快速钻井

2018-03-29 10:32:00

钻井工艺技术经过多年科研、试验和生产的实践,取得了巨大的进步。在经济上加快了投资回收。钻井行业提高效益惟一有效的办法是在保证质量的前提下提高钻井速度。从我国和世界石油大国历年来钻井作业的宏观统计数据中可以看出,钻井速度逐年提高。我国钻井队年进尺从1957年的4000米提高到90年代的20000米,速度提高了近5倍。美国从50年代的10000米提高到90年代的50000米,也提高了近5倍。

据资料统计,在钻井费用中,与时间有关的费用约占六成。可以说提高钻井速度就是降低钻井成本。提高钻井速度有两个关键的因素,一个是机械钻井速度,即提高每小时的平均进尺;另一个是钻一口井所用钻头数,也就是提高每只钻头的平均进尺数。例如20年前在渤海湾地区钻一口3000米深的井,一般要用25~35只钻头,平均机械钻速4米/小时;到90年代初只用12~20只钻头,机械钻速达到7米/小时。1977年钻口井平均要86天,到1985年平均只需43天,速度提高了一倍。而至2004年钻一口同样井深的井,只需要7~8天就能钻成。

提高钻井速度主要是提高钻井参数的强度。这就是转数(n)、钻压(P)和排量(Q)。构成钻头扭矩的转数和钻压是由转盘提供的,旋转钻井的扭矩大部分已消老在钻柱的旋转上,没有更多的能量来提高钻头的扭矩。目前的钻井设备只有泥浆泵有较大的能量没有充分发挥出来,维持钻井液循环只用掉泥浆泵功率的三分之一。如何把多余的能量用在钻头上来提高钻井速度?经过喷射钻井的理论研究和喷嘴流型的试验,认为在提高泥浆泵功率的前提下,适当缩小钻头喷嘴直径,增大钻头水眼处的水马力功率,把泥浆泵积聚在钻头喷嘴上的压力通过狭小的喷嘴以100米/秒以上的喷速和冲击力加速破碎岩石和清洁井底。

通过理论的研究和现场喷射钻井试验,取得了初步的成果和经验。1978年开始推广喷射钻井。喷射钻井的发展,按泵压和喷射速度可分成三个阶段:

第一阶段,泵压10~12兆帕,是喷射钻井的初级阶段。钻井速度慢,成本高,经济效益低,钻井速度没有突破1万米/台?年。

第二阶段,泵压14~15兆帕,是喷射钻井发展的中间阶段。速度和经济效益居于中等。

第三阶段,为喷射钻井的高效率阶段。钻井速度快,经济效益高。

喷射钻井的成功主要是充分利用了泥浆泵的功率坚持20兆帕以上的高泵压和高的喷射速度,采取适当的钻压、排量,配合不同尺寸和数量的喷嘴。

1985年以后,采用科学钻井、优选钻井参数的措施,使喷射钻井得到持续发展。这个阶段从技术上、装备上,已形成一整套优选措施,包括钻井泵功率提高到970千瓦以上,钻井液净化装置,钻头优选,不分散低固相钻井液,模拟试验装置和配套的优选参数新工艺等。这套措施使喷射钻井的速度又提高20%~40%,机械钻速1983年的是5.6米/时,1988年提高到8.4米/时。90年代初钻进速度又有提高,据资料统计平均机械钻速达到8.94米/时,平均每年每台钻机进尺达到19973米。

采用快速钻井经济效益十分显著,如原预计每年钻井1500万米需要1100个井队,钻井速度提高后只要950个井队,可少用150个井队。

阅读原文