呂海東

[摘 要]鉆井過程中，同一構(gòu)造不同井位的相同深度所需鉆時差異較大，這其中除了地層特性影響鉆速外，另外一個主要原因是鉆井工程師所實施的鉆井參數(shù)也對鉆時高低起著決定性作用。 當前在對鉆速評價過程中，往往是把鄰井實鉆資料進行對比分析，這方法對新勘探的區(qū)塊來說缺乏足夠數(shù)據(jù)進行有效評價，對于老區(qū)塊來說以往的鉆井作業(yè)不能代表較好的施工技術(shù)。 因此，文章對鉆井參數(shù)、鉆具組合以及井下安全等因素進行研究，應用了一個新的方法對鉆井性能進行評價分析，新評價方法建議在不影響安全鉆進的前提下通過優(yōu)化鉆井參數(shù)來提高機械鉆速，從而更加有效的評價了鉆井性能，同時提高了鉆井效率、節(jié)約了鉆井成本，更與現(xiàn)場施工實際要求相吻合，能達到提速增效的目標。

[關(guān)鍵詞]鉆井；技術(shù)條件；參數(shù)；機械鉆速；提速增效

中圖分類號：S394 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）04-0045-01

鉆井技術(shù)條件和參數(shù)影響著機械鉆速。在鉆進過程中，通過優(yōu)化鉆井液性能、鉆壓、轉(zhuǎn)速以及水功率等可控制因素提高機械鉆速。在施工過程中，通過優(yōu)選可控鉆井因素來提高機械鉆速、縮短作業(yè)時間及減少成本，在一定鉆井條件下，每個可控鉆井參數(shù)都存在著最大和最小的實際操作極限，在保證整個井段安全鉆進前提下這些限制因素才能實施。為此，本文分析了鉆井液密度、鉆壓、轉(zhuǎn)速和排量對機械鉆速的影響，并確定了合理的實施參數(shù)，較好地指導了最佳機械鉆速的安全實施。

一、鉆井液性能

流體性質(zhì)是鉆井優(yōu)化中最重要的參數(shù)。鉆井液密度對機械鉆速產(chǎn)生重要的影響，它與鉆速成反比，即當量循環(huán)密度越小機械鉆速越大，減小當量循環(huán)密度的最有效的途徑是降低鉆井液密度，其次為減小黏度。因此，鉆井液密度降低的下限考慮因素：（1）地層流體流入井筒的速度與井底壓差有關(guān)，負壓差過大，易造成井噴。（2）鉆井液密度過小，易造成井壁失穩(wěn)，井壁巖石掉快甚至垮塌，掩埋鉆具；鉆井液密度過大會導致地層破裂，大量的鉆井液漏失。在滲透性地層鉆進時，如果靜液柱壓力小于地層孔隙壓力時，地層流體將流入井筒。這時設計的最低液柱壓力應略高于地層孔隙壓力，因此，防止溢流的最小鉆井液密度為：

二、鉆壓

鉆壓也是影響機械鉆速的一個重要因素，如果井底凈化完善，在通常情況下機械鉆速隨著鉆壓的增加而增大，然而鉆壓不能超過其上限，下面兩個臨界條件決定著鉆壓的上限值：

（1）減少鉆頭使用數(shù)量少，降低鉆進成本最低；（2）鉆進中避免鉆桿超過其縱向彎曲載荷。前一因素為鉆井操作費用最低，這是滿足鉆井成本效益的最基本需求。由于鉆井過程中鉆壓取值有一定范圍，通常最小成本鉆壓不能確保鉆速趨于最大值。因此，如果要達到最大機械鉆速，將不會滿足每米鉆進成本最低要求。在鉆前施工設計中，如果在擁有足夠數(shù)據(jù)的前提下建立鉆壓、轉(zhuǎn)速與鉆頭使用費用關(guān)系圖標，然后利用圖解方法可以確定最小成本的鉆壓與轉(zhuǎn)速。如果最低成本鉆壓超過了鉆桿臨界縱向彎曲載荷，這時鉆壓應該減少至鉆桿的臨界縱向彎曲載荷模型如下：

四、鉆井液排量

室內(nèi)實驗和現(xiàn)場試驗表明在鉆頭水功率達到使井底凈化完善前，機械鉆速隨水功率的增加而增大，隨后再增大水功率，機械鉆速基本無增大的趨勢。因此，鉆井液排量需要達到鉆頭底部巖屑完全凈化值。然而，這值可能不會完全把巖屑攜出井口，需要提高排量來阻止斜井和水平井中巖屑床的形成，通過建立環(huán)空流速圖表，在圖標中輸入已知井斜，然后做相交線即可得到滿足攜巖要求的流速（見圖1）。

五、結(jié)論

（1）降低鉆井液密度是提高機械鉆速的有效途徑之一，但選用最小鉆井液密度時要防止地層溢流和井壁發(fā)生垮塌，否則難以保證井段或?qū)游话踩@進技術(shù)的成功實施。（2）優(yōu)選鉆壓和轉(zhuǎn)速時不但要到達提高機械鉆速的要求，同時要保證減少鉆頭使用數(shù)量，減少不必要的起下鉆次數(shù)，滿足鉆頭使用成本最低、鉆井成本最小的目標，此外，在優(yōu)化鉆具組合時，要考慮在一定的鉆壓—轉(zhuǎn)速—鉆具組合結(jié)構(gòu)的條件下，保證鉆進過程中鉆具不產(chǎn)生屈曲、穩(wěn)定性好的要求。（3）優(yōu)選合理的水力學參數(shù)，建立水力學參數(shù)與機械鉆速的關(guān)系，在一定的鉆頭水功率條件下分析井底是否凈化完善，在此前提下選擇最優(yōu)排量。（4）在鉆進過程中，如果鉆井液性能—鉆壓—轉(zhuǎn)速—鉆具結(jié)構(gòu)—鉆頭水力學參數(shù)在滿足實際操作條件下的最優(yōu)值，則可以達到在技術(shù)限制條件下安全鉆進的最佳機械鉆速。

參考文獻

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