钻井工程技术及提高效率措施分析

2019-01-19董中磊

中国设备工程 2019年20期

董中磊

（大庆钻探工程公司钻井四公司，吉林松原 138000）

随着经济的不断发展，社会对能源的需求越来越高，这就要求我国石油工业必须开采更多的石油资源来满足社会经济发展的需求。钻井工程作为油气资源开采的前提尤为重要，必须采取多种手段提升钻井工程的效率，保证钻井的质量。在钻井工程中应用前沿高新技术是一个提升钻井效率的方向。

1 石油钻井工程的概述

在石油勘探开发的过程中，石油钻井工程是非常重要的部分。这也就需要相关的工人要通过井筒进行钻探，在这个过程中也应该实施合理有效的技术方法，将油层和油井进行连通，从而实现油气的开采，为下一步的油田开发奠定基础。随着我国油田勘探的不断开发，石油钻井工程也得到了很大的发展。不仅将钻具进行优化和改良，同时也改进了相关的施工措施，极大地提高了施工的效率。但是，在进行钻井和工程管理的过程中，仍然存在着一些问题。这也就需要相关的人员进行不断的科学研究，不断完善相关的技术。

2 我国钻井技术现状

2.1 发展现状

近年来，我国石油钻井技术不断提高，钻井所需要的设备基本上不再依赖于从国外进口，已经实现国产化。已经广泛应用了国产的机械式和电动式变频钻机，同时在国际上也属于技术领先水平的大功率钻井泵如F-1600 型800KW 钻井泵也已经成功应用。大型的成套钻机和配套设备也已经不再进口，我国已经完全获得了自主知识产权，液相欠平衡和气体钻井设备也都已经在国内的大港、塔里木油田应用成功。并且我国已经大力开发全自动化人工智能钻井系统，在投入众多精力的基础上，已经取得了初步的成功，井下随钻测量仪（MWD/LWD）、旋转导向系统等众多具有高技术含量的最新系统已经广泛应用于钻井工程中，在世界上处于比较先进的水平，充分体现了我国钻井技术的不断成熟完善。

2.2 影响因素

虽然我国钻井技术已经取得了一定的成绩，但我们也深刻认识到与国际上先进技术还有不小的差距，我们仍然任重道远。钻井工程虽然是一项比较庞大复杂的工程，需要众多的人员、设备、技术参与，但是在具体实施过程中，却要考虑到许多细节，这些细节决定着整个钻井工程是否能够成功。诚然，影响钻井速度的主要因素是地层因素，在客观的地质条件下提高钻井效率主要取决于：钻井生产组织管理和操作人员的技术素质、钻井技术装备及工具及配伍的钻井液体系。在工程中，工作人员和工程的管理都影响着整个工程的质量。比如说操作人员业务素质差，安全意识淡薄，会对整个钻井工程产生严重的影响，降低施工效率，影响施工安全。如果管理不到位，势必影响钻井效率的提高。

3 钻井技术和工程管理中存在的问题

3.1 细节管控问题

钻井工程虽然是一项庞大而复杂的工程，但在细节上却有着苛刻的要求，不允许任何一个细节出现丝毫的差错。这对钻井工程的工作人员、工程的管理、技术应用都提出了非常严苛的要求。然而，在这些方面存在着一定问题，因为工程人员的不细心以及对钻井设备及工具的管理不到位导致的卡钻现象时有发生。同时在工程进展过程中，如果对地层及岩性调研掌握不准确，也会导致发生卡钻。

3.2 工程管理问题

钻井工程的管控不力也是影响钻井效率的一大因素。工程管理人员对操作人员工作意识培训不到位，不能充分提高和加强操作人员对工程的重视程度和执行力，导致操作人员在工作中不够细心，从而产生了安全隐患。管理人员对班组操作人员的作息和班次安排不合理，不能使员工的清楚地认识到本岗职责所在，并且对工程质量要求不高，进而严重影响了钻井工程的工作效率。

3.3 技术缺陷

由于在钻井施工过程中，涉及高压喷射、井眼清洁、井眼轨迹等诸多措施，这就对相关的技术有了很高的要求。但是目前我国部分钻井技术仍然存在着许多的漏洞。首先，一些作业团队在钻井设备方面仍然比较落后，并且钻头质量无法得到保障。在施工的时候，钻头选型随意性大、经验主义情况也时有发生。此外，在施工过程中，有可能会出现钻井液性能不达标，也会给整个严重影响整个工程。

