探析主客觀因素對鉆井成本的影響

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在影響鉆井經濟效益諸多因素中，直接與鉆井過程有關的因素分為兩大類：一類是地質條件、巖層性質和鉆井速度等不能任意改變的客觀因素；一類是鉆頭類型、泥漿性能、鉆壓和轉速等可由人們選定的可調變量。

1地質條件、巖層性質對鉆井成本的影響在鉆井過程中地質條件、巖層性質影響鉆井速度與鉆頭尺寸，使鉆井過程中容易出現井漏、井噴、卡鉆等復雜情況；鉆井液受到污染，性能變壞，井徑不規則，進而影響到測井固井。

1.1粘土巖層。泥巖和頁巖一般較軟，鉆速快，但容易產生鉆頭泥包。這種底層極易吸收鉆井液中的自由水而膨脹，導致井徑縮小，隨著侵泡的時間延長，井壁會產生塌垮現象，井徑擴大。

1.2砂巖層。砂巖一般來說是較好的滲透層，在井壁上易形成較厚的濾餅，易引起泥餅粘附卡鉆。另外濾餅對測井也有影響，所以必須使用優質的鉆井液。

1.3礫巖層。在礫巖層中鉆井易發生跳鉆，憋鉆和井壁垮塌。

1.4當地層軟硬交錯時易發生井斜，地層傾角較大時也容易發生井斜。

2鉆頭類型、泥漿性能、鉆壓和轉速對鉆井成本的影響因為在可調變量中，一旦鉆井設備確定，則相應的鉆頭類型也就固定下來下面我們研究鉆壓與轉速和泥漿性能對鉆井成本的影響。所謂鉆壓是指鉆頭與地層之間的壓力，轉速是指鉆桿的旋轉速度也是轉盤的轉速。鉆壓、轉速是直接作用于井底藉以破碎巖石的的基本參數。近十年來，國外在這方面進行了相當廣泛深入的研究，并取得了比較滿意的結果。由于鉆壓、轉速是通過鉆頭破碎巖石的，他們的作用不僅對鉆井速度有影響，同時也會影響鉆頭的磨損速度和工作壽命。因此在優選鉆壓，轉速是，必須綜合考慮這兩方面的影響，確定合理的最優配合。

2.1鉆壓、轉速對轉速的影響研究方法是在現場直接進行轉速實驗，嚴格控制其它參數不變，單獨分別測定鉆壓或轉速對鉆速的影響。

2.1.1在油田作鉆井實驗的典型擬合曲線。其它鉆井參數保持不變的情況下，鉆壓與鉆速的關系，最初因鉆壓很小，巖屑量小，井底凈化充分，鉆速與鉆壓平方成正比，繼續增加鉆壓，巖屑量相應增多，但水力參數不變，井底凈化條件逐漸變差，鉆速增長率逐漸下降幾乎與鉆壓成線性關系，此后再曾加鉆壓，井底凈化條件將嚴重惡化，鉆速增長更慢，而且可能不在增加。鉆井實踐證明，在目前通用的鉆壓范圍內，鉆壓通常與鉆速成線性關系，鉆壓較小時，鉆速增長率雖然比較高，但因鉆壓低，一般都不采用：鉆壓超過一定值后，井底凈化條件難以改善，鉆頭磨損也會加劇，限制了鉆速的進一步加大。

2.1.2在鉆壓和其它鉆井參數都不改變的條件下，轉盤轉速與鉆進關系。我們發現，在軟地層也就是井底凈化充分的情況下，鉆速與轉速成正比；當地層變硬鉆速與轉速不在成正比，這是因為轉速快，單位時間內鉆齒對巖石的沖擊數多，鉆速加快，但卻縮短了鉆齒與地層的接觸時間，當時間低于巖石破碎所需的時間，鉆齒不能吃入，破巖效率便會顯著下降。

2.2鉆壓、轉速對鉆頭磨損的影響鉆頭磨損包括兩方面：鉆頭牙齒的磨損和鉆頭軸承的磨損。所以從上述兩方面入手來分析鉆壓、轉速對鉆頭的磨損的影響。

2.2.1鉆壓、轉速對鉆頭牙齒磨損速度的影響鉆頭牙齒的磨損速度可以用單位時間內齒高磨損量的的微商表示。它與鉆壓和轉速單位時間內齒高磨損量的微商。對某種型號的鉆頭，隨著鉆壓的升高，牙齒磨損速度加快，當達到一定鉆壓值時，牙齒的磨損速度達到無限大，也就是說鉆壓為該種鉆頭的極限鉆壓。牙齒的磨損速度隨著轉速的升高而加劇，而且地層越硬，牙齒磨損加劇的越快。

2.2.2鉆壓、轉速對鉆頭軸承磨損度的影響在某些巖磨性較低的巖層內，或用牙齒耐磨性很高的鑲齒牙輪鉆頭時，鉆頭牙齒往往磨損速度來確定根據學者的研究鉆壓、轉速與軸承磨損度之間的關系式為式中B是軸承磨損量，由軸承磨損分級標準確定，具體值可查閱相關表格。b是軸承工作系數，它與鉆頭類型及泥漿性能有關，應由實際資料確定。由上式可以看出，在壓力P固定時與轉速n成正比。

2.3泥漿性能對鉆井成本的影響在對鉆井鉆井質量要求日趨提高的現代鉆井工藝中，泥漿的性能直接影響鉆井質量和鉆井成本，隨著鉆井難度的逐漸增大，該項技術在確保安全、優質、快速鉆井中起著越來越重要的作用。鉆井泥漿最基本的功用主要有以下幾點：

2.3.1攜帶和懸浮巖屑。鉆井泥漿首要和最基本的功用，就是通過其本身的循環，將井底被鉆頭破碎的巖屑攜至地面，以保持井眼清潔，使起下鉆暢通無阻，并保證鉆頭在井底始終接觸和破碎新地層，不造成重復切削，保持安全快速鉆進。在接單根、起下鉆或因故停止循環時，又將井內的鉆屑懸浮在泥漿中，使鉆屑不會很快下沉，防止沉砂卡鉆等情況的發生。

2.3.2穩定井壁和平衡地層壓力。井壁穩定、井眼規則是實現安全、優質、快速鉆井的基本條件。性能良好的鉆井泥漿應能借助于液相的濾失作用，在井壁上形成一層薄而韌的泥餅，以穩固已鉆開的地層并阻止液相侵入地層，減弱泥頁巖水化膨脹和分散的程度。

3結束語

隨著鉆機技術的發展，以信息化、智能化為特點的導向和井下閉環鉆井技術將得到進一步發展，使鉆井技術步入自動化鉆井階段；國際石油界將進一步擴大井下閉環鉆井技術在水平井、大位移井、多分支井、連續油管鉆井和欠平衡壓力鉆井中應用，并完善配套這些技術，以大幅度提高油氣采收率；原井再鉆技術，將在已開采油氣井中以重新加深、側鉆或鉆多分支井等方式，開采地下剩余油氣，提高油氣采收率；采用以信息化、智能化為特點的上述新鉆井技術可望從根本上解決目前存在的部分難以開采的特殊油氣藏，如高含水油藏、低滲透油氣藏、稠油藏和薄油層的開采問題。也會顯著提高深探井、超深探井的勘探成功率。這些都能使鉆井過程中的成本有所降低。