深井水平井鉆井液技術(shù)難點(diǎn)與工藝措施

胡建 武志曉 郭云鵬

摘要：深井水平井的操作難度較高，而且所投入的成本較大。因此在實(shí)際施工過程中鉆井液的要求非常重要，高質(zhì)量的鉆井液是實(shí)現(xiàn)深井水平井安全的重要基礎(chǔ)，優(yōu)良的鉆井也不僅能夠有效穩(wěn)定油井井壁，而且還能夠起到潤(rùn)滑作用，減少管柱之間的扭轉(zhuǎn)阻力，增強(qiáng)油層的保護(hù)作用。

關(guān)鍵詞：水平井;鉆井液;工藝措施

石油資源在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著非常重要的地位，并且石油資源是一種不可再生資源，所以對(duì)石油資源的開采技術(shù)要給予高度重視。我國對(duì)油氣勘探方面已經(jīng)取得了非常顯著的成績(jī)，在油氣勘探中鉆井液是非常重要的環(huán)節(jié)，由于石油資源的匱乏，鉆井工作會(huì)面臨的越來越復(fù)雜的地理環(huán)境，從而引起一系列的安全事故，不僅會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)揮，還會(huì)影響企業(yè)的生產(chǎn)效益。因此在石油勘探工作中需要加強(qiáng)深井水平井鉆井液性能，增強(qiáng)其相應(yīng)的工藝措施，為油田的發(fā)展提供方向。

1深井水平井的特殊性與不利因素

1.1攜帶巖屑降低

隨著深井水平井的不斷延伸，井斜角會(huì)逐漸增大，巖屑在環(huán)空中的下滑速度也會(huì)不斷增加，由于巖屑到井沿底邊的距離較短，當(dāng)達(dá)到一定臨界值后，巖屑會(huì)在環(huán)空中形成沉淀，一旦巖屑形成沉淀以后就會(huì)越積越厚，攜帶驗(yàn)血的能力就會(huì)有所降低，一般情況下會(huì)增加摩阻，造成下鉆困難，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)發(fā)生卡鉆現(xiàn)象，導(dǎo)致整個(gè)鉆井液的流變性能變得更加復(fù)雜化。

1.2井眼穩(wěn)定性下降

井斜眼逐漸增加時(shí)，容易坍塌的地層很有可能暴露于裸眼井中。根據(jù)力學(xué)角度分析，隨著經(jīng)斜角的增加。地層壓力的徑向分力就會(huì)變大，井眼坍塌壓力提高，增加了井壁坍塌的可能性。從化學(xué)角度分析，由于深井水平井的建設(shè)周期較長(zhǎng)，水平段暴露于鉆井液中的面積會(huì)逐漸增大，浸泡時(shí)間較長(zhǎng)，井眼穩(wěn)定較為困難。

1.3增加了漏失的可能性

隨著水平井水平段的不斷增長(zhǎng)，流動(dòng)阻力就會(huì)越大，尤其是在巖屑沉積的狀態(tài)下，鉆井液的循環(huán)密度會(huì)增加，地層的壓力也會(huì)不斷提高，同時(shí)，地層孔隙壓力的壓耗顯著增加，因此就會(huì)導(dǎo)致井漏的可能性變大。另外，一般情況下水平段是在滲透性較強(qiáng)的儲(chǔ)層內(nèi)進(jìn)行，不允許進(jìn)行封堵，以免損害油層，一旦發(fā)生漏失，處理非常麻煩。

1.4摩阻扭矩增大

從造斜段開始，鉆柱在環(huán)空中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)向偏心方向發(fā)生轉(zhuǎn)移，鉆柱下部井壁整體會(huì)發(fā)生下沉偏心，導(dǎo)致鉆柱與井壁的接觸面積增大，在進(jìn)行下鉆過程中專注也有可能偏心，因此摩阻隨井斜角的增加而增大。另外，由于鉆具結(jié)構(gòu)的特殊性，導(dǎo)致摩阻、扭矩逐漸增大，容易形成拉井壁的現(xiàn)象，這些問題的發(fā)生可能會(huì)導(dǎo)致卡鉆現(xiàn)象。

1.5儲(chǔ)層損害程度大

在利用水平井開發(fā)過程中，由于經(jīng)驗(yàn)會(huì)長(zhǎng)距離橫穿整個(gè)儲(chǔ)層，水平井鉆井液與儲(chǔ)存之間的接觸時(shí)間和接觸面積會(huì)逐漸增大，導(dǎo)致水平井鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的傷害程度增加，同時(shí)由于深井水平井井底的溫度較高，會(huì)導(dǎo)致各種化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生，從而增加了對(duì)儲(chǔ)層的損害。

