队提高牛心坨区块机械钻速

248近年来，随着全球经济的快速发展，各个国家争先发展石油、天然气等资源，石油企业在国家经济发展中占据着重要地位。

在油气的勘探过程中，钻井是油气勘探的重要环节，但钻井工程危险系数高、难度大，而且机械钻速直接影响着钻井工程的进度。

为了获得很多的经济效益，减少在钻井过程中出现问题，必须对影响机械钻速的因素进行研究、分析，找出合理的解决措施，才能促进经济的增长，才能加快钻井工程的进度，按时完成任务。

因此，本文对分析钻井工程中影响机械钻速的因素是很有必要的。

1 影响机械钻速的因素1.1 地层构造的影响目前，在石油资源的勘探过程中，地质条件对钻井工程机械钻速的影响是非常大的，石油资源是一种不可再生资源，是在漫长的历史进程中形成的，是在地层的岩石底下形成的。

所以，岩石的坚硬程度对机械钻速有很大影响。

一方面，如果油田是深层油田的话，地层岩石较厚而且坚硬，开采难度相对较大，影响机械钻速，影响整个钻井工程的进度。

例如，塔里木油田的地质层较厚，油田埋藏较深，多为山地环境，给钻井工程造成很大的困难，严重影响了机械钻速的进程，而且在钻井的过程中井漏、卡钻的现象时常发展。

另一方面，对于埋藏较浅的油田，经过长时间的开采，油田容易出现亏空现象，也容易造成卡钻、井漏现象，影响机械钻速的发展，给钻井工程造成很大难度。

所以，地层构造对钻井工程机械钻速的影响是非常大的，在油气勘探的过程中必须引起相关人员的重视，以致发生不必要的后果，造成人员的伤亡，影响企业的发展。

1.2 钻井液的影响众所周知，大功率的机械在做功的时候会有润滑油，起到保护机器，减少摩擦，帮助冷却的作用，在油气勘探钻井过程中也不例外。

目前，在钻井过程中用到的钻井液主要有润滑性、流变性等因素，旨在提高钻井过程中机械钻速，提高效率，增加产量。

钻井液中所含的因素对机械钻速的影响非常大，例如，钻井液中固相含量越高，机械钻速就会越低，反之亦然。

所以，在钻井的时候，一定要掌握好钻井液中各成分的含量，以免对机械钻速产生影响。

侧钻井提速提效的几种方法发布时间：2022-04-27T13:31:45.811Z 来源：《中国科技信息》2022年33卷第1期作者：孙献兵[导读] 侧钻井是老油田挖潜剩余油孙献兵江汉油田分公司清河采油厂山东省潍坊市寿光市 262714摘要：侧钻井是老油田挖潜剩余油，提高采收率的重要手段，相比钻新井，具有成本低、周期短、见效快等优点。

但在实际侧钻过程中还存在施工周期长等问题。

本文通过对近几年套管开窗侧钻施工周期和应用情况进行分析，查找影响侧钻井施工周期的主要因素，从优化侧钻井设计、加强钻井监督指导以及引入竞争机制等方面，提出侧钻井提速提效的有效方法，经过2021年实施验证，取得了较好的效果。

关键词：开窗侧钻；施工周期；优化；提速；提效一、概况侧钻井技术是指按照油藏工程、地质及开发的需要，采用特殊工具和工艺，对原废弃井套管进行开窗，并按照设计轨迹侧钻出一定距离，实现重新开采地下油气，挖潜剩余油，提高采收率的技术。

该技术可以充分利用老井套管和井场，相比钻新井，具有钻井成本低、见效快等优点。

老井开窗侧钻工作，主要是对Φ177.8mm和Φ139.7mm套管进行开窗侧钻，平均单井侧钻费用不到不到正常钻新井费用的一半。

虽然相比钻新井，侧钻井具有明显的成本优势，但却因为存在侧钻井周期长、部分轨迹复杂井多井下复杂情况、侧钻前准备时间长等问题，侧钻井技术却没有得到大规模的推广应用。

本文对以往侧钻井资料进行分析，总结影响钻井周期、侧钻前准备时间以及井下复杂情况的因素，结合地层物性，通过优化钻具组合、优化钻井运行等方法，解决上述问题。

二、存在问题及原因分析分析发现，侧钻井主要存在施工周期长，缺乏竞争机制等问题，导致钻井周期和搬迁前停等时间过长。

1、钻井周期长主要是侧钻过程中出现下钻遇阻，井壁垮塌等复杂情况，导致钻井周期较长，甚至超过同期新井钻井周期的2倍。

主要原因如下：1.1 环空间隙小特别是对Φ139.7mm套管开窗，采用Φ118mm单牙轮钻头+Φ105mm钻铤+Φ73mm标准钻杆钻进，理论上钻进中最小环空间隙只有6.5mm，钻进过程中大颗粒的钻屑在该处不能顺过通过，蹩压引起井壁垮塌、下钻遇阻等复杂情况。

