長水平段水平井鉆井技術(shù)難點探討

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司， 黑龍江 大慶 163411）

長水平段的水平井已經(jīng)被國內(nèi)外很多油田應(yīng)用，水平井與傳統(tǒng)垂直井相比較，可以節(jié)約更多的井場用地，降低鉆井搬遷及安裝等費(fèi)用，在鉆井作業(yè)過程中需要針對鉆井技術(shù)難點采取有效的解決措施。

1 長水平段水平井鉆井技術(shù)難點分析

1.1 水平段長度及位置的確定困難

該種類型水平井具備的技術(shù)優(yōu)勢在于可以實現(xiàn)較長的水平區(qū)段，有的甚至要穿越多個油層，而水平段長度和位置的確定需要結(jié)合所采取的鉆井和完井技術(shù)，并受到資金投入和產(chǎn)量等方面的影響，因此合理確定水平段的長度和位置比較困難。

1.2 井眼軌跡控制難度大

在對長水平區(qū)段井眼軌跡進(jìn)行控制時，主要面臨著造斜區(qū)段及穩(wěn)斜區(qū)段設(shè)計難度大的問題，水平區(qū)段位置對井段軌跡控制精度提出了更高的要求。由于水平區(qū)段不斷延伸，井眼摩擦阻力也會不斷變大，鉆井導(dǎo)向作業(yè)工具鉆壓傳輸存在著較大的難度，會使井眼軌跡的控制發(fā)生較大的困難。同時鉆井作業(yè)過程中巖性的多樣性，也相應(yīng)提升了井眼軌跡控制的難度。

1.3 鉆具摩阻扭矩大

由于長水平區(qū)段的井筒長度較大，鉆井工具和井壁間的摩擦力會導(dǎo)致鉆柱軸向摩阻和周向摩擦扭矩變大，主要是由于：（1）應(yīng)用管柱結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，會與井筒底部進(jìn)行接觸。（2）鉆井工具和井壁底部存在的巖屑產(chǎn)生作用力。（3）鉆井液內(nèi)的固相占比較大，使得鉆井液進(jìn)入細(xì)小的巖屑，無法為鉆井提供充夠的潤滑。（4）水平區(qū)段井筒長度大，井壁不具備較高的穩(wěn)定性，容易產(chǎn)生卡鉆現(xiàn)象，鉆井工具操作起來難度大，會承受較高的壓力，加壓操作存在困難。所以，在進(jìn)行長水平區(qū)段水平井作業(yè)施工時，準(zhǔn)確地進(jìn)行預(yù)測和評估，減小鉆井摩擦阻力，是能否順利完成鉆井施工作業(yè)的關(guān)鍵。

1.4 穩(wěn)斜段及水平段極易形成巖屑床

由于進(jìn)行水平井鉆井作業(yè)時，存在著穩(wěn)斜段和水平段，會產(chǎn)生巖屑床現(xiàn)象，給鉆井作業(yè)帶來較多技術(shù)問題。導(dǎo)致巖屑床形成的原因主要有：（1）在穩(wěn)斜段及水平段中，鉆井作業(yè)工具會在井眼中臨近下井壁，巖屑容易沉積到下井壁中，無法進(jìn)行有效的清除。（2）井眼中間存在著較大的環(huán)空，鉆井工具會產(chǎn)生偏心現(xiàn)象，環(huán)空返速會隨之下降，攜帶巖屑效果降低。（3）在造斜井段，鉆井巖屑返排出來的難度變大，會在該位置產(chǎn)生堆積現(xiàn)象。（4）鉆井液性能下降、鉆井工具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，會對鉆井液的攜巖效果造成不利影響，會產(chǎn)生巖屑床問題。

1.5 潤滑防卡和井眼穩(wěn)定的難度大

針對長水平區(qū)段的水平井來講，由于井筒深度的不斷增加，鉆井過程中產(chǎn)生的摩擦阻力會不斷變大，容易出現(xiàn)卡鉆問題。同時受到短程起下鉆井工具及劃眼頻次變多的影響，再加上造斜、增斜等工序流程的復(fù)雜性，全角變化率會產(chǎn)生較大變化，由于產(chǎn)生鍵槽而出現(xiàn)鍵槽卡鉆問題。除此之外，由于井筒深度的不斷變長，將使井眼承受到力學(xué)和化學(xué)等方面的影響，降低井壁的穩(wěn)定性。

2 長水平段水平井鉆井難點解決對策

2.1 水平段合理長度和位置的確定

隨著鉆井作業(yè)的持續(xù)進(jìn)行，水平區(qū)段的長度也會相應(yīng)增加，使得井筒與油氣儲層的接觸面積變大，井筒內(nèi)的流體形成的摩擦阻力也會提高。由于接觸面積的增大，油氣產(chǎn)量會隨之變大，而摩擦阻力的變大會對油氣產(chǎn)量形成抑制作用。普遍而言，長水平區(qū)段的水平井長度，應(yīng)該為井筒中摩擦阻力降低導(dǎo)致油井產(chǎn)能降低20%時的長度。水平區(qū)段的位置確定，需要使水平區(qū)段臨近油氣儲層頂部位置，油層底部水使得水平井滲流阻力提升，使油氣產(chǎn)量下降，底水油氣藏最為合理的位置應(yīng)該為0.9倍的油氣層厚度。

