側(cè)鉆水平井技術(shù)面臨的困難與發(fā)展趨勢(shì)

劉超 王志軍 董亮

[摘 要]近年來(lái)隨著油田勘探開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步深入，一些相對(duì)成熟的鉆井新技術(shù)新工藝已成功運(yùn)用到鉆探施工中，其中側(cè)鉆水平井因其經(jīng)濟(jì)效益高，投入相對(duì)低等因素被廣泛應(yīng)用到油田的開(kāi)采和勘探開(kāi)發(fā)中。結(jié)合實(shí)際施工過(guò)程，從技術(shù)方面就側(cè)鉆水平井遇到的難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述與分析。

[關(guān)鍵詞]油藏；孔道；開(kāi)窗；摩阻

中圖分類(lèi)號(hào)：TH38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）28-0248-01

1.側(cè)鉆水平井技術(shù)的應(yīng)用

1.1開(kāi)窗

在選擇開(kāi)窗的位置時(shí)要盡量避開(kāi)不穩(wěn)定地層以及套管接箍，盡可能選擇井斜率較小，且固井質(zhì)量高的泥巖井段，不要以礫巖井段開(kāi)窗。開(kāi)窗工藝分為三步：第一步為初始銑，即銑錐接觸到導(dǎo)斜器的頂部，該階段要盡可能降低導(dǎo)斜面的振動(dòng)幅度，從而保證窗頂?shù)囊?guī)則度；第二步為騎套銑，即銑錐底圓與套管內(nèi)壁相接觸，直至接觸到套管外壁，此時(shí)要保證套管和導(dǎo)斜面的磨損要均衡，以提高窗口的圓滑度；第三步為出窗銑，即銑錐底圓出套管外壁并整個(gè)銑錐最大直徑均出套管，此時(shí)鉆壓要適當(dāng)降低，以提高窗口底部的圓滑度和規(guī)則度。

1.2裸眼鉆進(jìn)和軌跡控制

（1）鉆頭的選型?，F(xiàn)階段常用于側(cè)鉆水平井的鉆頭類(lèi)型包括：?jiǎn)窝垒?、三牙輪、三角聚晶以及PDC等多種，而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐與摸索，總體認(rèn)為在側(cè)鉆井的上部增斜以及穩(wěn)斜階段，單牙輪鉆頭的效果比較好；而在水平段則適用PDC鉆頭。

（2）鉆井液技術(shù)。鉆井液技術(shù)是影響到工程順利實(shí)施的關(guān)鍵因素之一，鉆井液的品質(zhì)優(yōu)良，則可以穩(wěn)定井壁、清潔井眼、防卡降阻、保護(hù)油氣層等。

（3）軌道控制。水平井鉆井過(guò)程中，其井眼軌道的控制技術(shù)是比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，而其主要的控制設(shè)備則包括MWD以及LWD無(wú)線(xiàn)隨鉆測(cè)量設(shè)備。對(duì)于定向儀器的具體要求包括控制精度要高、應(yīng)變能力要強(qiáng)以及預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度要高。

1.3完井方式

（1）外管組合。即留井部分，該組合的送入順序如下：鉆桿-套管懸掛器-一根套管-一組裸眼膨脹封隔器-一根套管-一組裸眼膨脹封隔器-篩管-一組裸眼膨脹封隔器-一根套管-浮鞋。（2）內(nèi)管組合。即實(shí)現(xiàn)工藝部人，其送入順序如下：鉆柱-套管-懸掛器-旋轉(zhuǎn)器-內(nèi)管-內(nèi)管封隔器-孔節(jié)箍-內(nèi)管封隔器-內(nèi)管-球座。（3）完井。完井方式為篩管和封隔器頂部注水泥相結(jié)合，其可以保證環(huán)空水泥與產(chǎn)層互不接觸，因此不會(huì)向產(chǎn)層傳遞壓力，可以有效的保護(hù)產(chǎn)層及套管。

2.側(cè)鉆水平井技術(shù)困難與發(fā)展趨勢(shì)