◀钻井技术与装备▶牛庄洼陷页岩油大尺寸井眼优快钻井技术∗王海斌(中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司)王海斌.牛庄洼陷页岩油大尺寸井眼优快钻井技术[J ].石油机械,2023,51(7):43-50.Wang Haibin.Optimal and fast drilling technology for large-size shale oil wells in Niuzhuang subsag [J ].China Pe-troleum Machinery ,2023,51(7):43-50.摘要:牛庄洼陷是胜利页岩油国家级示范区重点开发区域,该区块地质条件复杂,二开ø311.1mm 井眼钻进效率低的问题十分突出㊂为实现页岩油井大尺寸井眼的高效钻进,针对上部砾石层钻头寿命短㊁行程进尺少,斜井段滑动钻进 托压 严重㊁钻头攻击性与工具面稳定性矛盾突出等问题,通过对提速工艺的分段优化㊁井眼轨迹优化㊁高效钻头及提速工具研制配套㊁钻井液性能分析及工艺优化等技术措施,提出了优快钻井技术㊂该技术在牛庄洼陷页岩油国家级示范区应用20口井,取得了显著的提速提效成果,表现在:机械钻速较同区块前期提高40.8%,平均行程进尺较同区块前期提升46.35%,二开平均钻井周期较同区块前期缩短55.55%,有效解决了牛庄洼陷页岩油上部大尺寸井眼钻进效率低㊁行程进尺少的问题㊂研究结果可为胜利油田页岩油钻井提速提效提供借鉴㊂关键词:胜利油田;牛庄洼陷;页岩油;大井眼;优快钻井中图分类号:TE242㊀文献标识码:A㊀DOI:10.16082/ki.issn.1001-4578.2023.07.006Optimal and Fast Drilling Technology for Large-SizeShale Oil Wells in Niuzhuang SubsagWang Haibin(Yellow River Drilling Company ,Sinopec Shengli Oilfield Service Corporation )Abstract :The Niuzhuang subsag is a key development area of the Shengli Shale Oil National DemonstrationZone.With complex geological conditions,the problem of low drilling efficiency in the second spud in ø311.1mmwellbore is very prominent.In order to achieve efficient drilling of large-sized shale oil wells,in response to issues such as short bit life and less bit run footage in the upper gravel layer,severe backing pressure and prominentcontradictions between bit aggressiveness and tool face stability during slide drilling in the inclined section,techni-cal measures such as segmented optimization of ROP improving process,optimization of wellbore trajectory,devel-opment and matching of efficient bit and ROP improving tools,and optimization of drilling fluid properties and technologies were taken.This technology has been applied to 20wells in the National Demonstration Zone of Shale Oil in Niuzhuang subsag,achieving significant results in ROP and efficiency improvement:compared with earlystage of the same block,the ROP and average bit run footage have been increased by 40.8%and 46.35%respec-tively,and the average drilling cycle of the second spud-in has been shortened by 55.55%,which effectively solvethe problems of low drilling efficiency and less bit run footage in the upper gravel layer of large-sized shale oil well of the Niuzhuang subsag.The research results provide references for improving the ROP and efficiency of shale oil34 ㊀2023年㊀第51卷㊀第7期石㊀油㊀机㊀械CHINA PETROLEUM MACHINERY㊀㊀㊀∗基金项目:中国石油化工集团有限公司重点研究项目 东营凹陷页岩油钻完井提速提效技术研究 (P21060-3)㊂drilling in the Shengli Oilfield.Keywords :Shengli Oilfield;Niuzhuang subsag;shale oil;big hole;optimal and fast drilling0㊀引㊀言济阳坳陷页岩油资源量达41亿t 