发布时间 : 星期三 文章科研项目论证报告-水平井快速安全钻井技术-2更新完毕开始阅读2c64f9eb0975f46527d3e1fc
种少，在使用过程中存在钻头对地层的针对性不强。齿面结构与井底破岩的要求不相适应、水力结构与井底清洗的要求不相适应的问题。因此，应针对地层岩性特点，改进钻头齿面结构和水力结构，研制新型钻头，提高钻头质量，以及强化钻头使用措施。
(3)预期达到的技术目标
通过从岩性出发寻求与地层岩石相匹配的钻头，以及从该地区已钻的钻头资料入手，通过大量的实钻数据，运用统计方法优选钻头从而达到提高机械钻速，降低钻井成本的目的。
5、水平井快速钻进技术
(1)主要研究内容及技术难点分析
在小井眼、长水平段水平井钻井条件下优选钻井参数，会受到诸多约束条件的制约，需要综合考虑钻井工艺、权衡利弊，才能得到一个相对合理的结果。
钻井过程是一个十分复杂的多因素相互作用过程，参数多变而且有的参数难以准确取得，对钻井参数进行优化单纯靠某个理论的精度来保证是不现实的，这已被多年来的钻井实践所证明。例如，钻压转速优选时需要的地层可钻性系数、牙齿磨损系数、轴承工作系数、钻压影响系数、转速影响系数等，有的不易直接取得，有的与钻头结构、材质相关，随着技术发展而变化，钻头厂家又不能提供；水力参数优选时需要的实际排量与理论排量之间有时存在较大的误差，钻井液的流变性导致粘度变化、井眼状况不明、计算系数不准确等，导致理论计算值与实际情况出入较大，尤其在小井眼条件下计算误差更明显。
在钻井实践中发现，尽管使用了大排量洗井，钻井速度仍然得不到显著的提高。后经过大量的分析和研究才认识到，把岩屑从井底举到地面上来需要经过两个过程：首先要把岩屑冲离井底，然后把它们从环形空间内带到地面上来这两个过程也是两个问题。理论分析和实验室的研究证明，将岩屑从环形空间携带到地面上来，并不是很困难的事情不需要很大的排量就可以做到，可是要把岩屑冲离井底，则要困难得多。要解决把岩屑及时冲离井底这个问题，就需要新的工艺技术，这就是喷射钻井技术。喷射钻井是将泥浆泵输送的高压泥浆通过钻头喷嘴形成高速冲击射流，它具有很高的喷射速度，具有很大的水功率，它能给予井底岩屑一个很大的冲击力，从而使岩屑及时、迅速地离开井底，始终保持井底干净。
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这就是喷射钻井能够大幅度提高钻速的主要原因。因此，在钻井过程中，水力因素是影响钻井速度和成本的重要因素。
针对长岭地区深部地层岩石的抗压强度高、研磨性强的特点，近年在该地区引进了国外提高机械钻速的新技术——高速涡轮动力钻具+金刚石孕镶钻头的复合钻井技术。该技术综合了涡轮钻具高速、大扭矩、无横向震动、机械钻速高和金刚石钻头研磨性好、适合高速旋转的特点。通过使用发现“涡轮+孕镶金刚石钻头”复合钻井技术在该地区深部非均质地层具有一定的技术优势。
井下动力钻具配合PDC钻头复合钻进，具有明显的技术优势。分析其原因，包括如下主要影响因素：
①高效PDC钻头对付某些地层的优势明显大于牙轮钻头。
②近年来螺杆钻具的质量不断提高，寿命大大增加，与PDC钻头匹配，能够充分发挥PDC钻头的效能。
③在长水平段、小井眼中常规钻井的动力损耗很大，并且容易出现套管磨损及钻杆疲劳破坏，而井下动力复合钻进技术主要是利用井下动力马达直接驱动钻头，动力损耗较小，改善了底部钻具组合的工况，从而提高了钻井的效率和安全性。在井下动力钻具(螺杆钻具等)工作的同时，启动转盘复合钻进，有利于防止钻具被卡及减少钻具托压。
④在使用井下动力钻具钻进时，由于施加的钻压比较小，在垂直钻井中有利于防止井斜。
该项研究内容可以细分为以下几个部分：①PDC钻头+螺杆复合钻井技术研究；②涡轮+孕镶金刚石钻进技术研究；③导向钻进技术研究；④钻井参数优化研究。
(2)拟采取的具体技术方案
长水平段水平井钻井参数优选技术应立足于现场，具有实用性，基础数据在现场容易获取，对有的参数通过现场实际数据进行反演计算，再代入计算模型，利用现场的实际数据对计算结果进行实时校正和优化。例如根据上一只钻头、上一个井段或邻井的实际数据来反求一些参数，对理论计算结果进行校正，优化当前钻头或当前井段的钻井参数；或者根据当前钻头的实际数据来预测和优化下一只钻头的钻井参数，这样可以消除理论计算模型的系统误差，从根本上保证钻井
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参数优选结果的可靠性和实用性。
采用井下动力钻具钻井方式，配合自锐式金刚石钻头，高转速钻进，提高机械钻速。在欧洲地区，在深井牙轮钻头钻速很低的情况下，采用涡轮钻具配合自锐式金刚石钻头钻进，单只钻头进尺一般在200~500m，机械钻速在2.5~5.0m/h。
采用井下动力钻具，可以大大提高钻头的转速，提高钻头的机械破岩能量，从而提高机械钻速。使用加长马达+PDC钻头以与转盘复合钻进方式提高钻井速度的技术已十分成熟。
优选钻井参数钻井，是在综合影响钻井成本各项因素的基础上选择的最优参数组合。一般情况下钻压越大，转速越高，机械钻速就越高。而且一般遵循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。大直径井眼提高钻速前提条件为：纯钻时间所占的时效比例尽可能大，平均单只钻头的进尺尽可能多，行程机械钻速尽可能大。深部小井眼提高机械钻速，根据深部小井眼钻井的特点，目前最有效的方法之一就是采用井下动力钻具；转盘/双驱动复合钻井技术和采用强化钻井参数钻进。
采用大钻杆或复合钻杆，尽量减小沿程压耗，发挥水力能量。
(3)预期达到的技术目标
通过进行水平井段的提速研究，大幅度提高小井眼、长水平段水平井的机械钻速，从而达到降低钻井成本的目的。
(二)技术方法、路线及其可行性分析
在综合分析现有小井眼、长水平段水平井所存在问题的基础上，调研前人在水平井以及其他方面的成功经验，从而将调研中的成功经验应用与小井眼、长水平段水平井的施工中，进而降低施工风险，提高钻井速度。
(三)技术关键、技术创新
(1)技术关键
①长水平段小井眼的相关理论分析； ②对引入的新技术进行综合评价。 (2)技术创新点
将新的钻头技术、安全理论应用到长水平段水平井领域
三、项目达到的总目标及技术、经济指标
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(一)项目总目标
将深井小井眼的清砂技术、润滑技术、井壁稳定技术和钻头优选技术应用于小井眼、长水平段水平井钻井施工中，提高水平井的井下安全和机械钻速，形成一套适用于小井眼、长水平段水平井的安全快速钻井技术。
(二)技术指标
(1)机械钻速提高15% (2)事故复杂率降低30% (3)无重大井下事故
(三)经济效益指标
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