2.1井身軌跡難以控制對(duì)鉆具組合要求很高

側(cè)鉆水平井井身結(jié)構(gòu)中主要有4種制式的結(jié)合，即直、增、穩(wěn)、平，我們一般可按下部地層情況和儲(chǔ)層靶點(diǎn)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)類(lèi)型，如直-增-穩(wěn)-增-平，直-增-平等等。因造斜段處造斜率大，井眼軌跡不易控制，可能導(dǎo)致脫靶。另外，側(cè)鉆水平井的井眼曲率比普通定向井要高得多，造斜的難度要大得多，需要水平井特殊的造斜工具。這一方面要求精心設(shè)計(jì)其水平軌道，一方面要求具有較高的軌跡控制能力。綜上，側(cè)鉆水平井對(duì)鉆具要求很高。

2.2鉆頭選型較難掌握要合理使用以提高機(jī)械鉆速

鉆頭選型的正確與否將對(duì)鉆井隊(duì)提高機(jī)械鉆速，縮短鉆井周期并節(jié)約成本和增創(chuàng)效益起著至關(guān)重要的作用。爭(zhēng)對(duì)不同地層選擇適合的鉆頭選型和水眼，并配以合理的鉆井參數(shù)將能最大限度的提高鉆頭水力參數(shù)效能，充分發(fā)揮鉆頭的使用功用，以此提高機(jī)械鉆速。

在施工中我們主要是靠?jī)煞矫鎭?lái)進(jìn)行考慮如何選擇怎樣的鉆頭類(lèi)型。一是靠工程設(shè)計(jì)和地質(zhì)設(shè)計(jì)中的相關(guān)要求和地層情況進(jìn)行分析選判。二是主要靠常年側(cè)鉆施工中不斷積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇，它以鉆頭使用數(shù)據(jù)進(jìn)行參照對(duì)比，因此具有一定的科學(xué)理論依據(jù)。

2.3鉆井液體系要實(shí)時(shí)維護(hù)確保施工順利進(jìn)行

（1）攜巖洗井。鉆井工程上應(yīng)保證足夠的排量、一定的旋轉(zhuǎn)鉆具洗井和短程起下鉆次數(shù)；鉆井液應(yīng)保證具有優(yōu)良的流變性，以便于自如地進(jìn)行調(diào)整，滿(mǎn)足不同井斜角區(qū)域的攜巖要求，確保不形成巖屑床，保持井眼清潔。

（2）減阻防卡。一般側(cè)鉆施工中側(cè)鉆點(diǎn)較深，側(cè)鉆后增斜、水平段鉆進(jìn)等作業(yè)項(xiàng)目多，起下鉆次數(shù)多，停鉆時(shí)間長(zhǎng)，易發(fā)生卡鉆事故，故提高鉆井液的潤(rùn)滑能力是保證側(cè)鉆井井下安全的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，要保證鉆井液含油量在8%以上，鉆井液在混油乳化的基礎(chǔ)上，可與液體潤(rùn)滑劑配合使用，綜合實(shí)施潤(rùn)滑防卡技術(shù)，盡可能降低泥餅?zāi)Σ料禂?shù)，防止壓差卡鉆的發(fā)生，同時(shí)降低鉆具的摩阻與扭矩。

（3）油層保護(hù)。1）鉆開(kāi)主要油氣層前調(diào)整好鉆井液性能，嚴(yán)格控制失水量，減少濾液和固相顆粒對(duì)油氣層的損害。2）控制好鉆井液密度，掌握控制的尺度，做到壓而不死，活而不噴。3）控制起下鉆速度，避免壓力激動(dòng)，減少油氣層內(nèi)部粘土顆粒運(yùn)移導(dǎo)致通道堵塞。

（4）固相控制。固相控制是確保鉆井液各項(xiàng)性能優(yōu)化的前提。鉆井隊(duì)配備了振動(dòng)篩等固控設(shè)備，并按設(shè)計(jì)要求充分利用機(jī)械固控設(shè)備，以最大限度地除去鉆井液中的有害固相。

（5）流變性控制。側(cè)鉆施工井段，動(dòng)塑比控制在0.3～0.5Pa/mPa？s，動(dòng)切力控制在5-15Pa，配合鉆具旋轉(zhuǎn)、短程提下鉆、提高排量洗井等措施，提高巖屑輸送能力和防止形成巖屑床，從而保證井眼清潔。