以上,开发前景广阔[1]㊂为落实页岩油勘探开发工作部署,中国石油化工集团有限公司申报开展了胜利页岩油国家级示范区建设㊂牛庄洼陷位于济阳坳陷东营凹陷南坡东段,面积670km 2,资源量沙三下亚段1.79亿t㊁沙四段上纯上3.49亿t,是页岩油国家示范区重点建设区块之一[2-3]㊂牛庄洼陷页岩油平面㊁纵向非均质性强,岩性复杂,钻井工程面临上部井段破岩效率低㊁行程进尺短㊁轨迹控制难等技术难题㊂国内外在ø311.1mm 井眼钻井方面主要通过高效钻头㊁大扭矩螺杆等工具应用来提高钻井效率,这为牛庄洼陷上部地层的技术优选提供了借鉴㊂但牛庄洼陷独特的地质条件㊁井身结构及轨道设计使得ø311.1mm 井眼钻进中面临钻头寿命短㊁行程进尺少㊁斜井段滑动效率低等问题㊂笔者针对牛庄洼陷ø311.1mm 井眼钻进的工程问题,开展了提速工艺分段优化㊁轨迹优化㊁高效钻头与提速工具的研制配套及钻井液体系的优化,在牛庄洼陷20口页岩油井的实践应用中,实现了ø311.1mm 井眼提高机械钻速㊁增加行程进尺㊁缩短钻井周期的目的,创造了多项ø311.1mm 井眼施工纪录,可为济阳坳陷页岩油资源的勘探开发提供技术支撑㊂1㊀牛庄洼陷二开井段地质挑战与工程技术难点1.1㊀地层特性与挑战从钻遇地层的情况来看,牛庄洼陷页岩油自上而下依次钻遇平原组㊁明化镇组㊁馆陶组㊁东营组和沙河街组,见表1㊂表1㊀牛庄洼陷页岩油井钻遇地层及岩性分布㊀㊀从地层层序及岩性分布上看,东营组以浅地层成岩作用差,泥岩疏松㊁造浆率高㊁易水化膨胀, 糊井眼 ㊁缩径㊁起下钻阻卡等问题较为突出;馆陶组底部-东营组含有砾石,对钻头的冲击破坏性强,易造成钻头崩齿,对钻头寿命影响严重,导致行程进尺短,钻井时效低;沙河街组以深地层大段硬质泥岩㊁灰质夹层可钻性级值在5级以上[4-5],钻头吃入困难㊁破岩效率低㊂1.2㊀二开钻井提速技术难点牛庄洼陷页岩油井采用三开制井身结构(见图1)设计:一开采用ø444.5mm 钻头,下入ø339.7mm 表层套管至井深800m,封隔疏松表层及地表水层;二开采用ø311.1mm 钻头,下入ø244.5mm 技图1㊀牛庄洼陷页岩油水平井井身结构示意图Fig.1㊀Schematic diagram for horizontal well profileof shale oil in Niuzhuang subsag44 ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械2023年㊀第51卷㊀第7期术套管进沙三下亚段20m(垂深),封过沙三中亚段低压地层;三开采用ø215.9mm钻头完成目的层钻进,并下入ø139.7mm套管㊂井眼轨道采用 直-增-稳-增-平 五段制轨道类型设计,造斜点井深约为3000m,位于沙三中亚段地层;二开完钻垂深约为3400m,进入沙三下亚段地层,中完井斜30ʎ~40ʎ,见表2㊂表2㊀牛庄洼陷A井靶前井眼轨道设计参数Table2㊀Design parameters of wellbore trajectory in㊀㊀结合地层特性,牛庄洼陷页岩油上部二开斜井段位于沙三段,一方面地层可钻性差,钻头破岩难度大;另一方面,ø311.1mm大尺寸井眼滑动钻进钻头稳定性与攻击性矛盾突出,工具面稳定难度大,导致钻井效率低㊂2㊀大尺寸井眼钻井提速关键技术2.1㊀大尺寸井眼提速工艺分段优化针对牛庄洼陷页岩油ø311.1mm大尺寸井眼面临的地质挑战与工程难点,优化了不同井段的提速工艺,以提高技术针对性[6-9]:(1)直井段采用 耐磨混合齿PDC+大扭矩螺杆 工艺,解决砾石层钻头损伤大㊁寿命短㊁行程进尺少的问题,完成全部直井段及部分增斜段钻进;(2)斜井段采用 狮虎兽+大扭矩螺杆+减摩降阻工具 的钻进工艺,解决大尺寸井眼滑动钻进PDC稳定性差㊁ 托压 严重导致的钻进效率低的问题,完成二开全部斜井段施工㊂2.2㊀井眼轨道优化设计2.2.1㊀悬杆线轨道设计方法为降低钻柱摩阻,减少大尺寸井眼的滑动施工,提高PDC钻头复合钻进井段,利用基于弹性杆力学模型的 悬杆线 井眼轨道设计方法对井眼轨道进行了优化设计[6-9]㊂悬杆线轨道分别由直井段Oa㊁过渡段ab㊁悬杆段bc和稳斜段ct组成(见图2)㊂其中悬杆段端点b㊁c存在约束,中间的钻柱在端部约束和自身重力的作用下自然悬垂,处于静力平衡状态,如图3所示㊂图2㊀悬杆线轨道的组成Fig.2㊀Composition of suspender line trajectory图3㊀悬杆段钻柱的受力示意图Fig.3㊀Schematic diagram of stress on thedrill string in suspender section在造斜点a的垂深㊁节点b的井斜角㊁过渡段ab造斜率㊁靶点t垂深及水平位移㊁最大井眼造斜率已知的情况下,可由二维轨道设计方法计算出节点b处的坐标S b㊁D b和井深L b㊂悬杆段井眼轨道可由平衡方程及轨迹计算方程给出:d F td s+k F n+f g cosα=0d F td s-k F t+f g sinα=0d kd s+F nEI=0dαd s=kìîíïïïïïïïïïï(1)d Sd s=sinαd Dd s=cosαìîíïïïï(2)式中:F t为钻柱在稳斜段中的摩擦力,N;F n为542023年㊀第51卷㊀第7期王海斌:牛庄洼陷页岩油大尺寸井眼优快钻井技术㊀㊀㊀悬杆段任意位置处的剪力,N;f g为钻柱的线浮重,N/m;s为悬杆段任意位置处与节点b间的弧长,m;k为悬杆段任意位置处的造斜率,rad/m; E为钻柱的弹性模量,Pa;I为钻柱的截面惯性矩,m4;S为悬杆段任意位置处的水平位移,m; D为悬杆段任意位置处的垂深,m;α为悬杆段任意位置处的井斜角,rad㊂2.2.2㊀轨道设计效果利用该方法完成了悬杆线轨道设计(见表3),并对比了其与常规轨道在滑动㊁起钻㊁下钻㊁复合钻进等工况下所受到的摩阻扭矩(见图4和图5)㊂表3㊀牛庄洼陷A井悬杆线井眼轨道设计结果Table3㊀Design results of the suspender line wellbore图4㊀不同工况下2种井眼轨道摩阻对比Fig.4㊀Comparison of friction between two types of