水平井和大斜度井鉆井技術(shù)應(yīng)用

劉耀武

（西部鉆探克拉瑪依鉆井公司，新疆 新克拉瑪依 834009）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及對(duì)石油能源的需求日益加大，勘探開發(fā)與石油鉆井技術(shù)也應(yīng)經(jīng)不斷改革創(chuàng)新，以便更好地適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的發(fā)展。因而，對(duì)于長(zhǎng)石油鉆井開采工作，由于該地區(qū)的特殊性決定了石油開采難度越來(lái)越大，如果僅僅依靠傳統(tǒng)、單一、低效的勘探開發(fā)技術(shù)，根部不能滿足日益增長(zhǎng)的復(fù)雜工程的需要，需要不斷推廣與應(yīng)用水平井與大斜度鉆井技術(shù)，并深入探討該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中所存在的問(wèn)題，及時(shí)提出解決策略，以保證油田鉆井工作的順利進(jìn)行。

一、油田石油鉆井的難點(diǎn)分析

1 難以準(zhǔn)確控制井眼的軌跡

調(diào)查顯示，我國(guó)油田水平地段地勢(shì)相對(duì)比較復(fù)雜，鉆井過(guò)程中會(huì)遇到滑動(dòng)調(diào)整能力差，鉆進(jìn)增斜率高等困難。因而，只能大部分使用單彎螺桿+PDC鉆頭+變徑扶正器鉆具組合來(lái)提高進(jìn)入油層后水平段的鉆井速度，從而達(dá)到減少油頁(yè)巖侵泡時(shí)間的目的。但是，由于該組合鉆具的鉆進(jìn)機(jī)械鉆速高，增斜率高，并且出現(xiàn)較大的滑動(dòng)鉆進(jìn)范圍波動(dòng)，而滑動(dòng)鉆進(jìn)過(guò)程中粘阻嚴(yán)重、工具面難以調(diào)整到位，當(dāng)調(diào)整無(wú)效時(shí)還需要起鉆換牙輪鉆頭，延長(zhǎng)了水平段施工周期，極大地降低了鉆井效率。

2 地層油頁(yè)巖垮塌嚴(yán)重

對(duì)于部分油田區(qū)域由于地質(zhì)條件的原因，油頁(yè)巖厚度大約處于20米到50米的范圍之間，巖質(zhì)呈灰黑色。同時(shí)，這種地層油頁(yè)巖中幾乎不含有黏土礦物，其水敏性非常弱，在發(fā)育出現(xiàn)較多的節(jié)理與多節(jié)裂隙，從而在相互交叉切割的作用下使得這些裂隙容易形成復(fù)雜的微裂隙系統(tǒng)，進(jìn)一步破壞了地層的完整性，為地層的坍塌提供良好條件。加上鉆井過(guò)程中由于機(jī)器震動(dòng)較強(qiáng)烈，遇到脆性大的油頁(yè)巖時(shí)，使得地層更加容易遭到破壞而出現(xiàn)破碎、易脫落坍塌的現(xiàn)象，由此可見，油頁(yè)巖垮塌嚴(yán)重制約著石油開采鉆井的安全、順利進(jìn)行，無(wú)形中增大了石油開采企業(yè)的生產(chǎn)成本。

3 斜井段牙輪鉆頭先期失效嚴(yán)重

由于我國(guó)石油開采中的鉆井技術(shù)大多是從國(guó)外引進(jìn)的，很多時(shí)候這些引進(jìn)的鉆井技術(shù)根本不適合我國(guó)礦井開采的地層，不同程度地影響我國(guó)礦井開采的鉆井水平。加上部分油田地質(zhì)存在復(fù)雜性的特點(diǎn)，而目前適用于水平段鉆進(jìn)的牙輪鉆頭系列對(duì)大鉆壓施工環(huán)境、斜井段鉆進(jìn)、高轉(zhuǎn)速等均不適應(yīng)，從而使得部分鉆頭質(zhì)量不穩(wěn)定，鉆進(jìn)速度明顯減慢，并且鉆頭使用壽命短，由此可見，鉆頭先期失效的問(wèn)題已嚴(yán)重制約了斜井段鉆進(jìn)速度的提高，也是我國(guó)大斜度井鉆井技術(shù)發(fā)展的一大瓶頸。

