有效提高水平井鉆井速度的技術(shù)

侯得景(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

0 引言

水平井鉆井是一項系統(tǒng)而又十分復(fù)雜的工作，在施工技術(shù)要求和安全生產(chǎn)方面的要求較高。為了更好地強化水平井鉆井質(zhì)量，就必須切實注重鉆井提速技術(shù)的應(yīng)用，才能更好地解決當(dāng)前日益復(fù)雜的水平井鉆井問題。因而必須意識到加強鉆井提速的必要性，并采取有效的措施，切實加強鉆井提速技術(shù)的應(yīng)用，才能強化水平井的鉆井成效。

1 必要性分析

當(dāng)前，隨著我國油田事業(yè)的不斷發(fā)展，在發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)也在不斷增加。尤其是在水平井鉆井過程中，其面臨的鉆井環(huán)境更加惡劣，技術(shù)條件更加復(fù)雜，尤其是復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境下經(jīng)常導(dǎo)致鉆井工作的壓力加大。例如地層的壓力高，同時結(jié)構(gòu)疏松，所以鉆井施工中經(jīng)常存在易噴、易漏的問題。因此，在當(dāng)前地質(zhì)情況日益復(fù)雜的水平井鉆井施工中，只有切實掌握井內(nèi)流體的和儲層的特點，切實加強鉆井提速技術(shù)的應(yīng)用，在對鉆探靶點進(jìn)行科學(xué)確定的同時將井控的難度降到最低，進(jìn)而提高鉆井速度，促進(jìn)固井質(zhì)量的提升。所以在水平井鉆井施工中，加強鉆井提速技術(shù)的應(yīng)用就顯得尤為必要[1]。

2 具體的提高策略

2.1 認(rèn)真分析和掌握水平井所處的地質(zhì)環(huán)境

為了更好地提高鉆井提速技術(shù)在水平井鉆井中的應(yīng)用成效，首先就必須對水平井所處的地質(zhì)環(huán)境有一個基本認(rèn)識，為順利實施奠定堅實的基礎(chǔ)。在分析地質(zhì)環(huán)境時，應(yīng)切實加強對其描述，盡可能地得到井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、鉆頭選擇以及鉆井液性能和參數(shù)的優(yōu)化等，為其提供依據(jù)。為了更好地掌握其所處的地質(zhì)環(huán)境，應(yīng)對工程地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行整理和分析，并結(jié)合基礎(chǔ)參數(shù)對水平井的地應(yīng)力和巖石力學(xué)參數(shù)進(jìn)行確定，從而利用定性分析的方式預(yù)測和分析水平井井壁穩(wěn)定系數(shù)和地層的壓力結(jié)構(gòu)體系，對巖石的可鉆性和敏感性進(jìn)行分析[2]，為整個鉆井提速技術(shù)在水平井鉆井施工中的應(yīng)用成效的提升奠定堅實的基礎(chǔ)。

2.2 切實加強對井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

在掌握水平井所處地質(zhì)環(huán)境的基礎(chǔ)上，由于水平井井身結(jié)構(gòu)也會影響鉆井生產(chǎn)效率，所以為了促進(jìn)鉆井提速技術(shù)應(yīng)用成效的提升，應(yīng)切實加強對井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和完善。在這一過程中，為了預(yù)防出現(xiàn)鉆井事故，在鉆井設(shè)計過程中，應(yīng)盡可能地加強井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，才能更好地將變鉆井施工周期延長。在一般情況下，鉆井軌跡結(jié)構(gòu)應(yīng)為單圓弧剖面結(jié)構(gòu)，并確保井眼軌跡的造斜曲率具有較強的穩(wěn)定性，同時有著圓滑的軌跡，從而更好地對水平段直徑進(jìn)行確定，并緊密結(jié)合油藏的發(fā)育情況確定水平段的長度[3]。在優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)的同時，將鉆井施工周期縮短，更好地將事故發(fā)生率降到最低，在縮短水平井鉆井周期的同時，將工程施工成本降到最低。

2.3 切實加強鉆頭選型的優(yōu)化

在鉆井施工中，鉆頭選擇也是一項十分重要的工作，以促進(jìn)鉆井提速技術(shù)水平的提高。在鉆井施工鉆頭選擇時，就應(yīng)緊密結(jié)合水平井地層的地質(zhì)情況來確定。一般而言，就目前來看，PDC鉆頭作為最優(yōu)的類型之一，所以我們可以利用PDC鉆頭在水平井施工[4]。因為此類鉆頭具有較好保徑性能，但是為了確保鉆進(jìn)穩(wěn)定高效地進(jìn)行，在實際應(yīng)用過程中，還應(yīng)加強對井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，從而更好地調(diào)整機械的鉆井速度。在整個鉆井過程中，經(jīng)常會遇到含石礫地層，此時就應(yīng)對鉆頭復(fù)合片進(jìn)行改進(jìn)，確保能更好地滿足復(fù)雜地層的鉆井工作，在促進(jìn)鉆井速度提升的同時還能確保鉆井施工質(zhì)量[5]。

