小井眼钻井技术在石油勘探开发中扮演着越来越重要的角色,主要因为它能减少消耗、降低成本,尤其在处理老油田的复杂井况时优势明显。然而,小井眼钻井施工过程中面临着诸多挑战,这些难点直接影响到钻井效率和安全。
1. **小井眼钻头选型**:
- 由于井径较小,可用的钻头尺寸受限,这导致钻头轴承尺寸减小,进而限制了钻压,降低了机械钻速。常规的PDC或金刚石钻头可能不适用于特定地层,而小尺寸牙轮钻头则存在轴承弱、牙掌薄、寿命短的问题,难以应对高转速环境。
- 新型的PDC聚晶金刚石钻头和热稳定聚晶金刚石(TSP)钻头因其高耐用性和适应高转速的能力,成为解决这一问题的有效工具。它们在特定地层的钻井效果显著,同时在降低扭矩和冷却方面表现优秀。在实际案例中,如梁46-侧11和纯67-11井,选用不同类型的钻头,以适应不同的地质条件。
2. **小井眼钻具要求**:
- 小井眼钻柱的轻巧特性意味着它在施加钻压和承受扭矩方面的能力有限,这可能导致钻井效率下降。小尺寸钻杆的抗拉抗扭强度限制了其在高压和高扭矩下的性能,容易引发钻具断裂事故,如在纯46-侧11井中发生的定向仪器外筒脱扣问题。
- 在钻具入井前,必须严格检查其完好性,确保公母扣无磨损,避免因质量问题导致事故。
3. **小井眼钻井的施工特点及难点**:
- **井控问题**:小井眼的环空体积小,钻具转速高,可能导致高速旋转的泥浆产生强大的离心力,对井壁产生冲击,增加了井壁不稳定的风险,同时也对井控设备提出了更高的要求。
- **环空压耗**:小井眼钻井的环空压耗问题突出,因为环空体积减小,流体动力学效应增强,可能导致钻井液性能变化,影响钻井效率和井下工况的稳定性。
- **井眼清洁**:小井眼更容易出现沙卡钻事故,如在纯67-10和纯67-11井中遇到的1400米左右的沉沙卡钻,这要求更有效的井眼清洁策略以保持钻井作业的连续性。
- **钻井参数优化**:由于钻柱刚度和强度的限制,需要精细调整钻井参数,以确保在提高钻井速度的同时避免钻具损坏。
为了克服这些难点,钻井工程师需要深入理解小井眼钻井的特点,优化钻头和钻具组合,改进井控措施,以及调整钻井参数。此外,加强钻井设备的维护和检查,以及采用先进的钻井技术和工具,都是提高小井眼钻井成功率的关键。通过持续的技术研发和实践经验,小井眼钻井技术有望在未来得到进一步提升,更好地服务于石油工业的需求。