長水平段水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)分析及對策研究

楊志勇

摘 要：文章結(jié)合目前我國長水平段水平井鉆井技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，分析此技術(shù)應(yīng)用中表現(xiàn)出的難點(diǎn)，并針對這些難點(diǎn)提出了相應(yīng)的解決對策，以供參考。

關(guān)鍵詞：長水平段;水平井鉆井技術(shù);難點(diǎn);對策

1、引言

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國社會對石油天然氣等能源的需求量也在不斷提升，給油氣勘探和開采公司帶來更大的生產(chǎn)壓力。在近年來更加關(guān)注頁巖氣等非常規(guī)油氣資源開采的趨勢下，水平井在其中的應(yīng)用更為廣泛，這主要由于通過水平段在油層中穿行來增加井眼和油層的接觸面積，有利于單井原有產(chǎn)量和采收率的提升。但是由于水平井的井眼軌跡在油層中穿行的水平段距離較長，加之其井身結(jié)構(gòu)與直井不同，表現(xiàn)出施工難度比較大的特點(diǎn)，需要針對其技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行研究和解決來提升水平井鉆井成功率。

2、長水平段水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)分析

2.1確定長度和位置的難點(diǎn)

正如前文所述，由于水平段在油層中穿行的距離較長，甚至需要穿過多個(gè)油層，需要綜合所用的鉆井技術(shù)和完井技術(shù)來對其長度和位置進(jìn)行確定，但是這也會受到資金以及產(chǎn)量等方面的影響，增加了確定長度和位置的難度。

2.2控制井眼軌跡的難點(diǎn)

在造斜區(qū)段和穩(wěn)斜區(qū)段進(jìn)行長水平區(qū)段井眼軌跡的設(shè)計(jì)和控制具有較大的難度，同時(shí)由于此位置的井眼軌跡控制精度要求較高，在水平區(qū)段不斷延伸的同時(shí)也會增加井眼的摩擦阻力，這就會增加鉆井作業(yè)中使用導(dǎo)向作業(yè)工具進(jìn)行鉆壓傳輸?shù)碾y度，加之鉆井作業(yè)中的巖性本身存在多樣性的特點(diǎn)，更是導(dǎo)致井眼軌跡控制難度的增加。

2.3鉆具摩阻扭矩大的難點(diǎn)

在距離較長的水平區(qū)段，由于井筒的長度也較長，這也會增加鉆井工具和井壁之間的摩擦力，從而增加鉆柱軸向摩阻和軸向摩擦扭矩。這主要是因?yàn)楣苤Y(jié)構(gòu)本身比較復(fù)雜，容易與井筒底部接觸;所應(yīng)用的鉆井工具本身會與井壁底部的巖屑出現(xiàn)相互作用;鉆井液中的固體含量較高，如果有細(xì)小的巖屑進(jìn)入鉆井液中也難以發(fā)揮其潤滑作用;由于井筒較長也降低了井壁的穩(wěn)定性，導(dǎo)致卡鉆概率的增加，加大了鉆井工具的操作難度以及所承受的壓力，也會增加加壓操作難度。

2.4穩(wěn)斜段和水平段容易形成巖屑床的難點(diǎn)

在對穩(wěn)斜段和水平段進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)容易導(dǎo)致巖屑床的形成而增加鉆井作業(yè)技術(shù)問題，這主要是由于在此段進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)，在所用鉆井作業(yè)工具與井壁比較接近時(shí)會導(dǎo)致巖屑沉入下井壁中而難以被清除;在鉆井作業(yè)中如果井眼中出現(xiàn)比較大的環(huán)空現(xiàn)象也會造成所用鉆井工具的偏心問題，這就會降低環(huán)控返速的降低并降低攜帶巖屑的效果;在造斜井段會增加鉆井巖屑的返排難度，也容易在此位置出現(xiàn)堆積問題;在出現(xiàn)鉆井液性能降低加之所用鉆井工具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的情況，會降低鉆井液的攜巖效果而導(dǎo)致巖屑床問題的出現(xiàn)。