2.2 井眼軌跡控制對策

確定最為合理的造斜位置點，需要把該位置點確定在巖性條件好、巖層性質(zhì)較為穩(wěn)定的地層區(qū)域中，可快速地完成造斜來確保井眼穩(wěn)定。合理選擇造斜區(qū)段類型，應(yīng)用準(zhǔn)懸鏈?zhǔn)綀A弧進(jìn)行造斜，有助于減小摩擦阻力產(chǎn)生的扭矩，避免套管產(chǎn)生破損。做好鉆井作業(yè)工具的優(yōu)化組合，可以采用MWD、鉆頭、無磁鉆具等組建起單彎柔性倒裝鉆具，可以方便進(jìn)行加壓、造斜及對井眼軌跡的控制。采用滑動鉆井和復(fù)合鉆井交替作業(yè)的方式，少進(jìn)行滑動操作，多進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制，及時作好調(diào)整工作，更好地保證井眼規(guī)則性，保證井壁處于穩(wěn)定狀態(tài)。合理利用隨鉆工具，采用MWD技術(shù)來對井眼軌跡進(jìn)行監(jiān)測，及時分析出底部鉆井工具組合是否與地層巖性進(jìn)行良好匹配，控制好滑動鉆井和復(fù)合鉆井的間隔時間和占比，實現(xiàn)對井眼軌跡的有效控制。

2.3 鉆具摩阻扭矩過大應(yīng)對策略

合理應(yīng)用斜坡鉆桿，在傾斜井段中應(yīng)用柔性斜坡鉆桿，進(jìn)一步降低鉆井工具和井壁的接觸面，減小兩者間形成的摩阻。做好鉆井工具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，合理利用加重鉆桿，把加重鉆桿放置在井斜角度小的井段，把斜坡鉆桿放置在斜井區(qū)段及水平區(qū)段，或采用倒裝鉆井工具組合的方式，使鉆壓可以作用到鉆頭部位，降低粘卡的機(jī)率。對鉆井液性能進(jìn)行改進(jìn)，提高攜巖和潤滑能力，減小鉆井時形成的摩阻扭矩。

2.4 穩(wěn)斜段及水平段極易形成巖屑床的對策

合理加大泥漿排量，控制好環(huán)空返速，避免對井眼凈化造成不利影響。如果環(huán)空返速較大，會對井壁產(chǎn)生較為嚴(yán)重的沖擊，在避免巖屑產(chǎn)生的同時，做好泥漿排量和環(huán)空返速的控制。優(yōu)化鉆井液性能，提升鉆井液具備的動切力，在進(jìn)行鉆井作業(yè)時需要及時填加高分子聚合物，提高鉆井液的攜巖性能。在鉆井作業(yè)時，需要做好短程起下鉆、劃眼等工序的配合工作，如果井筒傾斜角度大于30°，要結(jié)合巖屑床的實際情況，做好清除巖屑及短程起下鉆作業(yè)。在進(jìn)行起下鉆過程中，應(yīng)采取分段循環(huán)鉆井液的方式，有利于對巖屑進(jìn)行更好的清除。當(dāng)巖屑床現(xiàn)象比較嚴(yán)重，需要采取多次劃眼操作來清除巖屑。做好井眼軌跡的優(yōu)化設(shè)計，確定好合理的造斜及穩(wěn)斜區(qū)段的長度，避免巖屑在造斜區(qū)段產(chǎn)生堆積。

2.5 潤滑防卡和井眼穩(wěn)定的對策

添加適量的潤滑劑來減小濾餅?zāi)Σ磷枇?，把液體潤滑劑與固體潤滑劑進(jìn)行合理組合，以便起到很好的潤滑作用來避免卡鉆問題產(chǎn)生，該辦法可以起到較好的潤滑效果，以便更好地攜帶出巖屑，為長水平區(qū)段水平井作業(yè)提供較好的鉆井液體系。在井壁穩(wěn)定上首先應(yīng)用高泥漿密度來平衡地層壓力，然后控制泥漿失水，使井壁巖石不吸水膨脹，同時配合及時地起下鉆操作，以有效地保證井眼穩(wěn)定。

3 結(jié)束語

長水平段水平井在提高單井油氣產(chǎn)量方面具有非常大的優(yōu)勢，但是進(jìn)行長水平段水平井鉆井作業(yè)，也面臨著較多的技術(shù)難題，需要分析相關(guān)的技術(shù)難點，采取有效的措施提高鉆井作業(yè)效率，保證長水平段水平井鉆井的順利進(jìn)行。