影响钻井钻速主要因素分析及提速提效方法研究

肖春福

摘 要：提高钻井速度是我国东部老油田稳产提效及加快西部深层复杂油气藏勘探开发速度、安全钻井、提高单井油气产量、降低“吨油”成本、提高钻探效益的迫切需要，也是提升钻井工程技术服务核心竞争力的迫切需要。面对“深、低、海、非”勘探开发新形势，在打成井的基础上，如何用最高效经济的方式打快井、打好井是钻井工程面临的关键难题。

关键词：钻井提速提效 影响因素 提速方法

钻井提速是钻井技术水平的一个重要指标，面临“钻速慢、周期长、成本高”的瓶颈，亟需明确影响钻速的主要因素并采取针对性的提速提效技术。[1]

一、影响钻速因素分析

影响钻井钻速的因素众多，统计分析共有50多个因素，如同“齿轮系统”，每个因素都会影响钻速，且复杂多变，总起来说可分为可控因素（技术水平+人为因素）和不可控因素（地层条件）两大方面。

（一）人为因素

影响钻速的人为因素主要包括：钻井施工时的组织管理、现场操作和人员技能水平。

（二）地层条件

影响钻速的地质因素主要包括：地层压实程度（埋深、抬升）、岩性（UCS、可钻性、研磨性等）、地层倾角（造斜率）、地层非均质性、复杂特殊地层（盐、煤、断层等）、地应力（压力系统）等。

（三）技术水平

钻井技术也是影响钻速的因素，主要与钻机装备与配套工具、破岩方式与破岩工具、钻井（水力）参数优选、钻井方式（不同循环介质）、钻井液体系及性能、井身结构与钻具组合等密切相关。

二、提速提效技术措施

（一）钻头优选与个性化设计

“钻头不到，油气不冒”，钻头直接接触地层，是影响钻井破岩效率最直接、最关键的因素。近年来，设计更具针对性和个性化、切削齿材质要求高、功能更全、增强钻头耐磨性、可导向性地层适应性更强、PDC等新型钻头层出不穷，对于提升钻井破岩能力起着至关重要的作用。

（二）最优化钻井（钻井参数优选）

钻井参数表征钻进过程中可控因素（设备、工具、钻井液以及操作条件）的重要性质的量，如钻头类型、钻井液性能参数、钻压、转速、泵压、排量、钻头喷嘴直径、钻头水功率等。钻井参数优选是指在一定的客觀条件下，根据不同参数配合时各因素对钻进速度和钻头寿命的影响规律，采用最优化方法，选择合理的钻进参数配合，使钻进过程达到最优的技术和经济指标。

（三）井下动力钻具提速

目前复合钻井成为钻井提速的最常用方法之一，PDC+PDM复合钻井方式已经成为深层提速的主体技术之一。

（四）改变单一旋转破岩方式

改变单一的钻头破岩方式，借助流体脉冲、高压、粒子等，实现多种破岩方式集成。

（五）井底降压提速

除地层岩石客观因素和机械破岩以及射流辅助破岩以外，提高钻井高效破岩的一个方法是降低井底压差。欠平衡钻井是指井筒环空中循环介质的井底压力低于地层孔隙压力，允许地层流体有控制地进入井筒并将其循环到地面进行有效处理的钻井技术。目前已经形成了适用不同油气藏类型和储层特征的欠平衡钻井技术系列。

（六）优化减振降耗工具（减阻降扭）

地层不均质性、钻头结构形状等因素引起BHA运动不均匀性及钻头载荷不定常性，导致钻柱的动载和振动。钻具振动三种类型，轴向、横向及扭摆振动，其表现特征为跳钻、涡动及粘滑。钻柱的振动被确定为限制机械钻速和进尺提高最为显著的因素之一（深井占比40%），将有效振动能量转化为破岩能量，减振降耗，提高钻头破岩比能，是破岩工具的发展方向之一。代表性提速工具有扭力冲击器、钻柱减振增压提速工具、衡扭矩工具、APS智能减振工具（AVD）、AVDT深井钻井减振工具等

（七）提升钻机装备能力

通过应用系列深井钻机（70D–120D）及配套顶驱、大功率钻井泵、注水泥泵和耐高压防喷器等配套设备，满足深井超深井钻井需求。

（八）提高钻速的钻井液

现场试验结果表明，优化钻井液提高机械钻速效果显著，并有效减少起下钻过程中的阻卡情况，井径规则。因此，通过研究钻井液提高钻速的作用机理，提出提高钻速的处理剂分子结构和钻井液性能要求，研制能提高不同地层钻速的处理剂新材料，形成针对不同地层能提高钻速的水基钻井液配套技术，并建立评价方法。

（九）优化作业模式

工厂化作业是钻完井作业模式的一次重大突破，已被推广到页岩气等非常规油气资源的开发中。一体化设计、井场布置;快速移动钻机;同步作业;远程决策;批量钻/压是助推未来非常规油气高效开发的一大优势。

（十）基于大数据的钻井综合提速技术

基于大数据的钻井综合提速技术根据实际开发经验总结而成的高效分析工具，所需要的钻井数据都是客户已有数据的大数据模式分析，基于客观的钻井数据和事实，无需客户花费额外的成本去收集新数据，所提出的解决方案通常是成本低廉并且提速效果突出。

三、结语

提速提效不是简单的提高钻速，其最终目的是缩短钻井周期、降低吨油成本。上文提出的直接提速常规技术包括但不限于以上十类直接提速方法，并且在钻井过程中除了技术应用外最关键直接提速措施是抓好生产组织与管理提速。

参考文献

[1]张建阔.硬地层同轨道锥形齿PDC钻头研究与应用[J].中外能源.201，10（2）：52—56.