2.4固井難度較大應(yīng)合理采取措施提高固井質(zhì)量

側(cè)鉆水平井底邊易大量沉積巖屑，如果不把這些清除掉難以封固好目的層井段。在大斜度段和水平段，套管后居中度難以保證，因此在施工中主要做好以下工藝措施：應(yīng)控制好井眼軌跡，其全角變化率要小于套管柱允許的最大值；盡量使用井下動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)，防止多次起下鉆造成鍵槽；下套管前宜用于套管尺寸近似的鉆鋌通井，減少摩阻力；泥漿潤(rùn)滑性要好，觸變性要小，應(yīng)易于到達(dá)紊流，有利于攜砂；下套管前提高鉆井液的粘切，分段循環(huán)，清除巖硝，巖床。

2.5完井作業(yè)工序多且復(fù)雜要做好各工序銜接確保施工質(zhì)量

（1）掃塞作業(yè)。當(dāng)完鉆、固井、測(cè)完聲幅后就進(jìn)入到關(guān)鍵的完井階段。掃塞是第一步，其目的是處理掉套管和裸眼段內(nèi)的水泥，為后期完井作業(yè)做好準(zhǔn)備。

（2）刮管作業(yè)。刮管施工作業(yè)其目的是為清除掉粘附在套管壁的水泥塊，為最終射孔完井做好充分準(zhǔn)備。如果刮管器因質(zhì)量問(wèn)題或是前期掃塞作業(yè)沒(méi)有達(dá)到施工目的，將嚴(yán)重影響刮管的質(zhì)量或阻礙刮管施工。因此，這兩方面的因素對(duì)刮管作業(yè)非常重要，一定要確保正確無(wú)誤。

（3）通洗井作業(yè)。通洗井作業(yè)主要是清除刮管后套管內(nèi)的水泥碎屑，同時(shí)替除井筒內(nèi)原鉆井液，確保井筒內(nèi)干凈無(wú)污染漿，為后期油層射孔后保護(hù)油層做好充分準(zhǔn)備。

（4）拆換井口、試壓、全井筒試壓作業(yè)。此項(xiàng)作業(yè)主要是拆鉆井防噴器、鉆井大四通等井口裝置，安裝升高短節(jié)、采油大四通、試油防噴器組合，節(jié)流壓井管匯并試壓達(dá)到規(guī)定要求，檢查套管及卡瓦密封，對(duì)相應(yīng)法蘭密封注脂，試壓合格，全井筒試壓20MPa。

（5）校深、射孔作業(yè)。此項(xiàng)作業(yè)是進(jìn)行套管配校深，然后下射孔管柱進(jìn)行最終打壓射孔，完成整個(gè)完井施工任務(wù)。難點(diǎn)是注重要確保套管校深數(shù)據(jù)必須正確無(wú)誤，射孔管柱組配必須合理到位，按設(shè)計(jì)要求在達(dá)到規(guī)定壓力值時(shí)，應(yīng)一次射孔完成。

3.結(jié)束語(yǔ)

側(cè)鉆水平井的應(yīng)用使一些老井又煥發(fā)生機(jī)，為油田增產(chǎn)創(chuàng)效和可持續(xù)、穩(wěn)步的開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文只是通過(guò)作者對(duì)側(cè)鉆水平井的簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)，就其功用和技術(shù)方面的問(wèn)題進(jìn)行了下簡(jiǎn)要淺析，希望給他人提供參考。

參考文獻(xiàn)

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[2]王心；淺析齊40塊稠油側(cè)鉆水平井技術(shù)的應(yīng)用[J]；化工管理；2013年08期

第一作者簡(jiǎn)介：劉超，2014年畢業(yè)于東北石油大學(xué)華瑞學(xué)院石油工程專(zhuān)業(yè)，2014年參加工作，中石油渤海鉆探塔里木鉆井分公司70565鉆井隊(duì)，2016年任學(xué)習(xí)副司鉆，2017年12月任鉆井工程師。