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影响钻井速度因素及提速潜力分析 查永进 张富成 葛云华 中国石油集团钻井工程技术研究院 摘 要： 影响钻速的因素有地层因素，装备条件及技术水平，破岩方式与破岩工具，循环介质，钻井参数，钻井液体系等，本文分析了这些因素对钻井速度的影响，对高压喷射钻井，欠平衡钻井，气体钻井，防斜技术，新型钻头，井下动力钻具，钻井液技术等技术提高钻速的潜力进行了分析，对中国石油提高钻井速度提出了一些建议。 主题词： 钻井速度 潜力 喷射钻井 欠平衡 钻头 钻井工程作为油气勘探开发的主要手段和关键环节之一，具有资金、技术密集，高投资、高风险的特点。钻井占勘探开发投资的50%以上，钻井速度的快慢对油气勘探开发效益具有十分重大的影响。而目前国际油价不断上涨，导致全球钻井工作量不断加大，钻机供应紧张。国内在钻井队伍不断膨胀情况下，钻井工作量仍非常饱满，而单纯靠增加队伍不仅会导致效益的下降，还会导致钻井工作量下降时安置成本的增加。因此提高钻井速度，靠生产效率的提高以满足中国石油产量持续增长的需要，不仅是中国石油集团公司提高效益的需要，也是中国石油持续发展的政治需要。 影响钻井速度因素分析 地层影响 地层对钻速的影响主要表现为地层压实对钻速的影响，下图1-图2是新疆莫索湾地区不同埋深地层机械钻速的回归分析结果。 图1 新疆莫湾地区121/4?钻头机械钻速分析 图2 新疆莫索湾地区171/2?钻头机械钻速统计 以上两个图都反映出随着地层埋深的增加，地层岩石受压实程度增加，地层成岩性好，机械钻速急剧降低的变化趋势。 地层压实程度除与埋深有关外，还与地层古地质时代的埋深有关，表现为在某些地区，地层古时代曾深埋，后期由于构造运动，地层抬升，遭受剥蚀，地层变浅，这时虽然深度不大，但地层压实程度高，地层可钻性变差。 不同环境下沉积的地层，其可钻性差异也非常大，表现为砾岩地层使用牙轮钻头时由于地层的不均质性加之砾石的难以破碎性，使机械钻速远低于砂泥岩地层。另外对于牙轮钻头来说，砂岩地层机械钻速在同样埋深情况下高于泥岩地层，地层的含钙质胶结对地层可钻性也产生不利影响。 山前地层由于受高的构造地应力挤压作用，表现为机械钻速低于非构造挤压地区的机械钻速，塔里木库车山前的第三系以上地层机械钻速仅1m/h左右，采用垂直钻井系统等强化钻井参数后机械钻速也不到5m/h，而台盆构造地应力不强的地区相同地层机械钻速却高出10倍以上。 地层的复杂程度对钻速也有非常巨大的影响，主要表现为： （1）以东北大庆、吉林为代表的浅层油藏，经过多年开发，储层严重亏空，高压注水、压裂是平衡储层压力、开采剩余储量的主要手段之一，但同时也产生人工地层裂隙，有的地区这些裂隙已连通其它层位，导致不明的地层压力异常，从而导致在调整井、加密井的施工中出现井漏、井涌、卡钻等复杂情况，上面裸眼段泥浆浸泡时间增加，泥页岩水化膨胀，从而引起井壁掉块、坍塌等复杂情况。 （2）以西南四川为代表的上部地层，地层裂缝甚至溶洞发育良好，恶性井漏甚至失返时有发生；以新疆准噶尔盆地南缘为代表上部地层，山前沉积多回旋无胶结巨厚砾石堆积，地层倾角大，富含强水敏性泥岩，第三系安集海河组的地层富含蒙脱石、伊蒙石混层的泥岩和多种盐类的阴离子，存在强坍塌应力及由快速沉积引起的超高压地层流体，地质情况异常复杂，常规钻进中缩径、坍塌很难控制，阻卡严重，井漏、缩径、坍塌及阻卡等复杂情况影响钻井速度的问题异常突出。 （3）西部以塔里木为代表的中深部地层，山前构造地应力分布复杂，井眼失稳十分严重，主要表现为：泥页岩的坍塌及煤层的垮塌、盐膏层及软泥岩的蠕变缩径，多套压力系统共存容易造成漏、涌、卡等。如克拉苏构造，第三系存在有300-800m厚度不等的复合盐层；下三系库姆格列木组白云岩高压气层压力系数2.12-2.20 ；下第三系低和白垩系砂岩地层压力系数1.75-2.09，且兼具有孔隙和裂缝双重性质，孔隙压力相对较小，白云岩气层裂缝发育，孔隙压力较高，窄密度窗口安全钻进无保障，恶性井漏不断出现；高陡构造井斜严重，制约施加钻压，且地层耐磨性强、可钻性差，这些都严重制约着钻井速度的提高。 （4）西南川东地区，油气埋藏深，地质构造复杂，如黄草峡构造高点多，走向断层发育，同一裸眼井段同时存在压力系数悬殊的多个压力系统，喷、漏、卡问题十分突出。 装备条件及技术水平 钻井装备是主动提速的关键因素，且对于各种地层条件都适用。八十年代初，当时石油部钻井局大力推行喷射钻井，使钻井速度得到了大幅度的提高。当时学术界有一种观点，认为上部松散地层依靠水力可以辅助破岩，但钻井局认为只要泵压提高了，破岩效果就会更好，事实证明这一观点是正确的。但近年来，由于钻井装备水平进步不大，虽然大多数井队都装备了1300马力泥浆泵，但由于易损件不过关，泵的实际功率不到设计值的60%