3、長水平段水平井鉆井難點(diǎn)解決對策

3.1合理確定水平段的長度和位置

在不斷增加水平區(qū)段長度的同時(shí)也會增加井筒和油層的接觸面積，但是這也會增加井筒內(nèi)流體的摩擦阻力。而前者會增加油氣產(chǎn)量，后者則起到抑制油氣產(chǎn)量的負(fù)面作用，為此需要對水平段長度進(jìn)行合理確定。通常來說需要控制水平井長度需要滿足井筒中摩擦阻力降低導(dǎo)致油井產(chǎn)能降低20%時(shí)的長度。而針對水平段的位置，應(yīng)該盡量有油氣儲層頂部位置比較接近，而且要確保底水油氣藏為油氣層厚度的0.9倍，防止油層底部水增加水平井的滲流阻力而降低油氣產(chǎn)量。

3.2合理控制井眼軌跡

應(yīng)該盡量在具有良好巖性條件、穩(wěn)定巖層性質(zhì)的地區(qū)中確定造斜位置點(diǎn)，提高造斜速度并保證井眼穩(wěn)定性。通過準(zhǔn)懸鏈?zhǔn)綀A弧開展造斜作業(yè)，確保造斜區(qū)段的類型可以減小摩擦阻力產(chǎn)生的扭矩，防止對套管造成破損問題。還要通過對MWD、鉆頭、無磁鉆具等鉆井工具的優(yōu)化組合來形成單彎柔性倒裝鉆具，便于進(jìn)行加壓、造斜以及井眼軌跡控制等工作的開展。通過滑動鉆井和復(fù)合鉆井交替作業(yè)的方式來減少滑動操作、增加旋轉(zhuǎn)控制，通過及時(shí)調(diào)整來確保井眼的規(guī)則性，保證井壁處于穩(wěn)定狀態(tài)。此外，還要對隨鉆工具進(jìn)行合理利用，通過MWD技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測井眼軌跡，做好底部鉆井工具是否與地層巖性匹配的判斷以及做好對滑動鉆井與復(fù)合鉆井間隔時(shí)間與占比的控制，進(jìn)而有效控制井眼

軌跡。

3.3針對鉆摩阻扭矩過大難點(diǎn)的應(yīng)對

對斜坡鉆桿進(jìn)行合理應(yīng)用，比如將柔性斜坡鉆桿應(yīng)用在傾斜井段中來減少鉆井工具與井壁的接觸面積以及二者之間的摩阻。通過使用加重鉆桿來優(yōu)化鉆井工具結(jié)構(gòu)，在具有較小井斜角的井段使用加重鉆桿，以及在斜井段和水平段使用斜坡鉆桿或者是倒裝鉆井工具組合方式，確保在鉆頭部位施加鉆壓，實(shí)現(xiàn)粘卡概率的降低。同時(shí)還可以通過改進(jìn)鉆井液性能的方式來提升攜巖和潤滑能力的提升，以及摩阻扭矩的減小。

3.4穩(wěn)斜段和水平段容易形成巖屑床的對策

可以通過對泥漿排量加大的方式做好對環(huán)空返速的控制，針對具有大的環(huán)空返速情況，需要做好上述控制工作的同時(shí)，還要避免巖屑的產(chǎn)生。通過對鉆井液性能的優(yōu)化來提升鉆井液的動切力，通過在鉆井作業(yè)中應(yīng)用高分子聚合物的方式來提升鉆井液的攜巖性能。通過短程起下鉆、劃眼等工序的有效配合，還要針對傾斜角度超過30°的情況，需要考慮巖屑床的情況做好巖屑清除以及短程起下鉆作業(yè)，同時(shí)要結(jié)合分段循環(huán)鉆井液的方式及時(shí)清除巖屑。而如果巖屑床現(xiàn)象比較嚴(yán)重，為了達(dá)到清除巖屑的效果需要采取多次劃眼的操作，還要優(yōu)化設(shè)計(jì)井眼軌跡并對造斜和穩(wěn)斜區(qū)段長度進(jìn)行合理確定，防止在造斜區(qū)段出現(xiàn)巖屑堆積的問題。

4、結(jié)語

為了滿足日前我國社會不斷增加的石油天然氣等能源需求，為了提升單井油氣產(chǎn)量，長水平段水平井在其中起到關(guān)鍵作用，尤其是在頁巖氣等非常規(guī)油氣在原的開發(fā)中起到提升頁巖氣開發(fā)效率等重要作用。然后在水平井鉆井技術(shù)應(yīng)用中也容易出現(xiàn)確定其長度和位置、經(jīng)驗(yàn)軌跡控制、鉆具摩阻扭矩大、穩(wěn)斜段和水平段容易形成巖屑床等難點(diǎn)，需要針對性地采取對策進(jìn)行解決，提升鉆井作業(yè)效率并保證鉆井作業(yè)的順利開展。

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