鑽井工程設計最佳化及應用的論文
摘要：眾所周知，油氣業的發展關係著國家的綜合國力發展與民生經濟進步，而在油氣田勘探開發過程中，鑽井工程是一項重要環節，只有不斷提升鑽井工程設計水平，才能夠提高油氣田開發效率及保障作業安全。鑽井工程設計既是組織生產的基礎，也是技術協作的前提條件，更是單井預算及決算工作的重要依據。本文主要探討了鑽井工程設計的最佳化與應用要點，旨在對鑽井工程的發展有所助益。
關鍵詞:鑽井工程；鑽井工程設計；設計最佳化；應用
近幾年來，伴隨著油氣業的進步與發展，我國對鑽井工程設計的研究也越來越深入。鑽井工程設計最佳化是未來油氣田勘探開發不可或缺的重要步驟，是必須要重視的一項環節。只有做好了鑽井工程設計工作，才能夠保障組織生產、技術協作以及單井預算、決算等工作的順利開展。同時，油氣井的安全效能、使用壽命以及生產成本等也都深受鑽井工程設計的影響。本文筆者結合實際淺要分析了鑽井工程設計的最佳化與應用。
1井身結構的設計最佳化
鑽井工程設計最佳化的主要內容之一是井身結構的設計最佳化。井身結構的設計最佳化不但關係著鑽井工程的施工安全性，更關係著鑽井效益。只有對井身結構進行科學合理的設計，才能夠避免及減少在鑽井施工過程中出現漏、噴、塌、卡等問題，從而保證鑽井作業的順利完成及儘可能地減少鑽井成本。1.1井身結構設計的影響因素井身結構的設計會受很多因素的`影響，一般情況下，影響最大的幾項因素為：①設計者對於鑽井的地質環境，例如鑽井地質的巖性、地層分佈、地下壓力特性以及地下流體特性等的認識程度；②鑽井施工的裝備條件，例如鑽頭、套管、鑽具以及井口防噴裝置等是否充足；③鑽井工藝技術，例如注水泥工藝技術、鑽井液工藝技術以及井眼軌跡控制技術等的水平。只有在對鑽井的地質環境具有充分認識、擁有充足的鑽井施工裝備條件以及具備高超的鑽井工藝技術水平的前提下，才能夠更加精準地確定套管的下入層次、深度及套管、鑽頭配套尺寸等，而這正是井身結構設計最佳化的主要任務。1.2井身結構設計最佳化的方案為了適應油氣田的勘探開發要求，井身結構的設計必須要以最佳化為原則。筆者根據國內外相關研究成果，結合實踐經驗，提出了一種可以適應於不同鑽井條件的方案。此方案將傳統的直徑為339.7毫米的單一表層套管改為了直徑為273.1毫米的表層套管，從而大大減少了井眼錐度、提高了鑽井速度、降低了鑽井成本以及延長了油氣井的使用壽命。1.3擴眼技術透過擴眼技術可以在保證完井井眼尺寸的前提下，儘可能地縮小上部大直徑井眼尺寸，同時提高機械鑽速及減少鑽頭的破巖量、套管層次與相鄰兩層套管之間的尺寸差。因此可以說，擴眼技術是井身結構設計最佳化的有力技術保障。擴眼技術一般又分為鑽後擴眼技術和隨鑽擴眼技術兩種，顧名思義一種是在鑽井施工完畢後進行的，一種是一邊鑽井一邊進行的。通常在中下部井段的鑽井過程中利用擴眼技術，能夠有效保證較大尺寸的套管的順利下入。另外，擴眼技術還具有保護套管、提高固井質量、促進後續作業的順利完成等作用。
2鑽井液的設計最佳化
鑽井液的設計最佳化亦是鑽井工程設計最佳化的一項重要組成部分。鑽井液的設計最佳化直接關係著鑽井液現場的安全及有效施工，是其施工工作開展的有效依據，也是做好油氣層保護工作的關鍵環節。2.1鑽井液體系的最佳化選擇鑽井液體系的最佳化選擇是一項關鍵問題。鑽井液體系有很多型別，一般若根據油氣井的型別進行分類，則主要分為：區域探井和預探井（對鑽井液的基本要求是熒光度低）、生產井（對鑽井液的基本要求是能夠保護好油氣層及提高鑽速）、超深井（對鑽井液的基本要求是熱穩定性好、受高溫影響較輕、高壓差下泥餅壓縮性好）、定向斜井和水平井（對鑽井液的基本要求是具有良好的防塌能力、防卡能力、攜巖能力及低摩阻）。若根據地層的特點來選擇鑽井液體系，則需要充分考慮到鹽膏層、易漏失層、易塌層及易卡鑽層等各種不同的地層的獨特特性，認真篩選各種新增劑和處理劑，確定滿足相應地層需要的鑽井液體系。若根據儲層的性質來選擇鑽井液體系，則需注意：針對特低滲透性儲層應選擇有助於安全、快速鑽進的聚合物及正電膠鑽井液；針對低壓低滲儲層應選擇氣體類、無固相、油基及水包油鑽井液；針對中、高滲透性儲層應選擇清潔鹽水及聚合物低固相鑽井液；針對裂縫性砂岩或者碳酸鹽巖儲層應選擇與儲層壓力系數相一致的鑽井液；針對稠油儲層應選擇無固相及新增暫堵劑的無粘土相鑽井液2.2鑽井液效能引數的設計最佳化鑽井液的效能直接影響著鑽井速度及鑽井作業的安全性，因此必須要重視。鑽井液效能引數主要包括鑽井液的密度、粘度、固相含量、濾失量以及流變引數和稠度係數等，以上這些引數之間關係密切，可謂牽一髮而動全身。所謂鑽井液效能引數的設計最佳化，就是在保證井下作業安全的前提下增強泥漿的剪下稀釋特性，使粘度隨剪下速率的增加而下降。應根據鑽井液的流性指數和稠度係數來設計其流變效能。一般可以透過減小流性指數來達到增強泥漿的剪下稀釋特性的目的，繼而提高鑽速、改善井眼淨化能力；另外還可以透過增加稠度係數來提高鑽井液的攜巖能力。
3結語
綜上所述，鑽井工程設計作為油氣田開發中的一項系統工程，目前其的發展方向正逐漸轉向對系統鑽井的最佳化設計。只有透過對鑽井工程進行設計最佳化，才能夠提高鑽井效率、保障鑽井安全。
參考文獻：
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