关于影响欠平衡井钻井速度的原因分析

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通过对欠平衡井钻井过程的分析及总结，同时查阅大量文献资料后，发现影响此类井钻井速度的因素主要是地质因素和工程因素。本文主要分析了工程因素对钻井速度的影响，同时对欠平衡井钻井施工提出了一些改进措施。

欠平衡井钻井的技术现状

欠平衡钻井技术是20世纪90年代在国际上成熟并迅速发展的一项钻井新技术。欠平衡钻井分为：气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井、充气钻井、淡水或卤水钻井液钻井、常规钻井液钻井和泥浆帽钻井。在美国，欠平衡钻井技术被称为上游石油工业新技术，已经成为钻井技术发展热点，并越来越多地与水平井、多分支井及小井眼钻井技术相结合。国外欠平衡钻井技术主要集中在井控、钻井液、程序设计、特殊工具等方面。

目前，应用欠平衡技术钻井已有20多个国家，技术先进的国家包括美国、加拿大、英国、阿根廷、墨西哥等国。这些欠平衡技术先进的国家，创造欠平衡条件采用的常用技术有：边喷边钻、泥浆帽钻井、立管气体注入、环空气体注人、连续油管钻井。水、地层水、海水、淀粉水、柴油、原油都曾用做欠平衡钻井的循环工作介质。散装或膜滤氮气、工业废气、空气、氮气和空气的混合气、天然气和空心玻璃球都作为减轻剂或发泡剂。这些对于我们开展此类井的钻井具有一定的参考价值。

欠平衡钻井技术的特点

欠平衡钻井技术能够迅速发展是因为它能很好的克服钻井作业过程中的难题并避免一些复杂情况的发生、能有效地降低油气田的勘探开发成本。从目前国内外研究及应用情况来看，其具有以下几方面的优缺点：

优点：减少对油气层的伤害，有效保护油气层，提高油气井的产量；实时发现地质异常情况，及时评价低压低渗油气层；有效控制漏失，减少和避免压差卡钻等井下复杂情况的发生，减少作业和相关的费用；提高机械钻速，延长钻头使用寿命，缩短钻井周期，降低钻井成本；可以在钻井过程中生产油气。

缺点：循环系统的稳定性（压力波动）；油层伤害（过平衡状态，逆流自吸，地层液体配伍，出砂等）；井壁稳定性（力学，物理，化学作用）；安全问题（井下爆炸或燃烧，井控问题，H2S腐蚀）；经济因素（设备，材料，环境问题）。

欠平衡钻井相关技术分析

对于直井或水平井的欠平衡钻井来说，筛选合理的油气藏是非常必要的。通过研究油气藏的构造图以及收集和分析相关的数据，可以描述出油气藏为均质油气藏还是非均质油气藏。需要提供和研究的油气藏数据参数包括油气比原油的API密度、平均孔隙度、平均渗透率、地层体积指数、压力、温度和含水量，这些基础参数的准确率是能否保证钻井成功的最直接的资料。另外，油气藏的构造资料、注水、注气以及原油粘度都在“区分油气藏特征”方面起着一定的作用。在油气钻井的选位、设计、施工、筛选和前期决策上，应该形成由钻井工程师、油藏工程师、地质工程人员、采油专业人员、欠平衡钻井专家、HSE管理专业人员等组成的团队来完成。并要认真按照以下筛选程序进行：

分析确定用简单的欠平衡钻井技术能否完成这口井；以现有数据能否证明欠平衡钻井技术在此油气层中优于过平衡钻井技术；用欠平衡钻井技术潜在的风险和事故；该地层能否承受住压力降低而不出现坍塌事故；长期的油气层优选与采用欠平衡钻井技术的选择是否科学；初始油井设计和现有井控设备是否能满足油气藏开发标准；

