長水平段水平井欠平衡鉆井技術(shù)應(yīng)用探討

袁西望

（大慶鉆探工程公司鉆井四公司，黑龍江大慶163000）

在油氣井鉆進(jìn)過程中，應(yīng)用欠平衡鉆井技術(shù)可以控制地層流體進(jìn)入井筒中。運(yùn)用該技術(shù)既可有效控制鉆井液漏失等情況的發(fā)生，還能夠使油氣井產(chǎn)能得到顯著提升[1]。近些年，實(shí)鉆經(jīng)驗(yàn)表明，欠平衡鉆井技術(shù)可對(duì)油氣層起到比較全面的保護(hù)，并且將勘探開發(fā)成本降到最低，因此市場前景非常廣闊。

1 欠平衡鉆井技術(shù)概述

對(duì)欠平衡鉆井技術(shù)的定義，至今并不統(tǒng)一?？偟恼f來，主要是在整個(gè)鉆井過程中，在欠平衡壓力作用下，利用人工方法或自然條件使地層壓力高于井筒內(nèi)鉆井液液柱壓力，使得井筒內(nèi)形成一定負(fù)壓，使得地層流體可以進(jìn)入井內(nèi)并循環(huán)出井[2]。在實(shí)際操作過程中，通常會(huì)將一套旋轉(zhuǎn)控制頭安裝與常規(guī)環(huán)形防噴器的上部，使得地層壓力高于環(huán)空液柱壓力，以此對(duì)井口一定壓力與井底負(fù)壓進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)最終的連續(xù)鉆進(jìn)。

2 長水平段水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)

2.1 下套管難度較大

與常規(guī)油井相比，長水平段水平井的水平段長度與井下斜度相對(duì)都比較大，由此加大了井壁在整個(gè)下套管過程中施加到套管上的應(yīng)力，不斷提升管壁之間的摩擦力。

比如，在實(shí)際下套管作業(yè)過程中，相關(guān)技術(shù)人員需對(duì)這種類型的油井進(jìn)行多重工序后，才能順利到達(dá)指定的位置。因此，如果油氣井的深度較小，才通常會(huì)進(jìn)行下套管作業(yè)。

2.2 水泥漿頂替效率低

水泥漿的頂替效率受到套管自身重量的影響而大打折扣，長水平段的油氣井加大了井壁施加給套管的應(yīng)力，因此水泥漿頂替效率還不得不遭受井壁應(yīng)力的影響。

比如，長水平段油氣井上下環(huán)之間的差異比較大，層流替代狀況非常顯著，致使相應(yīng)增加了泥砂含量，在整個(gè)循環(huán)過程中水泥漿會(huì)受到持續(xù)增加的阻力，最終致使替代率降低。

2.3 對(duì)固井質(zhì)量的影響

與普通直井相比，長水平段水平井進(jìn)行固井作業(yè)時(shí)，對(duì)水泥漿的性能的要求較高。因?yàn)樗骄蕉屋^長，與儲(chǔ)層接觸面積大，大量油氣資源在水平段會(huì)從地層縫隙中進(jìn)入到水泥漿。當(dāng)儲(chǔ)層縫隙較發(fā)育時(shí)，大量油氣資源進(jìn)入到水泥漿中后，凝結(jié)后的水泥漿體積會(huì)大大減小，導(dǎo)致水泥漿在凝結(jié)之后，內(nèi)部會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生大量縫隙，勢必會(huì)對(duì)固井質(zhì)量造成不利影響。

2.4 膠凝性能差

在對(duì)長水平段水平井使用欠平衡鉆井技術(shù)進(jìn)行鉆井的過程中，需要使用一定量的原油增加潤滑性，同時(shí)起到穩(wěn)固井壁的作用，由于原油的存在，雖然能在一定程度上增加潤滑性的能力，但不能忽視原油自身的疏水性能，它會(huì)致使裂縫不斷出現(xiàn)在已經(jīng)凝結(jié)的水凝膠中，大大降低膠凝質(zhì)量。