wellbore trajectories under different working conditions㊀㊀从对比分析结果可以看出,相较于常规井眼轨道,悬杆线轨道在4种工况下均表现出明显的降摩减扭效果,在提高钻压传递效率,提升钻井效率方面能起到积极作用㊂2.3㊀高性能个性化钻头研制2.3.1㊀穿砾石层耐磨混合PDC钻头馆陶组底部-东营组上部分布100~200m厚的砾石层[10],钻头的冲击损坏较为严重㊁单只钻头图5㊀旋转钻进工况下2种轨道的扭矩对比Fig.5㊀Comparison of torque between two types of wellbore trajectories under rotary drilling conditions进尺少㊂为实现直井段 一趟钻 钻进目标,通过砾石层岩石-切削齿相互作用机理分析及强度特性分析[11],研制了钻穿砾石层高耐磨混合齿PDC 钻头㊂该钻头采用三棱齿+锥齿的抗冲击稳定切削结构(见图6)㊂三棱齿具有比平面齿更高的抗冲击性能,能够承受更高的冲击载荷而不失效;后排锥齿可以劈碎砾石,减轻砾石对钻头的冲击作用,同时起到稳定钻头切削状态的作用,增强钻头钻进过程中的稳定性,进一步降低钻头冲击损坏的可能性㊂图6㊀穿砾石层耐磨混合PDC钻头Fig.6㊀Wear resistant mixed PDC bit crossing gravel layer 2.3.2㊀ 狮虎兽 (牙轮-PDC混合)钻头钻井实践表明,牙轮-PDC混合钻头在滑动钻进中能显著减轻钻头扭转振动㊁减弱钻头黏滑,增强滑动过程中工具面稳定性,对提高滑动钻进效率具有积极作用[12-14]㊂该钻头适合在致密泥页岩㊁不均质地层的滑动钻进中应用,其导向钻进能力与牙轮钻头相当,同时由于PDC切削齿的作用, 狮虎兽 钻头的破岩效率与机械钻速更高㊁纯钻寿命更长㊂能解决大斜度井定向井段摩阻扭矩大㊁托压严重和工具面不稳定的问题,并能够提高大斜度井定向井段的钻进速度㊂牙轮-PDC混合钻头采用3刀翼+3牙轮结构布局(见图7),PDC部分主切削齿采用19mm复合片㊁大齿间距中等后倾角布齿,内锥齿间距7~864 ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械2023年㊀第51卷㊀第7期mm,鼻肩部齿间距5~6mm,能增强钻头吃入能力;内锥后倾角15ʎ~18ʎ,鼻肩部后倾角18ʎ~22ʎ,能增强复合片抗冲击能力,防止崩齿环磨㊂图7㊀牙轮-PDC 混合钻头Fig.7㊀Cone-PDC hybrid bit牙轮部分采用 3-3-4 齿排勺形齿设计,冠部牙轮齿高度比PDC 切削齿高1~2mm,能够提高泥岩地层切削效率,同时保护内锥外侧和鼻肩部复合片,提高破岩效率并防止崩齿㊂2.4㊀关键提速工具配套斜井段定向钻进过程中,钻柱仅沿井眼轴线方向滑动,不发生旋转,钻柱与井壁之间近似于静摩擦,钻压传递困难,并且随着井斜的增加, 托压 现象愈加明显,主要表现为:①指重表读数不断增加,但钻头并未真正接触井底,钻压主要由井壁对钻杆的摩阻承担,不能产生有效进尺;②为使钻头真正接触井底产生破岩效果,需要不断施加钻压㊁过度释放钩载,易发生钻柱突然释放,钻头猛烈冲击井底导致憋泵的问题,且螺杆钻具扭矩突然升高将造成剧烈波动,导致工具面不稳定㊂以上情况下需要频繁上提下放钻具,释放钻具摩阻和扭矩,重新定向工具面,严重降低了滑动钻进效率㊂为解决ø311.1mm 大尺寸井眼滑动钻进 托压频繁㊁工具面稳定性差㊁钻进时效低等问题,配套应用了水力振荡器和钻柱双向扭转系统,从井下㊁地面双管齐下,实现了减摩降阻㊁提速提效的目的㊂2.4.1㊀增强型水力振荡器通过钻井液流经水力振荡器产生的规律性压降变化,将水力能量转换为轴向振动的机械能,从而有效降低摩阻,减少滑动钻进中的 托压 现象,同时可以降低钻具黏卡风险,提高钻进安全性㊂(1)工具结构㊂水力振荡器主要由水力脉冲发生短节和振荡短节2部分构成,如图8和图9所示㊂1 防掉接头;2 防掉组件;3 连接杆;4 马达本体;5 定子;6 转子;7 过水冒;8 上盘阀;9 下盘阀;10 下接头㊂图8㊀水力脉冲发生短节结构示意图Fig.8㊀Schematic diagram for structure of hydraulic pulsing nipple1 花键心轴;2 防尘密封组件;3 外花键短节;4 上筒体;5 防掉短节;6 碟簧;7 双向密封组件;8 活塞;9 下筒体;10 下接头㊂图9㊀振荡短节结构示意图Fig.9㊀Schematic diagram for structure of oscillation nipple㊀㊀水力脉冲振荡发生短节由1ʒ2容积式动力马达和盘阀机构组成,主要包括防掉组件㊁定子㊁转子㊁上下盘阀等机构㊂振荡短节是工具产生轴向振荡的核心机构,主要由花键心轴㊁防掉短节㊁碟簧㊁活塞及密封组件等构成㊂(2)工作原理㊂钻井过程中,钻井液流经动力马达时会驱动转子带动上㊁下盘阀高速转动,上㊁下盘阀间设有配合流道,通过流道过流面积变化对钻井液形成脉冲流量变化,进而产生相应压力脉冲,压力脉冲驱动振荡短节活塞产生周期性轴向振动,从而达到降低摩阻㊁提高钻压传递效率的目的㊂(3)主要技术参数㊂利用工具室内检测试验台架对水力振荡器工具性能进行了测试,通过在工具两端连接进水和回水管线,形成测试回路,如图10所示㊂利用压力传感器㊁线性位移传感器测量工具的主要技术参数,见表4㊂(4)配套软件㊂配套开发了水力振荡器安放位置优化计算软件,可根据井眼尺寸㊁钻具组合㊁轨迹参数㊁钻井液性能等条件,计算不同钻井参数74 2023年㊀第51卷㊀第7期王海斌:牛庄洼陷页岩油大尺寸井眼优快钻井技术㊀㊀㊀条件下的水力压耗及工具振荡力输出,优化水力振荡器选型及安放位置,如图11所示㊂图10㊀工具室内检测试验台架测试流程图Fig.10㊀Flow chart for test bench test of indoor inspection of tools表4㊀水力振荡器室内测试性能参数图11㊀水力振荡器应用优化计算软件计算流程Fig.11㊀Calculation process of hydro-oscillator applicationoptimization