第四辑 喷射钻井技术

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  喷射钻井,是利用钻井液,通过喷射式钻头所形成高速射流的水力破岩作用,
以提高机械钻速的一种钻井方法。胜利油田从1973年开始研究推广喷射钻井。1973
~1976年,进行喷射钻井现场试验。这一阶段主要由3252队、32358队进行了喷射
式金刚石刮刀钻头的试验,泵压一般为13~15兆帕,采用Φ14毫米×3和Φ13毫米
×3的喷嘴,钻头水功率147~294千瓦,试验井段从第二次开钻至井深2800米,试
验结果机械钻速比普通钻进方式提高1倍,行程钻速比普通钻进方式提高193%,成
本降低31%。1973年孤岛会战中,3252钻井队首次试验采用高压喷射新技术,356
天5小时钻井进尺151420米,创年进尺历史最高纪录。

      喷射钻井与普通钻井工作情况对比表
表2-2
┌──────┬──┬──────┬────┬────┬────┐
│钻井方式  │统计│平均井深(米)│机械钻速│行程钻速│每米成本│
│      │井数│      │(米/时) │(米/时) │(元)  │
├──────┼──┼──────┼────┼────┼────┤
│喷射钻井  │4  │2735    │21.8  │18.2  │207   │
│(金刚石刮刀)│  │      │(210%) │(293%) │(69%) │
├──────┼──┼──────┼────┼────┼────┤
│普通钻井方式│4  │2750    │10.4  │6.2   │300   │
│(普通刮刀) │  │      │(100%) │(100%) │(100%) │
└──────┴──┴──────┴────┴────┴────┘

  1977~1981年,喷射钻井技术有了新的提高并广泛推广使用。1977年,在3口
井上试验了15~18兆帕喷射钻井,采用Φ12毫米×3水眼,钻头水功率提高到294~
441千瓦,机械钻速比普通方式钻井提高2倍左右。如商8-26井,用一只钻头纯钻进
时间56小时31分钟,3天钻完2200米,比相邻井平均行程钻速提高3倍。1978年,
3252队采用胜利油田自制SL-3NB-900三缸单作用泵、聚合物优质轻泥浆、高效能喷
射钻头,配合优选参数等,在义和庄地区进行20~22兆帕的喷射钻井试验,用13天
19小时完成3200米深的科学试验井义76-1;并在新义37-1井创出了7天9小时钻3000
米、8天2小时钻3200米、10天18小时钻至井深3322.45米的中深井新纪录。
  1979年加强了喷射钻井的配套工作,着重抓了泥浆的净化系统的配套与使用,
大幅度地降低了泥浆的含砂量,延长了泥浆泵的使用寿命。由于装备条件不同,这
时期喷射钻井有5种打井方式。第一种:大庆Ⅰ型钻机,三缸单作用泵,泵压18~
20兆帕;第二种:大庆Ⅰ型钻机,NB-600泵,双Φ150毫米缸套,泵压13~15兆帕;
第三种:大庆Ⅰ型钻机,NB-600泵,双Φ130毫米缸套,泵压13~15兆帕;第四种:
у-5Ⅱ钻机,Y8-3泵或NB-600泵,单Φ130毫米缸套,泵压10~12兆帕;第五种:
у-5Ⅱ钻机,Y8-3泵或NB-600泵,单Φ150毫米缸套,泵压10~12兆帕。
  1980年,喷射钻井队发展到25个,占当时井队总数的64.1%。较多地使用了美
国引进的三牙轮钻头,国产钻头也逐渐推广,为优选参数喷射钻井创造了良好条件。
  1981年,喷射钻井逐渐向牙轮化、单泵化方向发展,打法上采用了双泵喷射钻
井、单泵喷射钻井和上双下单喷射钻井3种形式。单泵喷射钻井具有时效高、周期
短、成本低的优点,所以普遍采用。大多数喷射钻井队从一次开钻就采用三牙轮喷
射钻头钻井,这样可降低钻具的扭矩,预防井斜。
  1982~1986年,除个别特殊工艺井外,其他都采用了喷射钻井,还广泛地采用
了组合水眼和双水眼,基本改变了胜利油田会战以来采用的“重压、快转、大排量”
的老一套钻井方式。由于采用单泵喷射钻进,因此存在排量小、返速低、泥浆中岩
屑浓度大和起钻时常有拔活塞的现象。
  1983年,32406队首次进行组合喷嘴、近平衡压力钻井,采用了防斜钻具结构
及聚合物优质泥浆等技术措施,以喷射钻井为中心的钻井新工艺、新试验取得了可
喜成绩。全年开钻8口井,交井8口,平均机械钻速12.31米/时,平均井深3000米,
队年进尺25000米。投入生产的钻机共72台,48个队采用10~12兆帕喷射钻井,19
个队采用13~15兆帕喷射钻井,5个队采用18~20兆帕喷射钻井。实践证明,喷射
钻井第三阶段(泵压18~20兆帕)比第二阶段(泵压13~15兆帕)机械钻速提高24.95
%,比第一阶段(泵压10~12兆帕)机械钻速提高83.25%,喷射钻井第二阶段比第
一阶段机械钻速提高58.3%。

