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提高深井钻井速度的几种先进技术 摘要：本文综合国外近期深井钻井实践，探讨了深井钻井中提高钻井速度的几种可行性技术，同时指出了我国深井钻井技术应开展的主要工作。 关键词：深井钻井，设计，钻头，速度 随着油气勘探开发工作不断向深部地层扩展，深井钻井的规模日益扩大，目前已成为油气钻井的重要组成部分。 深井、超深井钻井技术成就是一个国家综合钻井技术水平高低的标志之一，目前美国、原苏联德国的超深井钻井技术装备和综合技术处于国际领先地位，我国在深井及超深井钻井技术方面与国外先进水平相比还有相当大差距，为了能够缩短我国在深井及超深井钻探技术领域与国外先进水平的差距，及如何提高我国深井和超深井钻井技术应开展的工作。 一、深井钻井模拟技术 美国、前苏联、英国都有技术水平相当高的全尺寸深井钻井模拟实验室。即在地面实验室可以模拟5000米以上的温度场、压力场，并用相似数为1：1的钻井设备进行模拟实钻，然后利用完美的数据采集系统模拟过程中产生的所有信息资料。由于是采用全尺寸模拟技术，不存在尺寸效应，这些信息中真实地包含了深井钻井规律，对这些信息进行处理，则可以较为准确地掌握深井钻井的实质。在实钻过程中就能够及时采用正确的钻井技术，大量减少无谓的钻井投资，真正有效地提高钻井速度。 二、深井优化设计技术 深井和超深井钻井是一项费用很高的工程，为保证安全、经济和快速钻成深井和超深井就要有一套正确的设计方案。 钻机和设备的选择 要求选用先进的钻机和设备，要求设备功率大、基础稳固、配套齐全、自动化程度高。钻机及提升系统能满足提升最重套管柱及钻柱载荷及钻进的需要。泥浆泵组要能提供喷射钻井和清洗井眼的水功率。井架负荷能力及立根盒容量要符合设计要求。底座高度要能装3-4套防喷器组，要有完善的井控系统，防喷器组、节流管汇、控制系统等都要符合深井地层压力要求。所有的设备、器材事先都要进行认真严格的检查，以保证安全。 2、套管程序设计 在确定深井井身结构时，需要根据地震资料，邻近井资料对多个层段的地层孔隙压力和地层破裂压力梯度作出较为准确的预测。根据不同的压力体系合理设计套管柱的类型和强度。对于尾管设计，要准确地确定出尾管悬挂深度。在悬挂点以下的钻具可以采用小尺寸，具有较高的抗内压强度。合理的套管下入程序是提高深井钻井速度的保证。 钻柱组合设计 深井钻柱设计一般采用稳定的满眼刚性组合，普遍使用稳定器、减震器和随钻震击器。 对9-5/8英寸以上的大井眼，常用大直径塔式钻具组合，钻杆与钻铤之间用加重钻杆过渡。 超深井常常采用复合钻柱，钢级一般为G-105级，有时上部用S-135，设计富余拉力至少为45吨。 三、推广应用近平衡钻井技术 深井钻速低的一个很重要的原因是由于深井压差大，钻井液对井底的岩石和对钻头破碎产生的岩屑压持作用大。地层越深，压持程度越大，岩石强度也逐渐增大。在钻头正常工作期间，底部岩石致密，渗透性差，钻井液滤失水难以渗入其中。再者，巨大的液柱压力会压住即将脱离母体的岩屑，有时有效的楔入压力也难以维持。如果液柱压力和地层孔隙压力的差值越大，则这种情形会更加严重，岩屑在井底被重复破碎的次数会更多。因此，利用水力能量清洗井底岩石就显得非常重要。而实现近平衡钻井可很好地达到这一目的。 四、深井钻头选型技术 钻头使用的好坏，对提高钻井时效和缩短钻井周期有着直接的影响，美国和世界上一些先进国家能够取得单只钻头进尺多，单井钻头耗用数量少的效果，在于不断研制和发展新型高效钻头和优选钻头类型。 1、广泛使用PDC钻头提高钻速 PDC钻头在相似条件下与牙轮钻头相比，可提高钻速33％至1倍，成本降低30～50％，单只钻头进尺可增加3～4倍，到目前为止，在较软地层和非研磨性地层中已几乎完全取代了牙轮钻头，在较硬或钻得较慢的非均质层有时也可取代牙轮钻头。如在英国北海用PDC钻头钻大段软至中硬的均质地层，其机械钻速比牙轮钻头提高2倍，钻头寿命也大大高于牙轮钻头。目前，英国在北海的一些井上已有70％的井段是用PDC钻头钻进的。因此，在地层条件适宜时，应大力推广应用PDC钻头，提高钻速。 2、选择新型钻头提高钻速 （1）热稳聚晶金刚石钻头 热稳聚晶金刚石钻头（TSP）可以钻进中等研磨性砂岩、硬砂岩夹层、碳酸盐岩等中硬地层，而且抗冲击能力强和耐高温。例如，美国得克萨斯二迭系的Clearfor地层，由中硬白云岩和少量硬石膏砂岩等组成。过去在该地区30多口井上用牙轮钻头的钻速为2.35米/小时，平均钻井费用达86.05美元/米，而改用TSP钻头后，将机械钻速提高到12.0米/小时，并将钻井费用降低至36.16美元/米。 （2）PDC＋金刚石孕镶块混合齿钻头 这种钻头的主切削付为PDC切削齿，在PDC切削齿的后面镶嵌上金