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摘要：

眾所周知，油氣業的發展關系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，鉆井工程是一項重要環節，只有不斷提升鉆井工程設計水平，才能夠提高油氣田開發效率及保障作業安全。鉆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。本文主要探討了鉆井工程設計的優化與應用要點，旨在對鉆井工程的發展有所助益。

關鍵詞:

鉆井工程；鉆井工程設計；設計優化；應用

近幾年來，伴隨著油氣業的進步與發展，我國對鉆井工程設計的研究也越來越深入。鉆井工程設計優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。只有做好了鉆井工程設計工作，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，油氣井的安全性能、使用壽命以及生產成本等也都深受鉆井工程設計的影響。本文筆者結合實際淺要分析了鉆井工程設計的優化與應用。

1井身結構的設計優化

鉆井工程設計優化的主要內容之一是井身結構的設計優化。井身結構的設計優化不但關系著鉆井工程的施工安全性，更關系著鉆井效益。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鉆井施工過程中出現漏、噴、塌、卡等問題，從而保證鉆井作業的順利完成及盡可能地減少鉆井成本。

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設計者對于鉆井的地質環境，例如鉆井地質的巖性、地層分布、地下壓力特性以及地下流體特性等的認識程度；②鉆井施工的裝備條件，例如鉆頭、套管、鉆具以及井口防噴裝置等是否充足；③鉆井工藝技術，例如注水泥工藝技術、鉆井液工藝技術以及井眼軌跡控制技術等的水平。只有在對鉆井的地質環境具有充分認識、擁有充足的鉆井施工裝備條件以及具備高超的鉆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、鉆頭配套尺寸等，而這正是井身結構設計優化的主要任務。

1.2井身結構設計優化的方案

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優化為原則。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于不同鉆井條件的方案。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、提高了鉆井速度、降低了鉆井成本以及延長了油氣井的使用壽命。

1.3擴眼技術

通過擴眼技術可以在保證完井井眼尺寸的前提下，盡可能地縮小上部大直徑井眼尺寸，同時提高機械鉆速及減少鉆頭的破巖量、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優化的有力技術保障。擴眼技術一般又分為鉆后擴眼技術和隨鉆擴眼技術兩種，顧名思義一種是在鉆井施工完畢后進行的，一種是一邊鉆井一邊進行的。通常在中下部井段的鉆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、促進后續作業的順利完成等作用。

2鉆井液的設計優化

鉆井液的設計優化亦是鉆井工程設計優化的一項重要組成部分。鉆井液的設計優化直接關系著鉆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鉆井液體系的優化選擇

鉆井液體系的優化選擇是一項關鍵問題。鉆井液體系有很多類型，一般若根據油氣井的類型進行分類，則主要分為：區域探井和預探井（對鉆井液的基本要求是熒光度低）、生產井（對鉆井液的基本要求是能夠保護好油氣層及提高鉆速）、超深井（對鉆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（對鉆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鉆井液體系，則需要充分考慮到鹽膏層、易漏失層、易塌層及易卡鉆層等各種不同的地層的獨特特性，認真篩選各種添加劑和處理劑，確定滿足相應地層需要的鉆井液體系。若根據儲層的性質來選擇鉆井液體系，則需注意：針對特低滲透性儲層應選擇有助于安全、快速鉆進的聚合物及正電膠鉆井液；針對低壓低滲儲層應選擇氣體類、無固相、油基及水包油鉆井液；針對中、高滲透性儲層應選擇清潔鹽水及聚合物低固相鉆井液；針對裂縫性砂巖或者碳酸鹽巖儲層應選擇與儲層壓力系數相一致的鉆井液；針對稠油儲層應選擇無固相及添加暫堵劑的無粘土相鉆井液

2.2鉆井液性能參數的設計優化

鉆井液的性能直接影響著鉆井速度及鉆井作業的安全性，因此必須要重視。鉆井液性能參數主要包括鉆井液的密度、粘度、固相含量、濾失量以及流變參數和稠度系數等，以上這些參數之間關系密切，可謂牽一發而動全身。所謂鉆井液性能參數的設計優化，就是在保證井下作業安全的前提下增強泥漿的剪切稀釋特性，使粘度隨剪切速率的增加而下降。應根據鉆井液的流性指數和稠度系數來設計其流變性能。一般可以通過減小流性指數來達到增強泥漿的剪切稀釋特性的目的，繼而提高鉆速、改善井眼凈化能力；另外還可以通過增加稠度系數來提高鉆井液的攜巖能力。

3結語

綜上所述，鉆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鉆井的優化設計。只有通過對鉆井工程進行設計優化，才能夠提高鉆井效率、保障鉆井安全。

作者：舒挺 高如軍 單位：川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院

參考文獻：

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