大斜度和水平井鉆井作業(yè)的安全控制

王 偉

（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司內(nèi)蒙項(xiàng)目部，河南 濮陽(yáng) 457001）

1 大斜度和水平井技術(shù)分析

1.1 鉆井液封堵技術(shù)

在進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，水平井和大斜度井的鉆井過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)液體滲到油頁(yè)巖的裂縫中的情況，從而加大鉆井作業(yè)的難度。由于鉆井液具有很強(qiáng)的封堵能力，其原理是利用其液柱的壓力來(lái)支撐井壁，從而保證液體不會(huì)進(jìn)入到油頁(yè)巖的裂縫中，使鉆井作業(yè)能夠順利進(jìn)行。另外，由于鉆井液的液柱產(chǎn)生的壓力主要作用于井壁，因而使鉆井液能夠充分的發(fā)揮其對(duì)井壁的支撐能力，尤其是在大斜度井和水平井的鉆井作業(yè)中發(fā)揮作用。因此，目前，我國(guó)科研人員將提高鉆井液的封堵能力作為研究重點(diǎn)，不斷創(chuàng)新，并研發(fā)出了封堵能力出眾的新型鉆井液。

1.2 鉆井液密度控制技術(shù)

在油田的開(kāi)采過(guò)程中，油頁(yè)巖的強(qiáng)度普遍比較低，在鉆井作業(yè)時(shí)一旦沒(méi)有控制好鉆井液的密度，就會(huì)帶來(lái)各種危險(xiǎn)。當(dāng)密度過(guò)大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致巖層浸泡在鉆井液中，從而降低井壁的支撐強(qiáng)度，導(dǎo)致鉆井坍塌事故，產(chǎn)生安全隱患。但是，當(dāng)鉆井液的密度較小時(shí)，反而會(huì)在井壁的內(nèi)部產(chǎn)生一定的應(yīng)力，用以抵抗外界對(duì)井壁的壓力，來(lái)保證鉆井中的各個(gè)結(jié)構(gòu)受力均勻，但會(huì)使油頁(yè)巖沿著節(jié)理和裂縫產(chǎn)生崩裂和坍塌。因此，我國(guó)始終致力于研究如何提高鉆井中的上部地層井眼的承重能力和抗壓技術(shù)。

2 鉆井作業(yè)的安全技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 鉆井設(shè)計(jì)安全技術(shù)

鉆井設(shè)計(jì)主要是指鉆井工程設(shè)計(jì)、完井設(shè)計(jì)、井控設(shè)計(jì)，充分參考作業(yè)地區(qū)的地質(zhì)材料和相關(guān)的鉆井資料，遵守國(guó)家的各項(xiàng)法律法規(guī)，堅(jiān)持安全第一的原則，將環(huán)境保護(hù)作為重點(diǎn)，優(yōu)質(zhì)高效的進(jìn)行作業(yè)，保證設(shè)備和人身安全，定期檢查鉆井作業(yè)的器具是否完好，并及時(shí)維修，杜絕使用報(bào)廢設(shè)備。

2.2 固井安全技術(shù)

完井作業(yè)是指按照設(shè)計(jì)好的流程，鉆至固定的深度，并調(diào)整好鉆井液的密度，檢測(cè)其封堵性能后，并對(duì)井壁和鉆井設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)試，保證作業(yè)的后續(xù)中人員參與時(shí)的安全。同時(shí)，在作業(yè)時(shí)要認(rèn)真執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)章制度，并保證技術(shù)措施的完善。完井中的重要工序是固井施工，即保證井壁的穩(wěn)固，從而保證井的繼續(xù)開(kāi)鉆，在進(jìn)行固井時(shí)，必須注意將油、氣和水層進(jìn)行隔離，保證在鉆井作業(yè)中不會(huì)出現(xiàn)壓力失衡。完井作業(yè)對(duì)油井的產(chǎn)量以及設(shè)備的 以及人員的安全都有著重要的影響，因此，固井時(shí)的安全是不可忽略的。

3 大斜度井及水平井鉆井作業(yè)的安全問(wèn)題分析

大斜度鉆井技術(shù)是指使用一定的鉆井動(dòng)力工具，并使用固定的鉆頭和定向儀器進(jìn)行施工，保證鉆井的斜面長(zhǎng)度和深度的比值大于2，并使斜面角度控制在60°～80°。大斜度井可以從距離鉆井點(diǎn)一定長(zhǎng)度的地方開(kāi)始進(jìn)行勘探，并主要用于做救援井，但其成本較高，開(kāi)采難度大。