calculation software2.4.2㊀钻柱双向扭转系统利用动摩擦因数比静摩擦因数小的原理,钻柱双向扭转控制系统通过变频器控制顶驱/转盘电机正反转,从而实现钻柱双向扭转㊂扭转过程中可灵活快捷地调整控制参数,做到既让上部大部分钻柱扭转起来,同时又可保持底部钻具组合静止,实现最大程度地降低摩阻㊁保持工具面稳定的目的,从而提高滑动钻进的施工时效㊂钻柱双向扭转自动控制系统主要由主控仪㊁司钻操作显示仪㊁惯刹气压传感器㊁转盘电机编码器㊁变频器驱动控制模块㊁数据采集模块等组成(见图12)㊂钻柱扭转控制系统可与钻机转盘控制系统自由切换,采集惯刹气压信号㊁转盘电机风机信号及链条箱润滑油泵信号形成互锁保护;通过电机编码器快速精确地采集与控制电机速度信号和旋转角度,形成控制闭环㊂图12㊀双向扭转自动控制系统方案示意图Fig.12㊀Schematic diagram for the automaticcontrol system of two-way torsion钻柱双向扭转自动控制软件由上位机软件和下位机软件组成,上机位软件具备参数设置㊁扭转参数调节㊁MWD 及录井数据显示等功能㊂下位机软件主要包括硬件组态和梯形图程序块等,主要实现角度精确定位㊁角度扭转控制㊁扭矩扭转控制等功能㊂2.5㊀钻井液体系优化二开钻进层位为明化镇组-沙三段,其中明化镇组㊁馆陶组地层的红色泥岩造浆率高,易造成钻井液固相污染㊁井眼缩径等复杂情况,钻井液体系选择及维护主要以控制造浆㊁防缩径为主;东营组-沙河街组砂层发育,高孔高渗特征明显,易出现裂缝性漏失及压差黏吸现象[2,15],该井段钻井液体系以封堵防塌为主㊂各井段钻井液体系优选方案见表5㊂表5㊀牛庄洼陷页岩油井上部井段钻井液体系优选Table 5㊀Optimization of drilling fluid system for the upper84 ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械2023年㊀第51卷㊀第7期3㊀现场应用页岩油ø311.1mm大尺寸井眼优快钻井技术在牛庄洼陷国家级页岩油示范区试验井组应用20口井,机械钻速和行程进尺显著增加,二开钻井周期显著缩短,提速提效成果显著:二开平均机械钻速20.71m/h,较同区块前期(12.26m/h)提高40.8%;二开每趟钻平均进尺1227.3m,较同区块前期(每趟钻进尺658.5m)提升46.35%;二开平均钻井周期11.05d,较同区块前期(24.86d)缩短55.55%㊂以示范区A井为例,通过该技术应用实现了胜利页岩油二开2个 一趟钻 的目标,创造了ø311.1mm大尺寸井眼日进尺1620m的全国纪录,最短钻井周期6.33d,该指标处于国内行业领先水平㊂根据下压造斜点㊁提高造斜率的优化思路,直井段增加了500m,造斜井段缩短50m,稳斜段缩短563m,二开造斜率每30m增加1.1ʎ,中完井斜基本保持一致,如表6所示㊂表6㊀牛庄洼陷A#井眼轨迹优化前后对比Table6㊀Comparison of Well A trajectories before㊀㊀直井段采用高性能耐磨混合齿PDC钻头配合大扭矩螺杆钻具的钻进工艺,钻井液保障氯化钙补充(每100m补1.5t),强化抑制性,强化固控,保持钻井液低黏切㊁低固相性能㊂沙一段~沙二段地层停用氯化钙,保证井眼清洁㊂单趟进尺1576 m,一趟钻完成二开直井段钻进,直井段平均机械钻速提高至47.18m/h㊂斜井段更换为牙轮-PDC混合钻头配合大扭矩螺杆及水力振荡器,配套钻柱双向扭转系统的钻进工艺,滑动钻进井段替入200m3盐浆,3%褐煤树脂㊁2%高酸溶磺化沥青㊁3%SMP-1,配合塑料小球,确保钻井液具有良好的润滑性能[16]㊂由 托压 导致的滑动钻进辅助时效降低66.26%,滑动摩阻降低50%~88%(见表7),平均滑动钻进机械钻速11.13m/h,较区块邻井提高3倍以上,一趟钻完成斜井段施工㊂表7㊀牛页一区A井钻柱双向扭转系统应用效果统计Table7㊀Statistics on the application effect of bi-directional4㊀结论与建议(1)应用效果表明,钻井提速技术工艺分段优化能够显著提升钻井工艺在不同井段的针对性和适用性,有效解决了牛庄洼陷页岩油上部大尺寸井眼钻井效率低㊁行程进尺少的问题,能够为胜利页岩油钻井提速提效工艺技术提升提供借鉴㊂(2)现阶段胜利页岩油仍处于大规模开发初期,钻井工程技术仍存在不足,提升空间较大,在当前二开2个 一趟钻 的基础上,仍需开展长寿命㊁高稳定性定向PDC钻头研制,为二开 一趟钻 目标的实现打好基础㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀刘惠民.济阳坳陷页岩油勘探实践与前景展望[J].中国石油勘探,2022,27(1):73-87.LIU H M.Exploration practice and prospect of shale oilin Jiyang Depression[J].China Petroleum Explora-tion,2022,27(1):73-87.[2]㊀刘丽,闵令元,孙志刚,等.济阳坳陷页岩油储层孔隙结构与渗流特征[J].油气地质与采收率,2021,28(1):106-114.LIU L,MIN L Y,SUN Z G,et al.Pore structureand percolation characteristics in shale oil reservoir ofJiyang Depression[J].Petroleum Geology and Recov-ery Efficiency,2021,28(1):106-114. 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F区块钻井提速实践与认识为了缩短F区块钻井周期、降低钻井成本，从井身结构优化、钻头选型、施工参数优选、井眼轨迹精确控制等几个方面进行了该区块优快钻井技术研究，施工42口井表明，平均机械钻速提高9.94%，钻井周期缩短1.4d，取得了非常好的效果。