        喷射钻井三个阶段工作情况对比表
表2-3
┌──┬──┬────┬───┬────┬─────┬───┬──────┬────┐
│喷射│井数│平均  │进尺 │纯钻  │机械钻速 │泵压 │比水功率  │钻井  │
│钻井│(口)│井深  │(米) │时间  │(米/时)  │(兆帕)│(瓦/毫米│周期  │
│  │  │(米)  │   │(时)  │     │   │2)    │(天-时)│
├──┼──┼────┼───┼────┼─────┼───┼──────┼────┤
│第三│22 │2776.42 │61081 │4195.95 │14.55   │18~20│10.5    │17-21  │
│阶段│  │    │   │    │(183.25%)│   │      │    │
├──┼──┼────┼───┼────┼─────┼───┼──────┼────┤
│第二│43 │2341.60 │100735│8732.73 │11.54   │13~15│6.8     │22-11  │
│阶段│  │    │   │    │(158.3%) │   │      │    │
├──┼──┼────┼───┼────┼─────┼───┼──────┼────┤
│第一│19 │2387.89 │53721 │6764.73 │7.94   │10~12│4.4     │36-8  │
│阶段│  │    │   │    │(100%)  │   │      │    │
└──┴──┴────┴───┴────┴─────┴───┴──────┴────┘

  1984年加强了喷射钻井阶段的升级工作,据年终统计,达喷射钻井第二阶段的
有29个队,第三阶段的25个队,二、三阶段喷射钻井队总数占钻井队总队数的76%。
  1985年,钻井工程公司进行了设备改造与更新,除车装钻机以外,其它大型钻
机都使用735千瓦以上的大功率泥浆泵,956千瓦和1176千瓦的泥浆泵在部分井队也
开始使用,并配备了三级或四级净化装置及35兆帕的高压管汇,为喷射钻井再上台
阶打下了良好的基础。同时还应用电子计算机进行钻井参数的优选。1985年底,钻
井参数优选技术推广到50个队,其中32406钻井队创出了平均井深3252米、平均机
械钻速18.55米/时、年队进尺42183米的喷射钻井新纪录。
  1986年,由32408队在梁家楼地区连续开展9口井的25兆帕喷射钻井和优选参数
的试验:比水功率18瓦/毫米2,喷射速度160米/秒,平均井深3317米,平均
机械钻速21.69米/小时。
  通过几年的实践,胜利油田逐步形成了喷射钻井的10项新技术:应用计算机进
行水力参数的设计;956千瓦泥浆泵现场试验;高效钻头和组合水眼;长钻铤防斜
钻具;罐式循环系统,三级泥浆净化装置;三聚优质泥浆;近平衡压力钻进;六道
参数仪现场试验;不同井段对钻压的优选;测定钻头轴承工作系数,预算起钻时间。
  1987~1990年,继续加强喷射钻井的升级工作,普遍使用了735千瓦泥浆泵,
半数以上钻井队还使用了956千瓦的大功率泥浆泵,加强了三级或四级净化装置配
套,为新技术的全面推广创造了有利条件。这个时期以1987年渤南会战的成果最为
显著,参加会战的35个钻井队,成套应用了20~25兆帕喷射钻井技术为中心的10项
新技术。1987年3月1日至10月31日,平均动用钻机34台,开钻174口,完井166口,
累计钻井进尺584029米,平均井深3346米,平均钻井周期32天23小时,平均建井周
期49天11小时,平均钻机月速2261米/台月,平均机械钻速9.99米/小时,创国内同
类井深钻井速度先进水平。
  “八五”期间,喷射钻井通过加强设备维护更新、泥浆净化和普遍采用中长喷
嘴、组合喷嘴、双喷嘴等措施,较好地改善了井底流场,提高了钻井速度。钻机月
速由“七五”末的2474米/台月提高到“八五”末的3505米/台月,提高41.67%;
平均队年钻井进尺由“七五”期间的25764米提高到“八五”末的30942米,提高约
30%;平均机械钻速由“七五”末的12.64米/时提高到“八五”末的17.01米/小时,
提高34.57%。