提高水平井鉆速的鉆井技術(shù)措施應(yīng)用

謝平 向偉

摘要：水平井鉆井技術(shù)在我國已經(jīng)發(fā)展了十幾年，如今技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，特別是近幾年，水平井鉆井技術(shù)已經(jīng)達到全球鉆井技術(shù)的領(lǐng)先水平。由于近年來全球油氣能源總量消耗急劇增加，能源供求不足，全球?qū)τ谫Y源的開發(fā)利用以及相關(guān)開采技術(shù)都十分重視。目前，水平井鉆井技術(shù)已經(jīng)廣泛被應(yīng)用各個地區(qū)、各種規(guī)模石油資源開采工程中，并且隨著水平井鉆井技術(shù)的不斷提高，為石油開發(fā)提供了堅實的技術(shù)支持，促進了油氣高效、清潔開發(fā)。

關(guān)鍵詞：水平井鉆井;提速技術(shù);問題;措施

隨著科技的不斷發(fā)展，石油鉆井技術(shù)也不斷提高，并日趨成熟。目前在石油資源開發(fā)中環(huán)保意識也不斷增強，高效清潔的開發(fā)資源成為十分重要的一部分，而水平井鉆井技術(shù)的出現(xiàn)，在保護環(huán)境的同時也滿足了石油資源開采的需求。首先探討了水平井鉆井提速的重要性，然后結(jié)合實際工程案例分析了提高水平井鉆井提速技術(shù)有效措施。

1.水平井鉆井提速的重要意義

1.1水平井鉆井提速技術(shù)的概述

水平井是一種特殊類型的定向井，水平井鉆井技術(shù)是利用特殊的井底動力工具與隨鉆測量儀器，鉆成90°左右的井斜角，且保持相同角度鉆進一定長度井段的定向鉆井技術(shù)，而水平井鉆井提速技術(shù)是在水平井鉆井技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的。水平井鉆井技術(shù)可以有效增加泄油面積以及單井石油天然氣產(chǎn)量，同時石油天然氣開采中有效減少直井鉆井，避免油田儲層受到破壞，極大提高了經(jīng)濟效益。

1.2水平井鉆井提速作用

在石油資源開采過程中往往地形、地質(zhì)都比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)經(jīng)常會出現(xiàn)地層出水現(xiàn)象，給石油開采工作造成不利的影響。水平井鉆井提速技術(shù)的應(yīng)用可以更好地應(yīng)對各種復(fù)雜情況地質(zhì)，能夠掌控油氣井流體特征，有效鉆遇優(yōu)質(zhì)儲層，促進石油資源的開采。另外，通過水平井鉆井提速技術(shù)的應(yīng)用，可以選擇更合適鉆具，鉆井參數(shù)更加科學(xué)合理化，從而進一步地掌握開采區(qū)儲層具體特征，精準(zhǔn)鉆探位置。總之，水平井鉆井提速技術(shù)可以通過科學(xué)合理的判斷，分析出鉆井每個環(huán)節(jié)中各個成本損耗的成因，有效降低成本的同時降低了施工過程中的安全隱患，在很大程度上提高了鉆井速度與質(zhì)量，提升了環(huán)境效益，為以后水平井鉆井技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.工程概況

2.1項目介紹

所選取研究工程項目位于新疆塔里木盆地順北油田，先后四次定向井深均超過7100m，采用Φ149.2mm井眼尺寸，設(shè)計定向井深8368m，目的層為古生界奧陶系中下統(tǒng)，巖性以泥巖、灰?guī)r為主，井底壓力100-110MPa，井底溫度140-150℃，具有高溫、高壓、含硫化氫等特點。

2.2工程特點

（1）巖石可鉆性好，裂隙發(fā)育，地層易發(fā)生垮塌、井漏等復(fù)雜情況。根據(jù)實鉆結(jié)果顯示，定向鉆進過程中，泥巖、灰?guī)rPDC鉆頭磨損比較嚴(yán)重，且裂縫井段多次發(fā)生卡鉆故障。

（2）本工程定向井段深，四次側(cè)鉆井深均超過7100m，地層溫度高，MWD儀器及螺桿鉆具抗溫穩(wěn)定性差，直接影響施工效率。。

（3）由于地層裂隙、破碎發(fā)育，鉆屑顆粒大、數(shù)量多，大斜度井段易形成鉆屑床，為保證泥漿盡可能多的攜帶井眼鉆屑，對泥漿性綜合性能要求高。

（4）根據(jù)實鉆油氣顯示需不斷調(diào)整井眼軌跡，以達到地質(zhì)目的，同時也帶來井眼軌跡控制難度大，阻力增大，穩(wěn)定性變差等一系列問題，甚至重新回填側(cè)鉆，增加施工周期。

3.水平井鉆井提速技術(shù)應(yīng)用

3.1井眼軌道優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

在水平井鉆井中對井眼軌道優(yōu)化設(shè)計是十分重要的。首先根據(jù)地質(zhì)實際情況，結(jié)合鉆井投入設(shè)計合理的靶前距、造斜點和造斜率等參數(shù);其次，地質(zhì)設(shè)計也要根據(jù)實際情況科學(xué)合理設(shè)計，在井眼軌道設(shè)計中要分析鉆井液體系、摩阻大小、鉆具重量等多種因素;最后，結(jié)合相鄰的井眼情況，對設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化。