标签：F区块;优快钻井;施工难点F区块是Y油田的重要产油区，该区块的主力油层P油层，从岩石扫描电镜分析来看，孔隙较发育，连通性较好，颗粒孔隙中共生绿泥石与次生石英，表面共生绿泥石与伊利石。

在多年的勘探开发过程中该区块机械钻速低、建井周期长，事故复杂频出，一直难以实现安全、高效施工，因此需要对该区块进行钻井提速技术研究。

1 F区块施工难点分析1.1地层不稳定F区块的最上部为腐殖土地层，不成岩，施工中很容易坍塌。

在腐殖土以下的地层中含有流沙层，一般厚度在40m左右，流沙层受到钻井液的冲刷后也容易坍塌。

主力油层P油层粘土矿物以绿泥石、伊利石為主，其次为蒙脱石/伊利石混合层。

这种岩石吸水性极强，而且在吸水后容易膨胀，造成井眼缩颈，在起下钻过程中容易造成卡钻。

1.2钻头选型不合理F区块上部地层以软为主，可钻性好，机械钻速较高，而中下部地层随着沉积环境的变化逐渐变硬，以往为了追求上部地层的机械钻速，选用4刀翼PDC 钻头，虽然该钻头在上部地层中机械钻速较高，但是到了下部中硬度地层施工中就变得很慢，有的井甚至不能使用该钻头完成钻井施工，需要起钻更换钻头才能完钻，大大的降低了行程钻速。

1.3轨迹控制困难F区块施工的井型以定向井为主，统计以往施工的该区块定向井数据发现，该区块定向井的井眼轨迹设计模式为四段制“直-增-稳-降”形式，这种轨迹设计方式对现场施工来说需要进行多次定向施工，影响施工进度，同时由于下部地层存在非常大的地层倾角，井眼轨迹控制过程中方位角和井斜角出现多次的漂移，不得不重新进行调整，这也影响了钻井施工的进度。

2 优快钻井技术2.1井身结构优化井身结构设计一定要有利于安全钻井，通过对F区块的已经完成的井的井身结构进行调查发现，该区块多半是采用三层套管的井身结构，该套管的井身结构虽然能够满足安全钻井的需要，但是却不利于钻井提速，因此需要对井身结构进行再一次的优化设计，以既能满足安全钻井，又能有利于钻井提速为目标，根据实际测得的地层压力状况，以及地层的岩性特征，决定采用两层套管的井身结构。

提高单进水平所采取的措施1、针对掘进队人员少、素质低的原因。

我们采用定岗定员制度，搞好劳动组织，合理安排生产，并且从提高工人技能方面入手，加强职工的技术培训，由老工人或名师带徒等方式在工作过程中，进行一帮一的教与学，以及聘请有经验的技师进行讲解，实际操作等，使新工人能快速提高劳动技能和业务素质。

