度有直接的关系,因此为了保证获得较好的投资回报率,则在钻井过程中,则需要对影响钻井钻速的因素进行有效的控制,从而提高钻速,有效的减少作业时间,从而降低成本。文中分别从钻井装备、钻井液、地层、钻压对机械钻速的影响进行了分析,并进一步对优化钻井液的性能,提高钻速进行了阐述。

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1钻井装备对机械钻速的影响在钻井进行过程中,钻井装备是影响机械钻速的关键因素。八十年代初开始在油气勘探开发中应用的喷射钻井技术在很大程度上提高了钻井的速度,虽然近些年,科学技术发展的较快,但钻井装备和钻井技术的发展速度并不快。许多钻井工程中使用了泥浆泵,但由于在实际工作中泥浆泵根本无法发挥出其设计时的功率的百分之六十,同时一旦泵压过高则会进行频繁的修泵,对提高机械钻速并没有起到多大的作用。目前,在钻井工程中,套管钻井装备得以大范围的应用,有效的缩短了下套管和起下钻的时间,从而使钻井的速度有所提高。同时,在钻井过程中使用连续油管,这样有效的减少了起下钻的时间,可以在完井时切下油管作为完井的油管,使完井和钻井的速度有了较大程度的提高。另外,大功率绞车和电驱动钻机也在钻井工程中进行了广泛的应用,对钻井工程中机械钻速的提高起到了积极的作用。所以,在油气勘探开发过程中,钻井装备和钻井技术的更新和进步对钻井机械钻速有着重要的影响,随着科学技术的进步,要加大力度对钻井装备的研制,提高钻井装备的高科技水平,从而使钻井工程中的机械钻速得以进一步的提高。2钻井液对机械钻速的影响在钻井过程中离不开钻井液,钻井液的性能对机械钻速的影响较大,钻井液的润滑性、密度、固相含量、流变性、失水量等因素都会对机械钻速产生较大的影响。在钻井液中,其固相含量与密度有着十分密切的联系,这二者之间与钻速成反比的关系。另外,钻井液密度与分散的钻屑或是密度较低的劣质土也有一定的关系,所以要想保证钻速的提高,则要对这些影响钻速的因素进行及时排出,这样才能有效的提高机械钻速。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,其次可以减小黏度。为了使钻井液的密度降低,则需要从以下几个方面进行考虑:(1)井底压差和地层流体流入井筒时的速度有关,如果负压差过大,就容易造成井喷;(2)钻井液的密度不能太低也不宜太高,太低则会导致井壁失去平衡,从而导致井壁两侧的岩石发生垮塌,掩埋掉钻具。如果钻井液的密度太高,则极容易导致地层破裂,从而使大量的钻井液流入裂缝中,造成钻井液的大量流失,增加了成本。3地层对机械钻速的影响地层中的岩石由于在不同的环境及条件下沉积而成,可钻性会有较大的差异。岩石的压实程度则直接影响着钻速,地层岩石的受压实程度会随着地卖劲埋深程度的增加而不断的增加,在成岩性好的地层中,机械钻速会大大的减弱,同时对于不同的地层岩层,其对钻速的影响也会有所不同。地层的复杂程度对机械钻速的影响就要表现在以下几个方面:(1)大庆油田属于浅层油田,其可以算得上是浅层油田的代表,这些浅层油田由于经过了较多年的开发,其地下油储层已经出来严重的亏空情况,在这种情况下,在压裂和高压的作用下,地层裂隙较为严重,部分地层甚至出现了压力的异常情况,因此井涌、井漏、卡钻等情况时常出现在加密井和调整井的施工当中,同时由于泥浆对裸眼段的浸泡时间较长,从而导致岩体水化膨胀,井壁发生掉块和坍塌的情况较为常见;(2)对于中深部地层油田以塔里木油田为代表的,由于在这种油田的构造上,山地较多,山前的构造地应力分布十分复杂,导致井眼严重失稳。煤层的垮塌、泥页岩的坍塌、软泥岩和盐膏层的蠕变缩径,还有多套压力系统的共存造成了井涌、井漏、卡钻的现象。4钻压对机械钻速的影响(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。在进行钻前的施工设计中,要在充足的数据资料前提下建立起钻头使用费用、钻压以及转速之间的关系图标,通过图解方法确定钻压

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