4 提升钻井技术的具体措施

4.1 建立问题预防解决机制

在钻井工程准备阶段，工程管理人员要让专业的技术人员向操作人员传授工程建设中所需要的技术，技术人员需要对所需的技术进行详细交底，并提醒操作人员需要的注意事项，使操作人员对于技术有一个全面清晰的认知。在施工过程中，要明确需要严格控制质量的环节和对象，使操作人员有深刻的认识，确保工程质量达标。同时对整个钻井工程中可能遇到的问题要提前分析，建立问题预防解决机制，对钻井工程来讲，就是要加强井控管理的预防预警，增设井口防喷器组合，远程控制系统、早期井涌检测系统，减少事故出现。工程技术人员是钻井工程施工的重中之重，他们的技术素质和工作态度直接决定了整个工程的质量。

4.2 提升钻井技术装备及工具

在钻井工程中应用新装备新技术可以有效提高钻井工程的工作效率，使整个工作过程更为直观地展现在技术人员眼前，有助于随时发现问题并解决问题，有效提高对石油资源的保护。先进的钻井设备很大程度上决定了钻井的效率和质量，更提高了施工的安全性。因此，在进行施工前一定要做好钻机设备和零件的检查，避免出现错扣、倒扣的问题。目前钻遇沙岩层段前优选穿透力更强的高强度复合钻头，减少钻井材料的消耗，提升钻井钻速。水平井钻井技术通过使用Power Drive 旋转导向系统及随钻测量仪，可以在保证在井下钻具在动态钻进过程中完成下发指令实现对井眼轨迹的精准控制，平均提速50%。另外，装配顶驱的钻机钻大位移井可节省钻井时间20%以上，并能有效地减少或避免井下复杂情况。有些顶驱配有“柔性扭矩”装置，可有效避免大位移井钻具的振动损坏，使用非旋转钻杆护箍，在大位移井中减轻95%的套管磨损；尤其在大位移水平段后期能显著降低摩阻和钻具扭矩的，（如ARNCO100XT 减少套管磨损85%～95%；降低扭矩30%）效果相较于传统的钻井技术，这些新技术使得钻井速度更快，工程质量更稳定。

4.3 优选适合复杂地质条件下的钻井液体系

在钻井工程中优选配伍钻井液体系，也可以有效提高钻井效率，要提前对地质构造进行预判分析，选择符合地层岩性特征的钻井液，比如，在低渗透砂岩油气藏，低渗透危裂缝、裂缝及空隙、过压硬地层宜采用低密度欠平衡钻井液体系，优点是降低底层伤害，提高产能，提高钻井效率，降低钻井成本，可及时发现地质异常情况和识别产层。在钻井施工过程中按照需求保证钻井液的密度、黏度及指标，防止因钻井液性能突变引发井漏事故。在钻井工程进展施工过程中，要尽量防止多个钻井井位同时施工，避免一个井位发生事故引发链式连锁反应殃及其他井位造成事故。总而言之，在进行施工前应该对地层的渗透性进行分析，根据临井资料结合施工设计来选择合适的钻井液。

4.4 确保钻井设施的质量

要想更好地使重大钻井技术能够顺利应用，就应该提高钻井设备的质量。尤其是钻井设备的质量也影响着钻井作业人员的安全。再好的技术如果没有设备的支持，那么也很难达到预期的实践效果。

4.5 钻井井控技术的完善和优化

在钻井的过程中可能会发生溢漏事故，这都是由多方面的因素影响的。当井底压力小于地层压力的时候，就会出现溢流现象。在下钻过程中如果钻具的体积小于钻井液返出的体积，就说明井口发生溢流。如果发生溢流，轻则影响生产、延迟工期、增加成本，重则造成失控破坏环境，机毁人亡。要想避免悲剧发生，就应该建立全面的井控管理制度，约束钻井作业人员的行为。尤其是在高压地层、高含硫、易喷易漏等非常规油气藏的钻探施工过程中更要严格控制监控，加强井控设备的维护和保养，改进、提升、完善井控技术、井控标准以及设备的操作规程，及时发现问题确保井控安全处于可控、在控、受控状态。