1.6井下情況復(fù)雜，技術(shù)難度高

一般情況下深井水平井的目的層埋藏較深，在進(jìn)行鉆井過程中所遇到的地層較多、巖性復(fù)雜、井眼軌跡不容易控制等問題。在這些問題的影響下，在處理井下事故過程中更加困難，對(duì)防噴、防漏、保護(hù)油氣層等技術(shù)的要求較高，由于深水井的建設(shè)周期較長(zhǎng)，井底溫度較高，鉆井液在高溫作用下，會(huì)影響到處理劑的作用，導(dǎo)致鉆井液性能出現(xiàn)變化，不容易進(jìn)行維護(hù)。

2深井水平井鉆井工藝技術(shù)措施

2.1井眼凈化技術(shù)

水平井?dāng)y巖洗井技術(shù)能夠有效保障安全鉆井，其影響因素較多，但是在機(jī)泵組給定的條件下，其主要的可控因素，只有鉆井液流變形和環(huán)空返速?，F(xiàn)場(chǎng)施工主要包括以下幾種措施：

（1）可以提高環(huán)空反速，鉆井液的流速越高，環(huán)空凈化速度就會(huì)越高，不會(huì)形成巖屑沉積現(xiàn)象。

（2）針對(duì)0°到45°之間的井段，可以調(diào)整流變參數(shù)實(shí)現(xiàn)流體流動(dòng)速度改變。

（3）45°到55°之間的井段，巖屑沉積現(xiàn)象處于不穩(wěn)定狀態(tài)，定時(shí)開動(dòng)轉(zhuǎn)盤能夠破壞巖屑沉積。

（4）通常情況下，鉆井液一般為塑性流體，并且屈服值和黏結(jié)度較高，受到井下動(dòng)力鉆具排量的限制，紊流現(xiàn)象無法實(shí)現(xiàn)，因此需要提高鉆井液的屈服值，才能提高攜巖能力。

2.2防塌技術(shù)

（1）選擇適應(yīng)性較高的鉆井液體系，能夠達(dá)到地層的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)要求。

（2）合理配置鉆井液密度，確保壓持作用保持在核定范圍之內(nèi)，維護(hù)井壁力學(xué)平衡，使鉆井液密度要高于地層壓力，不僅能夠穩(wěn)定井眼，而且又能夠有效防止漏失現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）針對(duì)高溫高壓的濾失量，要降低失水量，需要提高油井內(nèi)泥餅的質(zhì)量。

（4）在鉆解液中加入較高的抑制劑和防塌封堵劑，可以有效提高抑制涂敷能力，改善泥餅質(zhì)量，從而有效增加了井壁的穩(wěn)定效果。

（5）合理控制鉆井液環(huán)空返速以及流型，減少鉆井對(duì)井壁地沖蝕作用。

2.3摩阻控制技術(shù)

深井水平井在施工過程中，產(chǎn)生摩阻和扭矩過大的主要原因是鉆井液的潤(rùn)滑性較差、鉆具與井壁之間的接觸面積大，井眼清潔度不夠以及井眼不規(guī)則，為此需要采取以下措施：

（1）選擇合理的鉆井液體系以及對(duì)潤(rùn)滑性影響較小的處理劑。

（2）合理選擇潤(rùn)滑劑和尼米餅質(zhì)量改進(jìn)劑，從而有效提高鉆井液的潤(rùn)滑性能，減少摩阻系數(shù)，從而有效預(yù)防卡鉆事故的發(fā)生。

（3）應(yīng)當(dāng)合理控制鉆井液密度，提高固控效率，可以有效降低液柱與底層之間的壓差。

2.4防漏技術(shù)

（1）結(jié)合地層情況選擇合適的鉆井液密度。

（2）在每次下鉆之前需要調(diào)整鉆井液，降低循環(huán)摩阻，當(dāng)鉆具達(dá)到目的層以后，應(yīng)當(dāng)減小排量循環(huán)，防止底層流失。

（3）結(jié)合地層情況，加入適量的單封劑和防漏堵漏劑，能夠有效提高地層的承壓能力。

3結(jié)束語

綜上所述，在分析深井水平井鉆井工作中，鉆井液對(duì)于儲(chǔ)層損害情況，以便于在實(shí)際工作中將這一損害將至最低，分析動(dòng)靜失水規(guī)律，并且分析對(duì)儲(chǔ)層的損害程度，研究結(jié)果表明，選擇的鉆井液完井液動(dòng)靜失水效果較好，對(duì)于儲(chǔ)層的損害程度較低，其中加入油氣層保護(hù)劑之后，對(duì)油氣層的保護(hù)效果更好，配合使用不破膠鉆井液完井液方案，提高了儲(chǔ)層保護(hù)效果，也解決了深井水平井鉆井液技術(shù)難點(diǎn)。

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