钻进参数的影响

在欠平衡井钻井过程中，可控因素中的钻进参数对钻井速度的影响不容忽视，如：钻头类型、钻头喷嘴直径、钻头水功率、钻压、转速、泵压、排量等。在客观条件一定的情况下，一般的正常钻井通常通过控制钻压、转速、泵压及排量来提高机械钻速。一般情况下钻压越大，转速越高，机械钻速就越高。而且一般遵从的规律是上部地层对转速比较敏感，下部地层对钻压比较敏感。因此，对于欠平衡井，钻遇上不松软地层时，采用低钻压，高转速；钻遇下部坚硬地层时，采用低钻压，高转速。如果钻压或转速控制不当，一方面会影响机械钻速，另一方面会加剧钻头的磨损，进而影响钻头的使用寿命。在考虑钻压和转速的同时，还应调节好泵压，泵压不能太大，也不能太小，泵压适当最好。若泵压太小，则井底破碎的岩屑不能及时返出，造成岩屑的二次破碎；若泵压太大，则产生井底压差，井底压差对刚破碎的岩屑有压持效应，阻碍井底岩屑的及时清除，影响钻头的破岩效率。总之，在钻井过程中应根据实际情况适时的调节钻进参数，只有这样才能高速有效的钻进。

钻井工具的影响

钻井工具近年来取得了长足的进步。对于普通钻井通常采用的常规转盘钻井，由于这种传统的钻井方式的钻井速度很低，已不能适应如今飞速发展的新钻井行业。为了适合不同欠平衡井钻井参数的要求，对提高钻井速度，已经采用“PDC钻头+井下动力钻具+转盘钻”的复合钻井方式，其具有如下优点：

由于复合钻进的钻头转速是钻机Ⅱ档速的2倍，接近Ⅰ档速的4倍，大幅度提高机械钻速很容易实现。复合钻进的高转速适合于PDC钻头剪切地层的切削特点。井眼轨迹平滑。导向钻进和滑动钻进相结合的间隔变换，易于控制狗腿度，保证井下安全。钻具结构得到有效简化。复合钻进时钻压一般

钻井液的影响

钻井液是钻井工作中的重要载体，对钻井进度质量的影响至关重要。影响机械钻速的主要是钻井液的粘度、钻井液的密度及钻井液中的固相含量三方面。

固相含量。固相含量对钻进速度和钻头消耗量都有严重的影响，一半应尽量采用固相含量低于4%的低固相钻井液。

粘度。若钻井液粘度增大，将会增大环空压降，使井底压差增大，钻速降低；钻井液粘度增大，钻柱内压耗增大，在泵压一定时钻头压降减小，钻头谁功率减小，清岩和破岩能力降低，钻速下降。若钻井液粘度太小则会降低钻井液的携砂能力，使岩屑不能及时返出井口，进而影响钻速。

密度。钻井液密度越大，井内液柱压力越大。在井内液柱压力大于地层空隙压力的情况下，产生一个正压差。在正压差作用下，井底岩屑难以离开井底，造成重复破碎现象，钻速降低。若密度太小不足以压住井下流体，可能会导致井喷危险。

设备对钻进速度的影响

钻井设备对钻井速度的影响不容忽视，在一口井的钻井周期中，由于设备问题导致钻井周期延长的时间占绝大部分。设备的影响大体分为以下几种情况：

钻机配置不能满足钻井需要，如钻机动力不足、钻头硬度不够等。

设备没有进行定期维护和检修，经常发生故障而延误工期，如阳试1井柴油机、泥浆泵、气泵等大型设备多次发生故障。

钻具陈旧，性能下降，增加了井下事故发生的频率，如阳试1井发生过1次钻铤脱扣，1次钻杆脱扣，2次钻杆折断。

井场常用工具配备不齐全而延误工期，如阳试1井多次发生钻具折断而无打捞工具公锥和母锥；无备用钻头。

除了以上原因外，因地理、气候条件所限赞成的供应不及时等原因，也会对钻井速度有一定的影响，特别是水和柴油的及时供应等，如果出现问题将严重影响工期。针对这种情况，要提前储备足够的水和柴油，避免了雨雪天气由于缺少水和柴油而延误工期。

总之，欠平衡钻井数据实时采集系统对钻井全过程进行数据采集、计算和分析，依据数据结果对整个工艺过程进行监督和指导，确保欠平衡钻井安全顺利的完成。影响欠平衡井钻井速度的因素有很多，在实际钻进施工中，应妥善选择方案，确保施工的顺利进行。

（作者简介：长城钻探工程有限公司

生产协调处辽河分部）