2.4 優(yōu)選鉆井液體系，維護(hù)好鉆井液性能

由于不管是增大井斜還是改變垮塌應(yīng)力，均可能導(dǎo)致井壁失穩(wěn)，進(jìn)而使得鉆頭被卡住和掩埋，甚至因此出現(xiàn)地層垮塌事故。為了確保井壁始終穩(wěn)定，應(yīng)切實加強鉆井液性能的優(yōu)化，為鉆井提速技術(shù)的應(yīng)用成效奠定堅實的基礎(chǔ)。但是在鉆井施工中經(jīng)常會存在煤層，所以應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)密度，并確保液柱的壓力始終在合理范疇之內(nèi)，有效確保井壁的穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，由于鉆井液的觸變性和剪切性與稀釋性良好，因此能有效地預(yù)防井壁被井液沖刷。但是為預(yù)防水平井的壓力突然劇增，就應(yīng)控制開泵和鉆井施工，適當(dāng)控制鉆井液在封堵液中的比例，有效利用其濁點效應(yīng)和物理封堵作用提高井壁的穩(wěn)定性[6]。所以，必須對鉆井液體系進(jìn)行優(yōu)化，具體來說主要是對其流變性、造壁性、pH值、含沙量、固相含量等進(jìn)行優(yōu)化和完善：一是鉆井液的流變性，是指鉆井液流動和變形的特性。參數(shù)：塑性黏度、動切力、漏斗粘度、表觀黏度和靜切力等鉆井液的重要的流變參數(shù)。二是鉆井液的造壁性。在鉆井過程中，當(dāng)鉆頭鉆過滲透性地層時，由于鉆井液的液柱壓力一般總是大于地層孔隙壓力，在壓差作用下，鉆井液的液體便會滲入地層，這種特性常稱為鉆井液的濾失性。在液體發(fā)生層濾的同時，鉆井液中的固相顆粒會附著并沉積在井壁上形成一層泥餅。三是鉆井液的pH值。用鉆井液的pH值表示鉆井液濾液的酸堿性。四是鉆井液的含沙量。鉆井液的含沙量是指鉆井液中不能通過200目篩網(wǎng)，及粒徑大于74 μm的沙粒占鉆井液總體積的百分?jǐn)?shù)。五是鉆井液的固相含量。鉆井液的固相含量通常用鉆井液中全部固相的體積占鉆井液總體積的百分?jǐn)?shù)來表示。

2.5 優(yōu)化鉆具組合

一是按設(shè)計鉆井參數(shù)鉆進(jìn)，均勻送鉆，使井眼曲率變化平緩；二是每鉆進(jìn)25～50 m測量一次，隨時作圖，掌握井斜、方位的變化趨勢。如果增斜率不能滿足設(shè)計要求，應(yīng)及時采取措施：(1)調(diào)整鉆壓改變增斜率。增加鉆壓可使增斜率增大，減小鉆壓，則使增斜率降低。(2)更換鉆具組合，改變近鉆頭穩(wěn)定器與相鄰穩(wěn)定器之間的距離。改變的范圍為10～30 m，距離越短，增斜率越低；距離越長，增斜率越高；(3)改變近鉆頭穩(wěn)定器與相鄰穩(wěn)定器之間的鉆鋌剛性，剛性越高，增斜率越低；剛性越低，增斜度越高。(4)鉆頭底部距近鉆頭穩(wěn)定器翼片中部的距離為0.7～1.2 m。三是如果增斜率比設(shè)計值稍低(5°/100 m以內(nèi))，可采用強行增斜法[7]：(l)接單根后，開泵至設(shè)計排量，慢慢加壓至設(shè)計鉆壓的75%左右；(2)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤至設(shè)計轉(zhuǎn)速，同時逐步增加鉆壓至允許的最大鉆壓；(3)鉆完一個單根時，馬上停轉(zhuǎn)盤，鉆壓不回零，上提鉆具；(4)劃眼時，井底的最后2 m左右不劃眼。

2.5 切實加強下套管技術(shù)的優(yōu)化

在水平井施工中，下套管是一項十分重要的工作，但是在下套管過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)井漏的問題，所以必須在下套管過程中切實加強對其的優(yōu)化，從而更好地促進(jìn)鉆井技術(shù)的改進(jìn)[8]。而在下套管之前，就應(yīng)及時地將鉆井巖屑清除，確保井眼內(nèi)無任何雜物。并在套管下放過程中做好勻速下放，下放的時間也應(yīng)得到嚴(yán)格控制。但是為了更好地預(yù)防下套管導(dǎo)致井壁失穩(wěn)的情況出現(xiàn)，所以還應(yīng)將泥漿剪切力、黏度和比重進(jìn)行嚴(yán)格控制，實時監(jiān)測井口的返漿情況，從而結(jié)合返漿情況對是否存在井漏進(jìn)行預(yù)測，及時將井眼內(nèi)的泥餅清理干凈，且在泥餅完全清除之后再次固井[9]。

2.6 切實注重安全環(huán)保工作的開展

在注重上述工作的基礎(chǔ)上，為了更好地強化水平鉆井體術(shù)的應(yīng)用成效，還應(yīng)在鉆井提出過程中強化安全環(huán)保工作的開展，切實加強員工安全環(huán)保知識的培訓(xùn)。尤其是在鉆井提速過程中的安全環(huán)保工作的開展需要，及時加強員工新知識和新設(shè)備的應(yīng)用，切實掌握時機操作技能和事故處理知識，定期加強對員工技術(shù)技能的檢查，確保井控安全工作得到高效開展，這就需要不斷強化員工的風(fēng)險意識，不斷提高其應(yīng)急能力，切實加強對安全狀況的檢查，從而更好地在環(huán)保節(jié)能施工中踐行節(jié)能減排和降耗增效的措施，盡可能地預(yù)防鉆井液的排放對環(huán)境帶來的污染，加強對環(huán)境的保護(hù)[10]。

3 結(jié)語

綜上所述，提高水平井的鉆井提速技術(shù)對于促進(jìn)水平井的鉆井質(zhì)量具有十分重要的意義。所以我們必須在實際鉆井中采取多元化的技術(shù)措施，切實提高水平井的鉆井提速技術(shù)水平，才能更好地促進(jìn)油田企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。