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摘要：
众所周知，油气业的发展关系着国家的综合国力发展与民生经济进步，而在油气田勘探开发过程中，钻井工程是一项重要环节，只有不断提升钻井工程设计水平，才能够提高油气田开发效率及保障作业安全。钻井工程设计既是组织生产的基础，也是技术协作的前提条件，更是单井预算及决算工作的重要依据。本文主要探讨了钻井工程设计的优化与应用要点，旨在对钻井工程的发展有所助益。
关键词:
钻井工程；钻井工程设计；设计优化；应用
近几年来，伴随着油气业的进步与发展，我国对钻井工程设计的研究也越来越深入。钻井工程设计优化是未来油气田勘探开发不可或缺的重要步骤，是必须要重视的一项环节。只有做好了钻井工程设计工作，才能够保障组织生产、技术协作以及单井预算、决算等工作的顺利开展。同时，油气井的安全性能、使用寿命以及生产成本等也都深受钻井工程设计的影响。本文笔者结合实际浅要分析了钻井工程设计的优化与应用。
1井身结构的设计优化
钻井工程设计优化的主要内容之一是井身结构的设计优化。井身结构的设计优化不但关系着钻井工程的施工安全性，更关系着钻井效益。只有对井身结构进行科学合理的设计，才能够避免及减少在钻井施工过程中出现漏、喷、塌、卡等问题，从而保证钻井作业的顺利完成及尽可能地减少钻井成本。
1.1井身结构设计的影响因素
井身结构的设计会受很多因素的影响，一般情况下，影响最大的几项因素为：①设计者对于钻井的地质环境，例如钻井地质的岩性、地层分布、地下压力特性以及地下流体特性等的认识程度；②钻井施工的装备条件，例如钻头、套管、钻具以及井口防喷装置等是否充足；③钻井工艺技术，例如注水泥工艺技术、钻井液工艺技术以及井眼轨迹控制技术等的水平。只有在对钻井的地质环境具有充分认识、拥有充足的钻井施工装备条件以及具备高超的钻井工艺技术水平的前提下，才能够更加精准地确定套管的下入层次、深度及套管、钻头配套尺寸等，而这正是井身结构设计优化的主要任务。
1.2井身结构设计优化的方案
为了适应油气田的勘探开发要求，井身结构的设计必须要以优化为原则。笔者根据国内外相关研究成果，结合实践经验，提出了一种可以适应于不同钻井条件的方案。此方案将传统的直径为339.7毫米的单一表层套管改为了直径为273.1毫米的表层套管，从而大大减少了井眼锥度、提高了钻井速度、降低了钻井成本以及延长了油气井的使用寿命。
1.3扩眼技术
通过扩眼技术可以在保证完井井眼尺寸的前提下，尽可能地缩小上部大直径井眼尺寸，同时提高机械钻速及减少钻头的破岩量、套管层次与相邻两层套管之间的尺寸差。因此可以说，扩眼技术是井身结构设计优化的有力技术保障。扩眼技术一般又分为钻后扩眼技术和随钻扩眼技术两种，顾名思义一种是在钻井施工完毕后进行的，一种是一边钻井一边进行的。通常在中下部井段的钻井过程中利用扩眼技术，能够有效保证较大尺寸的套管的顺利下入。另外，扩眼技术还具有保护套管、提高固井质量、促进后续作业的顺利完成等作用。
2钻井液的设计优化
钻井液的设计优化亦是钻井工程设计优化的一项重要组成部分。钻井液的设计优化直接关系着钻井液现场的安全及有效施工，是其施工工作开展的有效依据，也是做好油气层保护工作的关键环节。
2.1钻井液体系的优化选择
钻井液体系的优化选择是一项关键问题。钻井液体系有很多类型，一般若根据油气井的类型进行分类，则主要分为：区域探井和预探井（对钻井液的基本要求是荧光度低）、生产井（对钻井液的基本要求是能够保护好油气层及提高钻速）、超深井（对钻井液的基本要求是热稳定性好、受高温影响较轻、高压差下泥饼压缩性好）、定向斜井和水平井（对钻井液的基本要求是具有良好的防塌能力、防卡能力、携岩能力及低摩阻）。若根据地层的特点来选择钻井液体系，则需要充分考虑到盐膏层、易漏失层、易塌层及易卡钻层等各种不同的地层的独特特性，认真筛选各种添加剂和处理剂，确定满足相应地层需要的钻井液体系。若根据储层的性质来选择钻井液体系，则需注意：针对特低渗透性储层应选择有助于安全、快速钻进的聚合物及正电胶钻井液；针对低压低渗储层应选择气体类、无固相、油基及水包油钻井液；针对中、高渗透性储层应选择清洁盐水及聚合物低固相钻井液；针对裂缝性砂岩或者碳酸盐岩储层应选择与储层压力系数相一致的钻井液；针对稠油储层应选择无固相及添加暂堵剂的无粘土相钻井液
2.2钻井液性能参数的设计优化
钻井液的性能直接影响着钻井速度及钻井作业的安全性，因此必须要重视。钻井液性能参数主要包括钻井液的密度、粘度、固相含量、滤失量以及流变参数和稠度系数等，以上这些参数之间关系密切，可谓牵一发而动全身。所谓钻井液性能参数的设计优化，就是在保证井下作业安全的前提下增强泥浆的剪切稀释特性，使粘度随剪切速率的增加而下降。应根据钻井液的流性指数和稠度系数来设计其流变性能。一般可以通过减小流性指数来达到增强泥浆的剪切稀释特性的目的，继而提高钻速、改善井眼净化能力；另外还可以通过增加稠度系数来提高钻井液的携岩能力。
3结语
综上所述，钻井工程设计作为油气田开发中的一项系统工程，目前其的发展方向正逐渐转向对系统钻井的优化设计。只有通过对钻井工程进行设计优化，才能够提高钻井效率、保障钻井安全。
作者：舒挺 高如军 单位：川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院
参考文献：
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[2]李江炜，贾玲.钻井工程设计优化与应用探究[J].化学工程与装备，2015，09:54-55
