大位移水平井鉆井井眼軌跡控制技術(shù)探究

劉源

摘 要：每一口大位移水平井鉆井的成功與否關(guān)鍵取決于完美的井身軌跡設(shè)計(jì)，優(yōu)化的井眼軌跡設(shè)計(jì)不僅可以減小扭矩、降低摩阻、延緩鍵槽的形成。在對(duì)井眼軌跡控制的時(shí)候，不能僅僅以中靶為目的，要更多地為接下來(lái)的施工便利著想，確保井眼軌跡的盡量平滑，避免或者盡最大限度的降低出現(xiàn)螺旋井段。大位移井鉆井技術(shù)是伴隨著水平井、定向井逐步興起的一種高科技鉆井技術(shù)基本完全涵蓋了當(dāng)前鉆井界上最為先進(jìn)的技術(shù)。當(dāng)前大位移水平井的位垂比是相對(duì)接近 1：1的水平井，為了最低限度降低和克服井下磨阻扭矩，充分優(yōu)化井眼軌道鉆井工藝設(shè)計(jì)、施工方案、鉆具組合、相關(guān)鉆井參數(shù)、以及對(duì)鉆井液泥漿性能調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的有效控制。

關(guān)鍵詞：大位移水平井；井身軌跡設(shè)計(jì)；施工關(guān)鍵技術(shù)

大位移井鉆井技術(shù)是指測(cè)深等于或大于垂深2倍的定向井或水平井，是定向井、水平井、深井、超深井技術(shù)的綜合體現(xiàn)，近年來(lái)在油氣田上得到了廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)大位移水平井在施工過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)和問(wèn)題，有必要提出一定的解決方案，采取有效的控制措施和必要手段，側(cè)重從井眼軌跡控制方法、鉆井液泥漿技術(shù)兩個(gè)大的主要方面進(jìn)行探討。

1 大位移水平井鉆井施工技術(shù)難點(diǎn)

（1）大位移水平井鉆井施工時(shí)，井眼定向造斜容易使得地層疏松易發(fā)生坍塌現(xiàn)象；（2）大位移水平井水平段長(zhǎng)度大，在進(jìn)行導(dǎo)向鉆井時(shí)，地層摩擦阻力很大，井眼軌跡的控制精度很難控制；（3）靶心位置一般不深，鉆具自重教輕，不易客服上部地層摩阻；（4）頻繁的起下鉆操作，水平段容易出現(xiàn)不規(guī)則井眼狀況，井眼復(fù)雜；（5）由于巖屑床的原因，導(dǎo)致機(jī)械鉆速較低，鉆具扭矩增大，易發(fā)生井下事故，對(duì)于完井作業(yè)增加困難等因素。

2 井眼軌跡控制的現(xiàn)場(chǎng)施工工藝

針對(duì)上述大位移水平井在施工過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)和問(wèn)題，有必要提出一定的解決方案，采取有效的控制措施和必要手段，側(cè)重井眼軌跡控制方法、鉆井液泥漿技術(shù)兩個(gè)大的主要方面，順利施工完成大位移水平井的施工任務(wù)。

某區(qū)塊大位移水平井A，設(shè)計(jì)垂深淺，上部地層較為松軟，地層造斜能力較差，考慮到造斜點(diǎn)垂深空間限定條件等方面，因此，在井眼軌道控制上應(yīng)盡量避免增斜過(guò)快，使得井眼軌跡狗腿度過(guò)大，對(duì)完井作業(yè)帶來(lái)困難。二開(kāi)采用“3A241 mm 鉆頭+1.75Ф197mm 動(dòng)力鉆具+回壓凡爾+Ф177.8 mm無(wú)磁鉆鋌+無(wú)磁懸掛 +Ф127 mm 無(wú)磁承壓鉆桿+Ф238 mm 修壁器 +Ф127 mm 加重鉆桿 X15+Ф127 mm 鉆桿”。當(dāng)鉆進(jìn) A 靶之后，隨著鉆進(jìn)地層物性條件的逐步穩(wěn)定，所使用鉆具在軌跡導(dǎo)向造斜效果越明顯，因此，鉆具調(diào)整為“3A241 mm×0.30 m+1.75Ф197mm 動(dòng)力鉆具 +（531×410） 回壓凡爾+FEWD+Ф178mm 無(wú) 磁 鉆 鋌 +Ф178 mm無(wú)磁懸掛+Ф127 mm 無(wú)磁承壓 +Ф238 mm 修壁器 +Ф127 mm 鉆桿×31 柱+Ф127 mm 加重鉆桿×5 柱 +Ф127 mm 鉆桿”。