3 長水平段水平井欠平衡鉆井技術(shù)應(yīng)用提升措施

3.1 提升長水平段水平井鉆井設(shè)計(jì)水平

對(duì)于長水平段水平井而言，為了達(dá)到鉆井目的，必然存在較長的水平段。在進(jìn)行鉆井施工設(shè)計(jì)時(shí)，可以使用適當(dāng)方法將長水平段的斜度減小，從而顯著降低所施加的應(yīng)力。當(dāng)斜度較大時(shí)，會(huì)增加相應(yīng)的套管應(yīng)力，導(dǎo)致出現(xiàn)諸多鉆井問題，降低水平井造斜段斜度，能夠降低套管所受到的應(yīng)力，從而避免出現(xiàn)鉆井問題。此外，欠平衡鉆井技術(shù)關(guān)鍵之一是要使井底負(fù)壓值在可控制范圍內(nèi)。在保持排量不變的前提下，要正確判斷井底負(fù)壓值，可以依據(jù)井內(nèi)實(shí)際壓力關(guān)系進(jìn)行判斷。井底負(fù)壓在泵壓下降的情況下會(huì)出現(xiàn)同比增長，在泵壓上升的情況下會(huì)出現(xiàn)同比減少。在整個(gè)鉆井過程中，如果保持入口流量與鉆井液性能始終不變，可有效對(duì)井底負(fù)壓值進(jìn)行判斷。依據(jù)井口壓力下降值與排量下降值的關(guān)系，如果出現(xiàn)正比，反映井底負(fù)壓值增加，如果二者不成正比，井底負(fù)壓值就不會(huì)增加。

技術(shù)人員在實(shí)際鉆井過程中，需要不斷優(yōu)化井眼軌跡設(shè)計(jì)，同時(shí)不斷提升鉆井液的性能，此外，還應(yīng)采取多種有效措施，降低套管所受到的應(yīng)力，在確保鉆井效率得到提升前提下順利實(shí)施整個(gè)鉆井過程。

3.2 提升鉆井施工技術(shù)

為了使長水平段水平井井眼軌跡得到有效控制，要不斷提升鉆井工藝技術(shù)，并充分應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，與鄰井實(shí)際鉆井資料相結(jié)合，使井眼軌跡數(shù)據(jù)更加科學(xué)、合理，并非常符合長水平井段鉆井所需的技術(shù)要求。當(dāng)然，在實(shí)際操作中也可靈活控制計(jì)算機(jī)程序?qū)圮壽E進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其軌跡能夠與長水平井段水平井鉆井施工的需要完全相符。比如，操作人員在鉆井過程中先要找準(zhǔn)靶點(diǎn)位置?？上葘?duì)斜井段類型進(jìn)行科學(xué)合理選擇，對(duì)鉆具組合形式不斷優(yōu)選，根據(jù)水平井段靶點(diǎn)與造斜角度，設(shè)計(jì)最佳鉆井組合。然后對(duì)造斜的具體位置進(jìn)行確定，在合理程序設(shè)計(jì)與自控系統(tǒng)分析下確保造斜位置與所設(shè)計(jì)的要求完全相符，選擇出最好的鉆井方式。此外，鉆井技術(shù)人員還要對(duì)鉆井液的密度進(jìn)行隨時(shí)觀察與調(diào)整，為了防止安全事故的發(fā)生，要確保鉆井液密度與長水平井段鉆井施工需要相適應(yīng)。

3.3 開展創(chuàng)新技術(shù)

