水平井鉆井技術(shù)的難點與對策

袁 偉，曾祥明，臧國軍

（西部鉆探工程有限公司準(zhǔn)東鉆井公司，新疆克拉瑪依 834000）

水平井鉆井技術(shù)的難點與對策

袁 偉，曾祥明，臧國軍

（西部鉆探工程有限公司準(zhǔn)東鉆井公司，新疆克拉瑪依 834000）

水平井鉆井是一項常見的任務(wù)，鉆井技術(shù)又是決定整個水平井鉆井工程質(zhì)量的關(guān)鍵所在。為了更好地促進(jìn)水平井鉆井技術(shù)水平得到不斷的提升和優(yōu)化，就水平井的鉆井技術(shù)難點進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的對策。

水平井；鉆井技術(shù)；難點；對策

1 水平井鉆井技術(shù)的難點

1.1 軌跡控制方面的技術(shù)難點

在水平井鉆井過程中，井眼軌跡控制是一大技術(shù)難點。具體的主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）在中靶精度上的要求較高，水平井的靶體一般是三維靶體，當(dāng)實鉆軌跡點在目標(biāo)窗口的平面之后，其每個點均需要限制在靶體范圍之內(nèi)，預(yù)防鉆井時導(dǎo)致鉆頭從靶體中穿出而出現(xiàn)脫靶的情況。

（2）由于水平井的水平段較長，當(dāng)斜井段延伸之后，其井眼摩阻也會相應(yīng)的加大，井眼內(nèi)的鉆具往往難以有效的轉(zhuǎn)動而導(dǎo)致其擺放難度較大。

（3）由于客觀的存在地質(zhì)不穩(wěn)定和工具造斜能力不穩(wěn)定的因素，所以在水平井中，從造斜點到增斜井段的控制難度大。

1.2 由于摩阻扭矩較大而導(dǎo)致鉆壓傳輸較為困難

在鉆井時，由于鉆具和井壁的摩擦阻力來自鉆柱軸向摩擦阻力和摩擦扭矩組成。而在水平井鉆井時，其鉆柱結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且下部鉆具的結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的剛性和外徑較大的特點，而水平井段因鉆柱的重力作用，導(dǎo)致鉆柱與下井壁相貼，使得鉆井液的紊流被影響，最終導(dǎo)致返砂的效果較差。加上油層井段的地層孔隙度較大，往往砂層較多，且?guī)r石的膠結(jié)性較差，容易出現(xiàn)砂橋，最終導(dǎo)致鉆柱上提和下放受到影響。

1.3 井眼的清潔難度較大

在水平井段和穩(wěn)斜段，往往因為重力的作用，導(dǎo)致鉆具往往處于井眼的向下井壁，導(dǎo)致鉆具周邊的間隙寬窄變化較為明顯，使得井眼內(nèi)較寬的間隙往往有著較大的流速，而較窄的間隙的流速則相對較小，且剪切的速度較大，導(dǎo)致井壁中沉積大量的巖屑，不僅難以清除，而且還會生產(chǎn)巖屑床。

1.4 固井技術(shù)難點

在固井質(zhì)量方面，由于固井技術(shù)難點的存在，使得固井質(zhì)量的控制難度較大。這主要是因為下面幾點原因：一是難以保證足夠的強(qiáng)度，確保套管柱克服阻力，從而順利的下放到設(shè)計的位置。二是在水平井段和大斜度井段中，當(dāng)套管居中時，難以確保水泥漿是否得到完全的充填。

2 對策分析

2.1 優(yōu)化經(jīng)驗軌道的設(shè)計

井眼軌道設(shè)計

2.1.1 優(yōu)化井眼軌道的剖面類型

加強(qiáng)井眼軌道設(shè)計的最終目的就在于將井眼軌跡的控制難度降低，盡可能地將滑動鉆進(jìn)與復(fù)合鉆進(jìn)的優(yōu)勢相結(jié)合，在促進(jìn)鉆速提升的同時為鉆出規(guī)則而又平滑的井眼奠定堅實的基礎(chǔ)。常見的井眼軌道的坡面類型主要有三種：一是直-增-穩(wěn)；二是直-增-穩(wěn)-增-平；三是直-增-穩(wěn)-增-穩(wěn)-增-平。就第一種剖面類型來看，在設(shè)計時，由于很多造斜工具的穩(wěn)定性不強(qiáng)而經(jīng)常出現(xiàn)偏差。就第二種剖面類型來看，主要是對穩(wěn)斜段的長度和造斜率進(jìn)行調(diào)整之后，將鉆具造斜能力帶來的不足予以彌補(bǔ)。就第三種剖面類型來看，主要是預(yù)防穩(wěn)斜段太長導(dǎo)致井眼控制困難，提高井眼清潔效果。

