深井油田钻井技术的研究与应用

何代东

【摘 要】深井油田地区的地质条件复杂，钻井深度和难度较大，成本高，钻井周期长，从而严重制约着勘探开发的长远发展。深入研究钻井技术相关理论，提高深井油田钻井技术水平，加强先进钻井技术在深井油田中的推广和应用，有助于提高开发速度，确保相关人员的人身安全。本文将对深井油田钻井技术的应用进行分析。

【关键词】深井油田 钻井技术 应用

由于受到各种不利因素的制约，如工艺技术、工具设备等，严重限制了钻井速度的提升。随着无线和有线随钻测量仪器的国产化，再加上PDC钻头和高效牙轮钻头的广泛应用，钻井设备得到了大范围更新，极大地提高了钻井速度和经济效益。实践表明，科学运用各种先进钻井技术，激发工作人员和设备的技术潜能是高效、安全开发深井油田的重要途径。

1 深井井身结构设计技术

第一，不断优化井身结构。目前，我国深井中应用比较广泛的套管程序是：∮508.0mm+∮339.7mm+∮244.5mm+∮177.8mm+∮127.0mm ，少数的海洋深井与陆地深井使用的套管程序是：∮762.0mm+∮508.0mm+∮339.7mm+∮244.5mm+∮177.8mm+∮127.0mm，该套管程序对钻井液的依赖性比较强，井身结构方案调整难度大，无法满足地质条件复杂的深井钻井的要求。因此，该套管程序适用于地质环境简单的地区。该套管程序在使用过程中，存在以下问题：各套管间间隙较大，机械钻速较低，增加了钻井成本，井眼与目的层套管之间的间隙比较小，容易出现套管阻卡的现象，从而降低了固井质量；套管层数较少，对于多层复杂的地层而言，无法满足封隔要求；下部井眼的尺寸过小，无法满足井下作业与采气等工作的要求，钻井速度较慢，钻井工作的安全性得不到保障，也不利于进一步加深钻井。随着无接箍套管、随钻扩眼和钻后扩眼等技术在套管程序中应用的加强，进一步推动着深井钻井技术的发展。

第二，钻井扩眼技术。采用该技术，能优化套管程序，增加生产套管尺寸和套管层次，减少套管尺寸，降低企业生产成本。该技术具有很强的经济意义和技术价值：为后续采油作业与完井创造了有利条件；增加了套管环空间隙，提高了固井质量；有效地解决了易缩径地层与盐膏层所引发的钻井问题；增加了井眼环空间隙，极大地降低了压力激动，减少环空阻力，有助于深井钻进。

第三，膨胀管技术。该技术是将管柱深入到井底，通过机械或者液压的方式，用驱动头使管材发生变形，增加完井井眼内径。膨胀管技术适用于采油、钻井、修井以及完井等作业中。膨胀管技术具有以下优势：减少上部套管层数以及井眼尺寸，能钻更深的大位移井和直井；能提高复杂井段井壁的稳定性；易于修复破损套管；降低了钻井成本；使用砾石充填，有助于降低完井成本。

2 提高上部大尺寸井眼机械钻速技术

深井井眼的长度在逐渐增加，比如，井深5000-6000m，井眼∮311.1mm的深井，钻深则是4000-5500m，这样才满足井身结构要求。为了确保钻井安全，在设计∮311.1mm和∮444.5mm的井段固井时，应该尽量增加套管的深度。随着井段的加深，机械钻速越来越慢，影响钻井周期，增加钻井成本，也对整个油田开发速度产生不利影响。目前，如何提高深井机械钻速是油田深井开采行业需要解决的重点问题。

大尺寸井眼钻井作业难度较大，具体表现是：水力能量较低；钻井液处理难度大；很难选到合适的钻头；机械破岩能量不足；蹩跳钻比普通井眼严重。

3 套管防磨技术

深井和超深井具有井眼轨迹复杂、井眼深以及下部井眼钻井时间长等劣势，所以易出现套管磨损严重、套管磨穿、钻杆接头磨损以及井下钻柱扭矩高等问题，因此，需要在钻杆接头上设置焊耐磨带，将整体式非旋转保护接头串联在钻柱上，并安装计算机计算整体式非旋转保护接头放置软件。目前，套管防磨技术已经在我做石化部分得到了广泛应用。

4 深井超深井钻井液技术

深井超深井对钻井液技术有以下要求：剪切稀释性强，具有高稳定性和润滑性，高压失水量低，能有效地抵抗各种有害气体污染，如酸性气体、可溶性盐类，固相体积分数较小，便于维护处理，有利于保护配置与保护储层。目前，深井超深井钻井液技术已经应用在胜利油田中，具体内容包括：抗高温聚合物无固相钻井完井液技术、非渗透钻井液技术、硅氟钻井液技术、聚磺钻井液技术、聚合醇钻井液技术、油基钻井液技术、两性离子钻井液技术以及无固相复合盐水充气钻井完井液技术。水基聚磺钻井液体系最高能抵抗2200C的温度，钻井液密度高达2.30kg/L，利用表面活性剂和聚合醇的增效功能，提高其抗温能力。随着聚合醇钻井液体系和硅氟钻井液体系应用的加强，有效地解决了深部井壁稳定问题。为了进一步钻井深部复杂地层，尤其是盐膏层，研发了盐水钻井液体系，该体系的抗温度达到1800C，密度为2.30kg/L。虽然目前油基钻井液技术应用较少，但是该钻井液的抗温度达到2300C，密度为2.30kg/L，如果在低密度的环境下使用该技术，其抗温度达到2600C以上。

5 深井超深井完井技术

第一，高压油气井固井技术。该技术的特征是地层压力大，固井时易出现油气窜槽问题。因此，需要深入研究气窜“失重” 机理，了解和掌握分级注水泥、井口环空加压、双凝和多凝水泥浆、降失水剂、管外封隔器加防气窜剂、气阻剂、使用多密封特殊套管螺纹和加重水泥浆注水泥等配套固井技术。

第二，深部油气藏固井技术。该技术具有长井段、套管载荷重、高温高压等特征。根据该技术的特征，研究开发了分级注水泥尾管固井技术、耐高温水泥及其外加剂等。目前，我国大约有40-50的深井已经采用了分级注水泥技术和尾管固井技术。国产的分级注水器与尾管悬挂器已成系列。分级注水泥器已经有了127.0ram、 177.8ram、244.5mm 等不同规格的系列产品，并成功研发了封隔器注水泥引鞋以及带隔离器的多级注水泥器等产品，使用过多种不同规格的套管外封隔离器。

第三，低压易漏失油气藏固井技术该技术具有易漏失、地层压力系数低以及封固段长等特征。因此，研发了泡沫水泥固井技术、低密度水泥、超低密度充气水泥、微珠水泥和深井堵漏技术。

6 结语

综上所述，加强成熟钻井技术在深井油田中的应用，是提高钻井速度的重要举措。但是如何灵活运用钻井技术，是一个科学实践过程。只有加强职工培训，提高操作人员的专业素质，并辅以科学的管理，才能在钻井施工过程中合理运用钻井技术，使其发挥最大作用，从而提高经济效益。

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