超深水平井鉆節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用

周明強(qiáng)

摘要：結(jié)合實(shí)際，在分析超深水平井復(fù)雜性的同時(shí)，對(duì)超深水平井鉆節(jié)能技術(shù)的實(shí)踐要點(diǎn)進(jìn)行分析，希望研究后能夠給相關(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：超深水平;井鉆節(jié)能技術(shù);研究;應(yīng)用

在我國(guó)，有數(shù)量眾多的油田正在應(yīng)用這樣的超深水平井。在中國(guó)陸地上，有一口最深的油井，它是由西部鉆探公司在14年施工而成的ZG13-3H，它是我國(guó)工程史上的一座里程碑，埋深將近有8000米之多，這口油井坐落于我國(guó)西部的能源經(jīng)濟(jì)動(dòng)脈——塔里木油田，鉆這口油井周期7個(gè)月。

1超深水平井施工的復(fù)雜性

超深水平井在鉆井設(shè)施以及井下的作業(yè)工具的選擇方面十分苛刻。這是因?yàn)槌钏骄旧淼氖┕ぞ陀袠O為嚴(yán)格的要求，當(dāng)鉆井的埋深大時(shí)，在整個(gè)操作過程中，井下的作業(yè)工具的負(fù)荷也會(huì)更加大。公司方面去實(shí)施這種類型的鉆井，絕大部分都需要具備較為繁瑣的工藝。若是井下碰到一些突發(fā)的情況，因?yàn)槭艿骄畹闹萍s，在處理險(xiǎn)情的對(duì)策上也會(huì)更為復(fù)雜。

超深水平井的造斜點(diǎn)往往都是達(dá)到了6000米左右。如果在具體施工過程中遭遇到條件不太理想的地質(zhì)情況，例如在某些區(qū)塊伴有高溫的情況下，可能會(huì)存在定向工具失效的情形，為了保證開窗的成功率，降低鉆井的井眼曲率，必須對(duì)整個(gè)施工工作進(jìn)行軌跡的優(yōu)化。

超深水平井施工中的軌跡控制比起一般油井的軌跡控制難度更高，對(duì)于水平段靶區(qū)有著更加嚴(yán)格的要求，要求為靶半高上下1米，靶半寬左右10米。對(duì)于精度方面，也有更為復(fù)雜的施工要求。

由于地層的溫度比起地表溫度要高出不少，高溫的工作環(huán)境下，對(duì)MWD隨鉆測(cè)斜儀的工作開展會(huì)有很大的影響，尤其是對(duì)螺桿定子膠皮來說，脫膠和老化是不可避免的。除此之外，常見的螺桿鉆具也不能完全適應(yīng)超深水平井的埋深溫度，在工程開展一段時(shí)間后，為了避免螺桿事故，也要經(jīng)常排查關(guān)注。

對(duì)于超深水平井來說，實(shí)際施工要充分考慮到地質(zhì)條件的各種情況，雖然它在區(qū)塊方面所占的比例并不算很多，但實(shí)際可能遇到很多施工難題，例如地層的局部壓力較高，對(duì)于地下的區(qū)塊存在認(rèn)識(shí)不清，裂縫的不正常發(fā)育，對(duì)于油層的保護(hù)、對(duì)于放漏、防塌的苛刻要求，施工環(huán)境的惡劣，動(dòng)力鉆具、隨鉆測(cè)量使用方面等等。

為了保障井壁的穩(wěn)定以及在井下開展工作的安全，施工公司應(yīng)選用性能較好的鉆井液。另外，工欲善其事，必先利其器。嚴(yán)格選擇適合地層鉆井的優(yōu)質(zhì)鉆頭，對(duì)于縮短超深水平井的施工周期，提升鉆井的效率方面至關(guān)重要。

想要設(shè)計(jì)一口超深水平井，需要設(shè)計(jì)師和施工人員具備豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和個(gè)人素養(yǎng)。因?yàn)閷?shí)際作業(yè)過程可能產(chǎn)生很多困難，想在保障施工安全的情況下快速的實(shí)施，需要設(shè)計(jì)者的嚴(yán)謹(jǐn)考慮，并始終顧全全局觀念。

2安全措施

2.1扭矩與摩阻

摩阻和扭矩之間的關(guān)系可以依據(jù)工程學(xué)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過倒置鉆具的配比和組合可以有效的增加鉆柱的重量，使用強(qiáng)度較大的鉆鋌在中性點(diǎn)進(jìn)行施工，在整個(gè)的施工過程中，為了保護(hù)鉆桿，可以適當(dāng)?shù)母淖冎亓糠植记闆r，有效地保護(hù)鉆桿。這樣的技術(shù)對(duì)于在特殊地層開展鉆井工作尤為重要，這是因?yàn)閯?dòng)力的提高也會(huì)導(dǎo)致阻較的增大。

2.2匹配鉆頭

鉆井工程日新月異的發(fā)展離不開鉆頭的不斷優(yōu)化，不同的地層應(yīng)當(dāng)選用不同的鉆頭進(jìn)行鉆井，這樣既能提高鉆井的效率，又可以提升鉆井的安全性。在選擇鉆頭時(shí)，最核心的選擇標(biāo)準(zhǔn)就是要考慮，同時(shí)也要兼顧經(jīng)濟(jì)成本的控制。這對(duì)施工人員的地質(zhì)相關(guān)知識(shí)有非常高的要求。