為了將對(duì)鉆井效率有負(fù)面影響的相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)一一解決，就有必要逐步攻克水平井鉆探施工技術(shù)的難關(guān)。深入研究鉆井中的控制技術(shù)并監(jiān)測扭距和摩阻，正確分析上述數(shù)據(jù)就能夠獲得比較準(zhǔn)確的井斜數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)結(jié)合實(shí)際情況對(duì)井眼軌跡進(jìn)行糾正，使得鉆探施工質(zhì)量得以迅速提高。操作人員要在保持井眼軌跡與鉆井設(shè)計(jì)相符合的要求上，對(duì)井眼軌跡控制技術(shù)措施進(jìn)行充分應(yīng)用?；诖?，工作人員要注重對(duì)鉆井施工方面的設(shè)計(jì)。經(jīng)過充分調(diào)查，做設(shè)計(jì)的方案要同時(shí)具備既能體現(xiàn)鉆井施工難點(diǎn)又能將鉆井事故有效避免的條件，這樣才能順暢完成水平井鉆井任務(wù)。詳細(xì)的調(diào)查，可有效避免鉆井周期的可能延長并使鉆井效率得以顯著提升。簡單來說，操作過程中所采用的鉆井技術(shù)，既要符合長水平井段的設(shè)計(jì)也要符合地質(zhì)導(dǎo)向原則，這樣才能得出比較理想的井眼軌跡效果。

比如，技術(shù)人員在具體過程中要反復(fù)對(duì)鉆井液體系進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)，這樣才能開發(fā)出與水平井鉆井技術(shù)要求相符合的鉆井液體系。同時(shí)，技術(shù)人員還要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)調(diào)整鉆井液性能參數(shù)并提升其攜屑能力，以此預(yù)防鉆井通道可能會(huì)受到巖屑堵塞的可能，在上述基礎(chǔ)上避免卡鉆事故的發(fā)生，保證施工能順利完成。

3.4 提升風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施

為了確保欠平衡鉆井施工順利進(jìn)行，有必要對(duì)井控工作進(jìn)行有效落實(shí)，同時(shí)還要不斷完善井控責(zé)任制，對(duì)各種應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行完善落實(shí)。地質(zhì)錄井值班人員與鉆井坐崗人員要實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，一旦察覺油氣出現(xiàn)溢流狀況，就要向值班干部或井隊(duì)工程師等主要負(fù)責(zé)人員進(jìn)行上報(bào)。同時(shí)，要在規(guī)定15min內(nèi)關(guān)井，待穩(wěn)定之后再繼續(xù)進(jìn)行欠平衡鉆井工作。如果遇到井壁不穩(wěn)定等狀況，操作人員要立即停止鉆井施工，將鉆具上提，循環(huán)鉆井液，提升鉆井液密度，改善鉆井液性能，還要對(duì)鉆井液返出情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。在實(shí)鉆過程中，技術(shù)人員一旦發(fā)現(xiàn)出水量比較小，就要使欠平衡鉆井工作立時(shí)停止，并對(duì)進(jìn)口實(shí)施一定回壓而對(duì)地層出水量進(jìn)行有效控制，這些操作都要在不對(duì)欠平衡鉆井施工工作進(jìn)行影響的前提下完成。如果地層出水量非常大，就要立即停泵，這樣才能對(duì)鉆井液循環(huán)進(jìn)行有效維持，并使鉆井液密度上調(diào)，從而對(duì)出水量進(jìn)行有效控制。如果操作過程中發(fā)現(xiàn)二氧化碳或硫化氫氣體，也要當(dāng)即停止欠平衡鉆井作業(yè)，將鉆具上提到安全井段內(nèi)并關(guān)井。

4 結(jié)語

欠平衡鉆井技術(shù)的應(yīng)用，使得石油勘探已完全邁上了一個(gè)新臺(tái)階，這項(xiàng)新型技術(shù)近些年被人們廣泛應(yīng)用，不僅使得儲(chǔ)層采收率得到顯著提高，而且勘探開發(fā)收益也不斷增大。雖然欠平衡鉆井技術(shù)所帶來的綜合效益非常高，但也伴隨著很高的風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際鉆井過程中，要從安全工程系統(tǒng)角度入手，優(yōu)化鉆井設(shè)計(jì)，實(shí)鉆過程中進(jìn)行細(xì)致分析，有效辨別危險(xiǎn)源并采取相對(duì)的技術(shù)對(duì)策?，F(xiàn)階段，欠平衡鉆井技術(shù)依然是一項(xiàng)具備較高施工難度與復(fù)雜工藝的技術(shù)，只有不斷提升從業(yè)人員的實(shí)踐技能并制定與之相符合的應(yīng)急程序，才能確保鉆井工作的順利進(jìn)行。