根據(jù)井斜的變化情況，合理調(diào)整加重鉆桿的位置，以利于所加鉆壓能夠傳遞給鉆頭，加快鉆進(jìn)速度，有效防止鉆壓加不到鉆頭上的情況。在鉆進(jìn)的過(guò)程中，工作人員需要時(shí)時(shí)關(guān)注泵壓、扭矩的波動(dòng)，一旦發(fā)現(xiàn)異常需要立即進(jìn)行分析并采取解決辦法（改變鉆壓、調(diào)整鉆具受力情況等）；每鉆進(jìn)完單根需進(jìn)行 3 次劃眼，確保井眼平滑；同時(shí)迅速清除井底殘留的鉆屑；每鉆進(jìn) 150 m 左右進(jìn)行短起下操作，短起下前要循環(huán)一周以上并且大幅度活動(dòng)鉆具，提出一個(gè)單根的高度，確保泥漿中的砂子循環(huán)出來(lái)，從而保證了各井段的順利鉆進(jìn)。水平井在井斜角達(dá)到 60°左右時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)托壓?jiǎn)栴}，通過(guò)調(diào)整鉆井液性能、調(diào)整鉆井參數(shù)和鉆進(jìn)方式，加強(qiáng)短起下作業(yè)鉆進(jìn)情況可以得到改善。保證井眼清潔。使用大排量循環(huán)，排量應(yīng)達(dá)到和盡力大于設(shè)計(jì)要求，以滿足井眼凈化和攜巖所需的環(huán)空返速。充分利用固控設(shè)備，清除鉆井液中的有害固相，降低含沙量，使鉆井液保持良好的性能。

提高鉆井液攜砂能力。合理調(diào)整鉆井液性能，使之能保持適當(dāng)?shù)恼扯群颓辛σ岳趲r屑的攜帶。每鉆進(jìn)一單根劃眼 3-4 次，接單根做到晚停泵早開(kāi)泵，大幅度活動(dòng)鉆具。盡量采用復(fù)合鉆進(jìn)，攪動(dòng)巖屑，阻止巖屑床的形成。堅(jiān)持短起下鉆破壞巖屑床。根據(jù)井口返出巖屑情況，確定短起下鉆的井段長(zhǎng)度，隨著井深的增加，提高短起下次數(shù)、控制鉆井速度等辦法清除巖屑床。

水平井防粘卡是施工中重要注意事項(xiàng)，及時(shí)活動(dòng)鉆具，減少鉆具靜止時(shí)間和保持鉆井液循環(huán)是防粘卡的有效措施。帶動(dòng)力鉆具起下鉆遇阻時(shí)處理措施得當(dāng)與否是直接決定成敗的關(guān)鍵。主要采取了下列措施防卡及處理下鉆遇阻：

（1）定向鉆進(jìn)鉆時(shí)較慢時(shí)，每隔 20 分鐘及上下活動(dòng)鉆具，防粘卡。

（2）進(jìn)入井斜較大井段，由于環(huán)空不均勻，環(huán)空鉆井液上返速度低，容易造成巖屑床的產(chǎn)生，使得摩阻增大，造成井下復(fù)雜情況的產(chǎn)生，接單根前拉劃 2-3 遍，破壞巖屑床，加大設(shè)備的檢查力度，保證設(shè)備能夠持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，如果發(fā)生不能開(kāi)泵等情況，及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，減少鉆具的靜止時(shí)間。

（3）循環(huán)時(shí)大幅度上下活動(dòng)鉆具，充分?jǐn)y砂，保證井眼暢通。水平段鉆具易躺在井眼下部，長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)時(shí)，易粘附卡鉆，因此，循環(huán)時(shí)應(yīng)及時(shí)上下活動(dòng)鉆具，破壞巖屑床，防止人為操作引起的井下復(fù)雜情況發(fā)生。

（4）水平井完井通井起下鉆過(guò)程中，斜井段和水平段一定要控制下鉆速度，尤其是起鉆。本井水平段返出細(xì)油砂，若起鉆速度過(guò)快的話，極易抽塌地層，從而造成井眼埋沙、下鉆遇阻等各種復(fù)雜情況的出現(xiàn)，會(huì)給后續(xù)施工帶來(lái)困難，因此起鉆時(shí)嚴(yán)格控制速度。起出的鉆具，下部鉆具節(jié)箍附近會(huì)附著較多的泥餅，對(duì)于起出的鉆具，必須要清潔鉆具，避免帶出的泥沙重新返回井內(nèi)，對(duì)之后作業(yè)井眼清潔工作帶來(lái)困難。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

結(jié)合地層各向分析優(yōu)選底部鉆具組合、鉆進(jìn)參數(shù)、鉆頭。鉆井過(guò)程中，打完單根勤劃眼，鉆井施工中要使用加重鉆桿，盡量簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)。優(yōu)化鉆井液技術(shù)，泥漿性能保持的良好與否，將作為大位移水平井成功與否的重要保障。尤其是鉆進(jìn)造斜段、水平段時(shí)遇到泥巖層，泥漿性能的好壞就顯得格外重要，因此必須要嚴(yán)格控制失水，堅(jiān)決防止井壁坍塌或出現(xiàn)坍塌兆頭。保證鉆井液的攜砂能力和潤(rùn)滑效果，對(duì)水平段中的鉆進(jìn)和鞏固井壁起到良好效果。在提高鉆井液潤(rùn)滑性時(shí)，建議使用白油，這樣能降低錄井工作人員撈砂觀察熒光效應(yīng)時(shí)的誤差。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅杰. 大位移水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)與施工工藝[J]. 中國(guó)化工貿(mào)易， 2017， 9（10）.