2.3巖屑

超深水平井鉆井的一大工程障礙是對(duì)于巖屑的清理，因?yàn)樵阢@井實(shí)施過程中，在水平段和造斜段都會(huì)形成密度龐大的巖屑。如果對(duì)巖屑不能及時(shí)有效的清理，這些巖屑就會(huì)在井壁上形成沉積，對(duì)整個(gè)工程的效率和安全都會(huì)有很大的危害。高性能的泥漿擁有良好的流變性，可以懸浮巖屑并降低其沉積速度，再運(yùn)用機(jī)械方法的方法作為輔助，例如通過短程的起下鉆、擴(kuò)大噴嘴、并進(jìn)行接力性的循環(huán)，都可以降低或是消除巖屑的危害，是否能保持鉆井的井眼清潔對(duì)于開展鉆井工作非常重要。

2.4特殊地段鉆井

增斜段和水平段鉆井時(shí)，因?yàn)槌钏骄木钐貏e深，在增斜段和水平段想要依據(jù)設(shè)計(jì)開展施工就非常困難。這考驗(yàn)施工人員如何進(jìn)行鉆井組合的挑選，如何去組合柔性的鉆具進(jìn)行鉆進(jìn)，精確的鉆具組合可以有效避免井下事故的發(fā)生。對(duì)井眼的精確動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)也可以幫助工程順利高效進(jìn)行，并提高軌跡的精準(zhǔn)性，目前多常用的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括有線或無線的隨鉆測(cè)量系統(tǒng)以及電子多點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)等。

3超深水平井鉆井的具體實(shí)施

3.1對(duì)井身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在設(shè)計(jì)階段考慮井深的剖面時(shí)，就要結(jié)合鉆井工具的適應(yīng)情況以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特征，還有當(dāng)前的鉆井工藝水平來設(shè)計(jì)。同時(shí)也要兼顧施工中的各種不穩(wěn)定因素，設(shè)計(jì)出可調(diào)整的、靶區(qū)心可以存在精度范圍浮動(dòng)的剖面，

3.2工具的選擇

在選擇鉆井設(shè)備時(shí)，除了要考慮設(shè)備本身的質(zhì)量，也要研究鉆井區(qū)域的地質(zhì)特點(diǎn)，并且參考同一區(qū)塊其他鄰井的施工資料，才能有效提高井下安全。

3.3超深水平井的鉆井液體系

優(yōu)質(zhì)的水平井鉆井液既成本合理，又能保護(hù)油氣層。不僅可以提升鉆井的效率，又能夠降低鉆具阻卡的危險(xiǎn)現(xiàn)象。能夠在保障井眼穩(wěn)定的同時(shí)，凈化和清潔井底情況、降低摩阻。這些優(yōu)點(diǎn)通過施工中途測(cè)試情況和完井的作業(yè)成功率都可以體現(xiàn)出來。

3.4 井眼軌跡控制

經(jīng)驗(yàn)豐富的工程人員懂得利用數(shù)值模擬施工情況，也可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)較為清晰地預(yù)測(cè)軌跡變化。他們應(yīng)當(dāng)因地制宜地選擇鉆具組合，控制施工過程中的軌跡精準(zhǔn)度。如果鉆井過程中，由于鉆具組合調(diào)整或是地層不同的地質(zhì)特點(diǎn)，造成了鉆進(jìn)參數(shù)的變化，他們也可以針對(duì)不同的情況去控制軌跡的偏移。

4小結(jié)與建議

超深水平井技術(shù)已經(jīng)推廣普及到了全國(guó)各大油田，無論是技術(shù)人員還是技術(shù)的應(yīng)用都一天比一天精確成熟。這使得不少原本難以開采的區(qū)塊的儲(chǔ)量都能夠進(jìn)行開發(fā)。和一般深度的水平井不同，超深水平井客觀上存在井深方面的技術(shù)難度，在鉆井過程中要兼顧鉆井液的選擇、鉆頭的不同組合、減少巖屑、和控制鉆井軌跡等一系列技術(shù)難關(guān)。它的確是一項(xiàng)對(duì)工程人員專業(yè)素養(yǎng)要求很高的系統(tǒng)工程。想要降低施工方面的各種風(fēng)險(xiǎn)，就要從設(shè)計(jì)剖面開始嚴(yán)格管理，讓各個(gè)部門緊密配合、從源頭上就要嚴(yán)控流程簽字關(guān)，并根據(jù)地層的實(shí)際地質(zhì)特點(diǎn)選擇鉆井液和鉆井工具。并在施工過程中時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工。為了避免井下的事故，我們運(yùn)用了通過微增斜段調(diào)整穩(wěn)斜的方式，加強(qiáng)了施工鉆井軌跡的精確性。當(dāng)整個(gè)超深水平井施工突破5000米后，施工人員就要面對(duì)更加復(fù)雜的地下情況，對(duì)于儀器信采集信號(hào)方面，效果也會(huì)有所下降，目前在造斜段方面，運(yùn)用有線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的非常多，另外無線的隨鉆測(cè)量系統(tǒng)監(jiān)測(cè)也能夠提升中靶的精確度。多管齊下的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以削弱由于信號(hào)差導(dǎo)致的傳遞效果不良的問題，從而對(duì)超深水平井的鉆井軌跡進(jìn)行精準(zhǔn)的控制。

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