3.2采用數(shù)據(jù)預(yù)測技術(shù)，減小摩阻扭矩

水平井定向鉆進過程中，隨著井斜增加，水平井段增長，鉆具柔性增大，鉆柱的軸向摩擦阻力和徑向摩擦扭矩增大，特別是隨著井眼軌跡的調(diào)整，摩阻扭矩會隨著水平段的延伸迅速增大。由此帶來的鉆壓傳遞困難、工具面穩(wěn)定性差，導(dǎo)致井眼軌跡控制難度增大。為克服此類難題，利用軟件對起下鉆阻力、鉆進扭矩進行預(yù)測，提前根據(jù)摩阻扭矩變化情況優(yōu)化鉆井液性能、鉆具組合及井眼軌跡，配合改變鉆進方式，增加短程起下鉆次數(shù)等措施應(yīng)對，避免井下復(fù)雜情況發(fā)生。

3.3優(yōu)化鉆井液性能，提高井眼清潔能力

針對水平段鉆井摩阻扭矩大的難點，通過減阻防卡措施的落實，確保施工安全：①在滿足井眼穩(wěn)定的前提下，采用低密度鉆井液，降低壓差卡鉆風(fēng)險;②嚴(yán)格控制固相含量低于0.2%，控制HTTP150℃濾失量小雨10ml，改善泥餅質(zhì)量，減小摩阻系數(shù);③及時加入強抑制封堵材料及非滲透材料，降低地層滲透率，阻止壓力傳遞。

隨著井斜角增大，鉆井液上返速度受限，井眼清潔效果變差。為防止水平段巖屑床的形成，需要做到以下幾點：①增大訓(xùn)話排量，提高環(huán)空返速;②改善鉆井液性能，提高動切力，采用層流攜砂，減小巖屑滑落速度;③控制機械鉆速，增加循環(huán)劃眼時間，減少環(huán)空巖屑濃度;④定期短程起下鉆，同時注入重稠漿清潔井眼。

4.水平井鉆井提速技術(shù)有效措施

4.1綜合分析地質(zhì)環(huán)境

具體分析水平井地質(zhì)環(huán)境，在水平井鉆井施工之前必須要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境進行合理的分析，以提升水平井鉆井速度。比如，加強鉆井區(qū)土地地質(zhì)系數(shù)分析，詳細描述出地應(yīng)力和巖石的硬度以及分布情況;加強水平井井壁穩(wěn)定性分析，確保水平井井壁穩(wěn)定性，保證鉆井施工順利開展。

4.2優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)

在實際施工當(dāng)中，水平井井身結(jié)構(gòu)對鉆井周期有很大的影響，水平井每多下一層套管，工期就會相應(yīng)延長。所以，在水平井鉆井施工中合理優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)可以有效提高鉆井速度。

4.3加強新科術(shù)應(yīng)用，優(yōu)化鉆頭選型技術(shù)

在水平井鉆井施工中，只有不斷吸收并應(yīng)用新技術(shù)，不斷總結(jié)經(jīng)驗才能有效提高水平井鉆井速度。同時，還需要對鉆井參數(shù)以及鉆具型號、功能等進行合理配置，比如，在對中硬底層鉆井施工中可以用牙輪鉆頭;在軟地層油田中，可以用刮刀鉆頭進行操作，從而提升水平井鉆井速度。

4.4做好各項管理工作

在油氣開采施工過程當(dāng)中必須加強各項工作的管理力度，強化各個部門的協(xié)作能力。首先，加強人力資源配置，按照定員編制要求合理分配工作人員，并全面核實各個部門、各種設(shè)備配置情況;其次，加強各個部門監(jiān)查力度，對于施工中出現(xiàn)的各種問題，高效的處理好，確保量化工作的順利開展;最后，做好各種機械設(shè)備的維修養(yǎng)護工作，最大程度減少施工中因設(shè)備出現(xiàn)故障對施工帶來的不利影響。

4.5做好環(huán)境保護工作

在施工過程中要加強環(huán)境保護工作，加大員工安全環(huán)保知識培訓(xùn)力度，著重強調(diào)鉆井施工中安全環(huán)保意識，切實在施工中所有工作人員人身安全和當(dāng)?shù)丨h(huán)境得到保護。施工之前所有施工人員必須經(jīng)過安全教育培訓(xùn)，合格以后方可上崗，施工現(xiàn)場安排專人統(tǒng)一指揮機械設(shè)備操作，并對機械設(shè)備定期檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理;為了保護和改善施工現(xiàn)場環(huán)境，防止由于施工造成的作業(yè)污染，鉆井過程中廢水、廢油以及生活污水按有關(guān)要求進行處理，不得直接排施。廢油、廢水采取隔油池等有效措施加以處理后循環(huán)再利用，以免污染周圍環(huán)境。

5.結(jié)論與認識

總之，水平井鉆井提速技術(shù)在具體石油開采中有十分重要的作用，通過水平井鉆井提速技術(shù)可以有效提高石油資源開采效率，節(jié)約施工成本，更好地保護生態(tài)環(huán)境，促進我國石油行業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。今后，隨著科技的不斷進步與發(fā)展，鉆進提速技術(shù)會更加完善，水平井鉆井提速技術(shù)應(yīng)用范圍會更加廣泛。

參考文獻：

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