很快适应掘进生产工作。

2、加强设备的维护与保养。

我们采取强制的措施，制定设备保养检修制度，实行包机制，让每台设备都有人管。

一是提高技术工人的素质，通过加强学习使他们对机械设备的性能有所了解，提高对机械设备的认识程度。

二是每天必须对设备进行维护，确保玩好率达到要求，必须保证设备不带病运转，要懂得“磨刀不误砍柴工”的道理。

对易损耗的配件，要在现场准备充足，为快速掘进提供有利保障。

3、强化现场管理，实现正规循环作业，确保循环率在90%以上。

增加循环进度，机掘工作面在地质条件允许的条件下，循环进度达到2.5m以上。

同时做到一次成巷，按计划完成任务，不给下一个班留尾工活。

工作面液压钻、钻头充分发挥效能，减少支护时间。

4、各辅助单位积极配合，为快速掘进提供有利保证。

掘进工作面离不开辅助单位的配合，运料队必须保证材料供应；机电科必须保证能及时提供完好的机械设备；防尘区确保风水管路畅通；通风区能保证工作面的风筒及时接设。

矿辅助单位要从各方面为掘进队解决施工中的问题，千方百计为快速掘进创造有利条件，力争把影响生产时间见到最低。

5、采用奖分与生产任务挂钩的方式。

如果完不成生产任务，职工得不到奖分，跟班干部扣分。

通过这种方式来调动全员的生产积极性，加强现场管理，跟班靠前指挥。

6、对机械设备质量差、故障率高、配件不足的问题，希望矿领导协助解决。

ZJ25、ZJ30钻机在提高钻井速度探讨【摘要】钻机使用模式对钻机速度的高低有着重要的影响。

本文从ZJ25、ZJ30钻机的情况分析出发，论述了ZJ25、ZJ30钻机在提高钻井速度方面的应用策略。

该研究对钻井速度的理论研究与实践应用有一定的借鉴作用。

【关键词】ZJ25钻机ZJ30钻机钻井速度钻机作为在地质勘探过程中能够带动钻具向地下钻进，同时获取实物地质资料的机械设备存在着，其通常又会被称作钻探机[1]。

钻机所具有的主要作用是通过带动钻具来破碎孔底岩石，下入或者提出在孔内的钻具。

钻机被广泛的应用在钻取岩心、矿心以及岩屑等等，用在地下地质以及矿产资源等情况的探明上。

钻机在提高钻井速度方面有着重要的作用。

以古86区块为例，该区域是大庆油田采油九厂开发主力区块，但是因为青山口组及泉头组岩石可钻性差，地层复杂，始终制约着钻井提速，为了解决这些问题，通过6部ZJ30钻机在该地区施工，取得了一定的施工经验。

因而，本文对ZJ25、ZJ30钻机在提高钻井速度方面进行探讨。

1 ZJ25、ZJ30钻机情况分析为了更好地对ZJ25、ZJ30钻机在提高钻井速度方面的作用进行探讨，本文首先对ZJ25、ZJ30钻机情况进行分析。

ZJ25型石油钻机的用途主要体现在适用中浅层石油井的开发、深层冷热水开发、天然气、盐井钻进以及煤矿建井工程开发等等工程中。

ZJ25型石油钻机的具有机械传动、转盘回转、低重心、平稳传动、坚固且耐用、安全性好、容易操作以及密封性良好等方面的优势，该类型的钻机还具有合理性布局、便于维修以及保养方面的优势[2]。

正因为ZJ25型石油钻机所具有的上述优势使得其广泛的被用在石油勘探等方面。

与ZJ25型石油钻机一样，ZJ30钻机在提高钻井速度方面也有着重要的作用。

以大庆油田所使用的ZJ30/1700DB钻机为例，此种类型的钻机的结构紧凑，钻台平坦宽敞，司钻的视野也比较开阔，井口机械化所表现的程度也较高，操作相对来说也很省力，能够实现恒功率与恒扭矩自动送钻，进而有效提高钻井工作时效，最高可提高百分之十五。

研究钻井工程中机械钻速的影响因素针对油气开发中的钻井工程，本文对地层、钻井设备与技术、破岩方式与工具等会对钻井中机械钻速造成影响的因素进行深入分析，并提出消除不利影响的具体方法。

标签：钻井工程；机械钻速；影响因素钻井是油气开发重要基础工程，钻井效率在很大程度上决定了油气开发效益，而钻井效率取决于机械钻速，因此有必要对钻速影响因素进行分析，从而制定可有效保障钻速，提高钻井效率的方案。

1 地层地层是影响钻速的主要因素之一，主要和地层的压实程度有关。

随埋深不断增加，地层岩体的压实程度越来越大，岩性越稳定，钻速因此明显降低。

除埋深外，地层的压实程度还会受到古地质时代影响，比如在部分地区，其古时代地层埋深较大，之后由于地层构造运动，使地层被大幅抬升，加之受到风化和剥蚀等作用的影响，导致地层变浅，此时虽然地层的深度不大，但其压实程度却很高，不具可钻性。

在不同环境中经过沉积形成的地层也有着截然不同的可钻性。

在利用牙轮钻头对砾岩地层实施钻井施工时，因砾石坚硬很难破碎，加之地层具有一定不均質性，所以其钻速要比普通砂泥岩地层慢很多。

除此之外，对牙轮钻头而言，在埋深相同的情况下，其在砂岩地层中的钻速比泥岩地层快[1]。

地层复杂度也会对钻速产生影响：①在浅层油藏中，由于开发年限较长，其储层亏空较为严重，为对剩余储量进行开采，大多采用压裂和高压注水等技术，而在这种条件下难免会出现人工的地层裂隙，部分地区这种地层裂隙已经和其它层位直接连通，致使地层压力产生异常，继而在施工中造成井涌和卡钻等问题，增大了坍塌和掉块的发生几率；②在中深部地层中，由于山前构造分布着十分复杂的地应力，使井眼极易失稳，这一现象主要表现为：煤层垮塌；页岩坍塌；盐膏层蠕变；不同压力系统同时存在，易造成井涌和卡钻；③在油气深埋藏区，因地质构造较为复杂，且走向断层较发育，使得一个井段中可能存在多个不同的压力系统，卡、漏和喷等问题严重。