二、水平井和大斜度井鉆井技術(shù)策略

1 提高鉆井液的封堵能力

在水平井和大斜度井鉆井過(guò)程中，往往出現(xiàn)濾液滲入油頁(yè)巖裂縫而導(dǎo)致施工難度加大的現(xiàn)象。因此，必須提高鉆井液的封堵能力，因?yàn)檩^強(qiáng)的封堵能力是液柱壓力有效支撐井壁，能夠有效地減少濾液進(jìn)入油頁(yè)巖縫隙，確保鉆進(jìn)的順利進(jìn)行。此外，實(shí)現(xiàn)了較嚴(yán)實(shí)的封堵，鉆井液液柱壓力作用在井壁上，才能有效地發(fā)揮鉆井液液柱壓力對(duì)井壁的支撐作用，尤其是在大斜度井鉆井中發(fā)揮出更大的功效。

2 提高鉆井液密度

在油井開采過(guò)程中，由于油頁(yè)巖強(qiáng)度比較低，在鉆井過(guò)程中如果不控制好鉆井液的密度而使巖層受鉆井液濾液浸泡，將會(huì)使其強(qiáng)度進(jìn)一步降低，加大了坍塌事故出現(xiàn)的概率。然而，鉆井液密度偏小會(huì)造成應(yīng)力釋放，確保在鉆井中各向受力均勻，使油頁(yè)巖沿節(jié)理和裂縫崩裂、坍塌，密度較大時(shí)上部地層將發(fā)生漏失。因此，提高上部地層井眼承壓能力是技術(shù)關(guān)鍵。

3 嚴(yán)格控制鉆井液中黏土含量

在進(jìn)行水平井和大斜度井鉆井時(shí)，鉆井液中黏土含量與開采效率息息相關(guān)，并在很大程度上決定開采速度，因而，嚴(yán)格控制鉆井液中黏土含量意義重大。這就要求相關(guān)人員必須做好鉆井液固相凈化，確保鉆井液中黏土的含量符合鉆井標(biāo)準(zhǔn)，并將其控制在一個(gè)良好的范圍內(nèi)，同時(shí)充分發(fā)揮離心機(jī)、振動(dòng)篩、除砂器、除泥器等固控設(shè)備的作用，清除鉆井液中有害固相。必要時(shí)，還可以采用加量為 1%～1.5%磺化瀝青粉和 2%～2.5%的超細(xì)碳酸鈣粉來(lái)改善濾餅質(zhì)量，使其薄而致密。在混油鉆井液中加入固體潤(rùn)滑劑，降低濾餅?zāi)Σ料禂?shù)。

4 對(duì)漏失層進(jìn)行承壓堵漏工作，確保施工安全

巖層垮塌是石油開采中最常見的病害之一，也是鉆井過(guò)程中必須解決的棘手問(wèn)題。因此，必須漏失層進(jìn)入油頁(yè)巖地層前做好充分保障措施，提高鉆井液密度到臨界漏失密度以控制油頁(yè)巖的垮塌，避免垮塌事故影響到鉆井施工的順利進(jìn)行。同時(shí)，要在鉆井液中進(jìn)行混油，加入固體潤(rùn)滑劑石墨粉或者加液體潤(rùn)滑劑等，使濾餅?zāi)Σ料禂?shù)降005～0.08，這個(gè)范圍也是水平井和大斜度井鉆井最適合的數(shù)值。此外，在確保鉆井液具有良好攜帶和懸浮能力以及不影響開采成本的前提下，盡可能降低鉆井液的黏度和切力有效防止鉆頭泥包，在施工中盡可能使用針對(duì)性的防掉牙輪、防卡鉆及防劃出新井眼等措施，確保井下作業(yè)安全，并為石油開采企業(yè)最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益提供可靠保障。

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