刘宗国
[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]钻井施工效率；影响因素；技术对策
中图分类号：TE242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）05-0391-01
1 引言
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 影响钻井施工效率的因素分析
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。
3 提高钻井施工效率的对策研究
3.1 提高钻井施工效率的综合技术运用
3.1.1 高压喷射钻井技术
高压喷射钻井技术是科学技术进步的新技术成果，也是在钻井工程中提高钻井施工效率应当首先考虑的措施。通过科学合理的配备钻头水眼，以减少钻井中普遍存在的对钻屑重复切削，此外在钻进参数选取时要优化，以此来根据情况适当的加强转速和转压。对于不同的工程对象选用不同的技术方法，例如对于上方的泥砂岩地层，运用较高的转速来施工；对于地下深层要通过加压来完成。
3.1.2 PDC+螺杆高效复合快速钻进技术
在多口油井中的上部砂岩的钻井工程中选用PDC钻头和螺杆钻具能够有效的提高钻井施工效率，而且能够节约燃料，减少成本支出。PDC钻头和螺杆钻的组合技术在实际工程运用中要注意结合油井的结构来选择有效的螺杆，以起到定向纠斜的作用，也能够减少在油井深层施工时频繁的换用钻具，节省时间，提高钻井的效率，也有利于提高经济效益。通过对实践中的调查研究发现，五道翼PDC钻头在使用效果上表现最佳，提速能达到35m/h。
3.2 使用聚合物钻井液提高钻井施工效率
聚合物钻井液体系最早是在俄罗斯的油田钻井工程中桥了非常有效的作用，提高了钻井机械的运转速度，提高了取心收获率，同时也将地层损害程度降到了最低。聚合物钻井液的作用表现在许多方面，如对粘土有聚合作用防止分散、对油井井壁有稳固的作用、超强的携岩作用以及静止浮悬能力等，使用聚合物对稳固油井，保证施工顺利进行有着不可忽视的作用。除此之外，聚合物钻井液还具有较强的滤饼性能，还可以对含水层进行选择性隔离。在现代的钻井工程中，聚合物钻井液被广泛运用，明显的提高了钻井施工效率。
3.3 优化钻井设备选择方案
优化设计时需要考虑到钻机和设备的选择。钻机和设备的选用尽量保证先进、性能良好，功率满足需求、自动化程度高且配套齐全。钻机和提升系统能满足最重套管管柱和钻杆载荷需求，钻井泵的水功率能满足喷射钻井和清洗井眼要求，此外井架负荷能力、立根盒容量、底座高度、井控系统都满足设计要求，根据深井地层压力选用防喷器组、节流管汇，设计控制系统，使用前确保所有的设备安全、正常。
3.4 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%。鉆进下部地层时，钻压由原来的160kN提高到220kN，机械钻速提高了42.78%。endprint
3.5 采用近平衡鉆井工艺技术
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。
3.6 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。
在钻井液的准备中，要在事先对渗透性地层做好分析，根据需要选择钻井液的性能，密度不能过高，必要时可以提高粘度或者加入屏蔽暂堵剂的方法，减小钻井液向地层内渗透的阻力，以防止井漏发生。
此外，有的油井地层漏失情况严重，地段地下状况复杂，在钻井中钻到漏层时要在提前10米的上方就提前更换牙轮钻头，要以能顺利入泵为原则，提高钻井液的粘度，对穿过的漏层位置起下钻作业时避免在此井段重新开泵；
3.7 提高施工人员的技术素质
随着近些年我国钻井技术的推行，加之钻井先进技术在工程运用中推广的配套技术，同时对钻井工程的地质、环境等勘探方法更加的成熟稳定。要通过持续的教育培训加之锻炼实践培养一批新型的钻井工程技术人员和熟练的操作人才，使施工人员的技术素质得到有效提高，为提高钻井施工效率打下人才基础。
4 结束语
在钻井工程中提高钻井施工效率要综合运用运用先进的工艺和技术，还要为提高效率做好安全防护工作。要优化钻井液性能、优化钻井设备选择方案、优化钻井参数以及选择先进钻井工艺等方面，都可以有效提高钻井施工效率。
参考文献
[1] 程华国，王吉东，刘以明，等.影响川东北地区深井机械钻速的原因分析与对策.石油钻探技术，2002，32（5）：22-27.endprint