2 钻井设备与技术采用先进的钻井设备是实现钻速主动提速的重要举措，而且在任何一种地层中都可以使用。

油砂山区块钻井提速经验分享【摘要】油砂山油田地下构造是一个以构造控制为主，被断层复杂化的岩性构造油藏。

该油田位于断层相当发育的油砂沟高点，地层压力低,低点地层压力系数0.6，该区块施工易受油砂山大逆断层以及构造内部断层以及地层倾角大（18-22°）影响，钻井过程中要重点注意地层的防漏、防塌及防斜工作。

本区块为较老区块，钻井施工发展很多年，如何有效的在现有的基础上提高钻井速度是我们面临的一项难题。

【关键词】油砂山区块、优快钻井、合理措施油砂山构造位于柴达木盆地英雄岭构造带中部，西邻尕斯库勒油田，东邻英东油田。

该地区山势陡峭，沟谷交错，平均地面海拔3100m左右。

是柴西坳陷区茫崖坳陷亚区狮子沟－油砂山二级构造带东段的一个三级构造。

受深浅两套断裂的作用，具有双层地质结构，浅层是完整的背斜，构造轴向北西，深层则为尕斯构造，被油砂山断层分为上、下盘两部分，构造轴向近南北向。

油砂山构造被一系列正断层及少数逆断层复杂化，形成局部的断垒、断堑及台阶式下滑形态，因断层影响，其地层倾角变化较大，一般40°-55°。

受构造内部断层以及地层倾角影响，钻井过程中难免会出现漏、塌及井斜难以控制的问题，而且本区块施工井以2000m以下井居多，钻完井周期相对较短，提速空间不大。

本人此区块从事钻井施工多年，通过不断摸索，总结出一套有针对性的提速措施，现将所取得的经验与大家分享。

1、优选高效PDC钻头+MWD+动力钻具加快钻井速度油砂山地区钻探主要揭示上第三系狮子沟组（N23）、上油砂山组（N22）、下油砂山组（N21）、上干柴沟组（N1）四套地层，针对施工井需要一个钻头钻穿多套地层的要求，主要选用渤海装备生产的MD9431PDC，该钻头采用中低密度轨道式布齿，采用不对称刀翼、低摩擦保径设计，比较适用本区块。

为了获得高压喷射钻井效果,我们还会组合不等径的喷嘴水眼，尽量采用最大缸套，尽可能提高排量，最大限度的发挥激进钻井技术。

影响钻井钻速主要因素分析及提速提效方法研究随着石油资源的不断开发利用，钻井钻速的提高已成为石油工业中一个重要的问题。

本文将分析影响钻井钻速的主要因素，并探讨提速提效的方法。

一、影响钻井钻速的主要因素1. 岩石物理性质：岩石的硬度、密度、韧性等物理性质直接影响钻井钻速。

一般来说，硬度大、密度大的岩石钻井难度大，钻速慢，韧性大的岩石易造成钻头磨损。

2. 钻头设计：钻头的材料、结构、排渣能力等也会影响钻井钻速。

钻头材料要硬度高、强度大、耐磨损；结构要合理、传递功率高；排渣能力要好，避免堵塞。

3. 钻井液性质：钻井液的性质直接影响钻井时的润滑、冷却、清洗作用。

钻井液的粘度、密度、PH值、含固量等都会影响钻井钻速。

4. 钻机性能：钻机功能的好坏和稳定性直接影响钻井钻速。

钻机的运转状态、转速、扭矩等都要保证稳定。

5. 钻井工艺：合理的钻井工艺不仅可以提高钻井效率，还可以减少钻头磨损。

而错误的钻井工艺会降低钻速，甚至损坏钻头。

6. 作业环境：作业环境的恶劣程度也会对钻井钻速造成一定的影响。

例如环境温度高、岩层水分多、岩石中含有硬块等都会降低钻速。

二、提速提效的方法1. 选用适合的钻头：根据不同的岩层特性选用适合的钻头，避免钻头磨损、堵塞等问题，提高钻速。

2. 优化钻井液性质：合理地配置钻井液，调整PH值、粘度、密度等参数，避免钻头磨损、堵塞等问题。

3. 提高钻机效率：保养好钻机以保持良好状态，提高钻机运转效率，稳定传递功率、扭矩等。

4. 优化钻井工艺：根据不同的钻井地质情况，优化钻井工艺，提高钻井效率。

5. 合理环保作业：在做好环保措施的基础上，合理安排钻井作业，避免工人出现疲劳等情况，以提高钻井效率。

6. 合理作业环境：在作业前做好现场的整理和准备工作，避免环境温度过高、空气不流通等情况对钻井钻速的影响。

总之，钻井钻速的提高需要从多个方面入手，包括物理性质的优化、钻头设计、润滑液的优化、钻机效率的提高、钻井工艺的优化、环保作业等。