水平井鉆井技術(shù)是指使用規(guī)定的鉆井動(dòng)力工具和測(cè)量?jī)x器，在鉆井時(shí)保持其傾斜角大于80°，并在控制好這一角度開(kāi)始鉆井的定向鉆井技術(shù)。在油、氣田鉆井作業(yè)中，水平井可以增長(zhǎng)目的層的長(zhǎng)度，并增大開(kāi)采勘探的面積，大大提高油、氣的開(kāi)采量。目前，國(guó)、內(nèi)外應(yīng)用的水平井鉆井作業(yè)技術(shù)主要包括：隨鉆測(cè)量技術(shù)、井壁穩(wěn)定技術(shù)、鉆井完井液技術(shù)等，但從檢測(cè)的數(shù)據(jù)可以看出，水平井的鉆井半徑越小，開(kāi)采難度越大。

大斜度井的鉆井和水平井的鉆井作業(yè)中，由于鉆井的設(shè)備需要長(zhǎng)期放置于井下，因此加大了井眼的鉆屑清洗難度，從而加重巖屑床的不穩(wěn)定性。另外，鉆井設(shè)備在作業(yè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生研磨效應(yīng)，即殘留的鉆屑會(huì)在設(shè)備中進(jìn)行反復(fù)碾壓直至破碎，導(dǎo)致大量的鉆屑粉末進(jìn)入鉆井液內(nèi)，造成鉆井液的密度升高，增大井內(nèi)的摩擦力和旋轉(zhuǎn)扭矩，產(chǎn)生黏著性增加。水平井鉆井時(shí)，地層的應(yīng)力分布不平衡，使水平井產(chǎn)生井漏，甚至導(dǎo)致井塌。

4 大斜度井及水平井鉆井作業(yè)的安全控制策略

4.1 提高鉆井液性能

鉆井作業(yè)時(shí)，在選擇鉆具的結(jié)構(gòu)時(shí)，要注意簡(jiǎn)化過(guò)程，使鉆井的軌跡和設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，除此之外，還要根據(jù)鉆井采用的方式，在一定程度上減少阻力來(lái)保障鉆井安全。鉆井液設(shè)計(jì)大斜井鉆井作業(yè)的關(guān)鍵，在鉆井作業(yè)時(shí)，鉆井液的性能好壞會(huì)直接影響鉆井的成功與否，鉆井液有三種形態(tài)：水基、油基和氣基，合理的選擇和使用鉆井液對(duì)鉆井的作業(yè)速度和鉆井作業(yè)的質(zhì)量以及安全都有較大的應(yīng)先個(gè)，性能優(yōu)良的鉆井液可以保持井眼的清潔和潤(rùn)滑度，減少阻力的產(chǎn)生，防止井塌，保持井壁的支撐能力和穩(wěn)定性。

4.2 提高安全管理技術(shù)

在鉆井作業(yè)中，必須要不斷的完善安全技術(shù)管理，創(chuàng)新發(fā)展，使用科學(xué)技術(shù)并結(jié)合實(shí)踐進(jìn)行研究探索，才能更好的完成每口井的作業(yè)任務(wù)。鉆井作業(yè)的安全隱患較多，例如：設(shè)備安全隱患、環(huán)境潛在危險(xiǎn)、人員的責(zé)任心、材料的性能問(wèn)題等，對(duì)于以上的種種危險(xiǎn)因素，可以采用一定的安全技術(shù)對(duì)策來(lái)解決，例如：提高員工的責(zé)任心，并對(duì)員工的作業(yè)技術(shù)進(jìn)行考核和培訓(xùn)；設(shè)備在作業(yè)前都必須全面的檢測(cè)，排除危險(xiǎn)因素；材料的配制和選擇必須保質(zhì)保量，不能偷工減料，防止出現(xiàn)安全隱患等。

結(jié)語(yǔ)

隨著石油開(kāi)采的力度加深，其鉆井作業(yè)的安全技術(shù)控制得到人們的廣泛關(guān)注。本文重點(diǎn)對(duì)大斜井和水平井的特點(diǎn)、安全問(wèn)題以及解決措施進(jìn)行分析，以期對(duì)我國(guó)的石油鉆井開(kāi)發(fā)提供幫助。

[1]劉永祥.大斜度和水平井鉆井作業(yè)的安全控制[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012（11）.

[2]樓一珊，劉剛.大斜度井泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定的力學(xué)分析[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1997（01）.