鉆井通常采用的是常規(guī)轉(zhuǎn)盤鉆井,然而這種傳統(tǒng)的鉆井方式的鉆井速度很低,已不能適應(yīng)如今飛速發(fā)展的油氣行業(yè)。為了提高鉆井速度,現(xiàn)有一種“PDC鉆頭+井下動(dòng)力鉆具+轉(zhuǎn)盤鉆”的復(fù)合鉆井方式,其具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)由于復(fù)合鉆進(jìn)的鉆頭轉(zhuǎn)速是鉆機(jī)Ⅱ檔速的2倍,接近Ⅰ檔速的4倍,大幅度提高機(jī)械鉆速很容易實(shí)現(xiàn)。
(2)復(fù)合鉆進(jìn)的高轉(zhuǎn)速適合于PDC鉆頭剪切地層的切削特點(diǎn)。
(3)井眼軌跡平滑。導(dǎo)向鉆進(jìn)和滑動(dòng)鉆進(jìn)相結(jié)合的間隔變換,易于控制狗腿度,保證井下安全。
(4)鉆具結(jié)構(gòu)得到有效簡化。復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)鉆壓一般<100~120kN,鉆井少下或不下鉆鋌即可完成鉆進(jìn)要求,粘卡機(jī)率大大降低。
(5)高效PDC 鉆頭配合動(dòng)力鉆具鉆井,避免了高轉(zhuǎn)速下牙輪軸承的先期失效,不會(huì)發(fā)生掉牙輪事故。
(6)導(dǎo)向鉆具結(jié)構(gòu)若采用MWD監(jiān)測井眼軌跡,更能發(fā)揮優(yōu)勢。在深部及中深部地層利用井下動(dòng)力鉆具復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)提高鉆井速度,將會(huì)有較為明顯的效果。
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2.鉆進(jìn)參數(shù)對鉆井質(zhì)量速度的影響
在鉆井過程中,可控因素中的鉆進(jìn)參數(shù)對鉆井速度的影響不容忽視,如:鉆頭類型、鉆頭噴嘴直徑、鉆頭水功率、鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵壓、排量等。在客觀條件一定的情況下,通常通過控制鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵壓及排量來提高機(jī)械鉆速。一般情況下鉆壓越大,轉(zhuǎn)速越高,機(jī)械鉆速就越高。而且一般遵從的規(guī)律是上部地層對轉(zhuǎn)速比較敏感,下部地層對鉆壓比較敏感。因此,鉆遇上不松軟地層時(shí),采用低鉆壓,高轉(zhuǎn)速;鉆遇下部堅(jiān)硬地層時(shí),采用低鉆壓,高轉(zhuǎn)速。如果鉆壓或轉(zhuǎn)速控制不當(dāng),一方面會(huì)影響機(jī)械鉆速,另一方面會(huì)加劇鉆頭的磨損,進(jìn)而影響鉆頭的使用壽命。在考慮鉆壓和轉(zhuǎn)速的同時(shí),還應(yīng)調(diào)節(jié)好泵壓,泵壓不能太大,也不能太小,泵壓適當(dāng)最好。若泵壓太小,則井底破碎的巖屑不能及時(shí)返出,造成巖屑的二次破碎;若泵壓太大,則產(chǎn)生井底壓差,井底壓差對剛破碎的巖屑有壓持效應(yīng),阻礙井底巖屑的及時(shí)清除,影響鉆頭的破巖效率。總之,在鉆井過程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適時(shí)的調(diào)節(jié)鉆進(jìn)參數(shù),只有這樣才能高速有效的鉆進(jìn)。
3.鉆井液對鉆井質(zhì)量和速度的影響
鉆井液是鉆井的血液,所以鉆井液的性能對鉆井至關(guān)重要。影響機(jī)械鉆速的主要是鉆井液的粘度、鉆井液的密度及鉆井液中的固相含量三方面。針對現(xiàn)有深井液體系使用的處理劑富含鉻離子等其它對環(huán)境有極大影響的重金屬離子,建議研究應(yīng)用環(huán)保型深井鉆井液體系,完善目前國內(nèi)小范圍應(yīng)用的硅酸鹽類鉆井液體系、合成基類鉆井體系,形成適應(yīng)各鉆探區(qū)域地質(zhì)、工程條件的深井環(huán)保型鉆井液系列。針對目前深井鉆井液檢測手段、檢測設(shè)備遠(yuǎn)不能滿足深井要求,建議配套完善能夠檢測粘土容量限、頁巖穩(wěn)定性等系列深井鉆井液檢測儀器,使現(xiàn)場深井檢測達(dá)到一個(gè)新的水平。
(1)鉆井液粘度 若鉆井液粘度增大,將會(huì)增大環(huán)空壓降,使井底壓差增大,鉆速降低;鉆井液粘度增大,鉆柱內(nèi)壓耗增大,在泵壓一定時(shí)鉆頭壓降減小,鉆頭誰功率減小,清巖和破巖能力降低,鉆速下降。若鉆井液粘度太小則會(huì)降低鉆井液的攜砂能力,使巖屑不能及時(shí)返出井口,進(jìn)而影響鉆速。
(2)鉆井液密度 鉆井液密度越大,井內(nèi)液柱壓力越大。在井內(nèi)液柱壓力大于地層空隙壓力的情況下,產(chǎn)生一個(gè)正壓差。在正壓差作用下,井底巖屑難以離開井底,造成重復(fù)破碎現(xiàn)象,鉆速降低。若密度太小不足以壓住井下流體,可能會(huì)導(dǎo)致井噴危險(xiǎn)。
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(3)鉆井液中的固相含量 固相含量對鉆進(jìn)速度和鉆頭消耗量都有嚴(yán)重的影響,一半應(yīng)盡量采用固相含量低于4%的低固相鉆井液。
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