2.1.2 優(yōu)化井眼曲率

當(dāng)井眼曲率較小時，將導(dǎo)致造斜井段鉆進(jìn)的時間較長，而穩(wěn)斜段太短，又會在方位調(diào)整過程中缺乏回旋的余地。而當(dāng)井眼曲率較大時，又會導(dǎo)致鉆具嚴(yán)重的偏磨，在增加摩阻力的同時導(dǎo)致起鉆和下鉆較為困難，甚至出現(xiàn)卡鉆的情況。因此，我們需要在設(shè)計過程中，緊密結(jié)合井口坐標(biāo)與靶點的參數(shù)，針對性的對造斜率進(jìn)行確定。一般而言，在現(xiàn)場施工中，由于造斜工具自身的造斜穩(wěn)定性不強(qiáng)，所以應(yīng)在理論造斜率的基礎(chǔ)上上浮10%～20%作為其造斜率，才能更好地滿足造斜的需要。

2.2 切實注重鉆具的組合和優(yōu)化

2.2.1 直井段鉆具的組合和優(yōu)化

水平井的直井段施工主要是防斜，防斜質(zhì)量將值得對定向方位調(diào)整帶來影響。因此，應(yīng)盡可能地打直直井，這就需要緊密結(jié)合地區(qū)的特點進(jìn)行鉆具的組合，常見的直井段防斜鉆具組合有鐘擺、塔式鉆具。例如在311.2mm的井眼中，應(yīng)采取常規(guī)大尺寸的塔式鉆具組合，而在215.9mm的井眼中，應(yīng)采取常規(guī)雙扶剛性鐘擺鉆具組合，這樣才能在控制井斜的同時便于鉆具的釋放，當(dāng)鉆壓提升到120～140kN之后，能有效的促進(jìn)機(jī)械鉆速在直井段中得到提升。

2.2.2 造斜段和水平段鉆具的組合和優(yōu)化

為了盡可能地將斜井段的鉆具摩阻減少，應(yīng)盡可能地加強(qiáng)柔性斜坡鉆桿達(dá)到優(yōu)化鉆具的目的，并利用加重鉆桿來替代鉆鋌，達(dá)到優(yōu)化鉆具結(jié)構(gòu)的同時盡可能地將下鉆鉆具的重量降到最低，從而確保井底的鉆壓達(dá)標(biāo)，將黏卡機(jī)會減少。因而主要是加強(qiáng)LWD隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用，對自然伽馬和電阻率曲線進(jìn)行隨鉆測量，結(jié)合隨鉆測井對目的層的頂界深度進(jìn)行確定，并對井眼軌跡進(jìn)行跟蹤調(diào)整，并結(jié)合實際情況對滑動鉆進(jìn)與復(fù)合鉆進(jìn)等方式進(jìn)行選擇，從而更好地對井斜的方式進(jìn)行針對性的調(diào)整和優(yōu)化。

2.3 優(yōu)化鉆井液體系

在鉆井液體系優(yōu)化過程中，應(yīng)切實注重以下工作的開展：一是針對巖性較差的地層，由于其泥巖性較軟，加上砂層發(fā)育，就需要預(yù)防坍塌和卡鉆的情況。二是對于不整合面的層段，應(yīng)加強(qiáng)聚合物防坍塌鉆井液體系的應(yīng)用，從而更好地對地層造漿和巖屑的攜帶等進(jìn)行抑制，預(yù)防出現(xiàn)泥巖縮徑的問題，保證其鉆進(jìn)過程的安全性和高效性。三是在對油層段和斜井段施工中，應(yīng)盡可能地將鉆井液攜沙性能和潤滑性能提升，從而更好地對其失水量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，形成的濾餅薄而堅韌，并盡可能地將摩擦系數(shù)減少。

2.4 切實加強(qiáng)固井設(shè)計工作的開展

在固井設(shè)計工作中，為了確保固井質(zhì)量得到提升和優(yōu)化，盡可能地加強(qiáng)大泵紊流作用來進(jìn)行鉆井液的頂替，且排量比鉆進(jìn)排量要低，盡可能地將其驅(qū)替效率提升，確保二界面的膠結(jié)質(zhì)量得到有效的控制。此外，還應(yīng)注重水泥漿體系的優(yōu)化，盡可能地對其失水與自由水進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

3 結(jié)束語

綜上所述，水平井鉆井過程中，其存在的技術(shù)難點較多。所以為了提高鉆井技術(shù)質(zhì)量，必須切實注重技術(shù)難點的分析，才能更好地促進(jìn)其改進(jìn)和優(yōu)化。

[1] 白臣.長水平段水平井鉆井完井技術(shù)難點與對策分析[J].化工管理，2015，（21）：73.

Difficulties and Countermeasures of Horizontal Well Drilling Technology

Yuan Wei，Zeng Xiang-ming，Zang Gu-jun

Horizontal well drilling is a common task.Drilling technology is the key to determine the quality of drilling engineering for the whole horizontal well.In order to better promote the horizontal drilling technology level has been continuously improved and optimized，this paper on the horizontal well drilling technology difficulties were analyzed，and put forward the corresponding countermeasures.

horizontal well；drilling technology；diff i culty；countermeasure

TE243

：A

：1003–6490（2017）04–0186–02