長水平段水平井設(shè)計與施工難點(diǎn)及對策

張銳

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司， 黑龍江 大慶 163411）

長水平段水平井與大位移井一樣，都能夠同時穿越多個不同深度的油氣層，提高單井的產(chǎn)量，因此最近幾年在國內(nèi)外油田開發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用。但長水平段水平井的概念并不統(tǒng)一，因?yàn)樵趪鴥?nèi)外不同的油田施工的技術(shù)水平和裝備都存在很大區(qū)別，因此也很難對長水平段水平井給出一個統(tǒng)一的概念，只能給出一個相對的概念。長水平段水平井是指在某個油田或地區(qū)所鉆的水平井的水平段長度是該地區(qū)平均水平的一定倍數(shù)，或者是水平段長度達(dá)到了一定的數(shù)量級值，也就稱為長水平段水平井了。在長水平段水平井施工中一直都存在很多施工難點(diǎn)未能解決，因此有必要對長水平段水平井的施工難點(diǎn)進(jìn)行探討，并提出解決方法，才能使長水平段水平井的施工更加安全與高效。

1 長水平段水平井與其它井的區(qū)別

1.1 與普通水平井的區(qū)別

長水平段水平井與普通水平井的區(qū)別首先表現(xiàn)在施工的摩阻與扭矩上，因長水平段水平井的水平段比普通水平井要長一倍甚至幾倍，因此造成施工中的摩阻與扭矩特別大。為此在進(jìn)行長水平段水平井設(shè)計時，設(shè)計人員首先要考慮的是施工的摩阻與扭矩問題，然后還要考慮施工中是否需要應(yīng)用性能優(yōu)良的油基鉆井液，是否需要應(yīng)用先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具等問題，而普通水平井的設(shè)計與施工中只使用常規(guī)的螺桿鉆具+MWD隨鉆儀器就可以完成施工。

1.2 與大位移井的區(qū)別

首先是概念上的區(qū)別。大位移井無論是在國內(nèi)還是國外，都形成了比較統(tǒng)一的概念，就是水平位移與垂直深度的比值大于或等于2的井被稱為大位移井，而且長水平段水平井到目前為止還未形成一個統(tǒng)一的概念，只能說某個區(qū)域內(nèi)具有長水平段水平井，但是卻不是大位移井。其次是施工難度上的區(qū)別，有些大位移井的施工難度要遠(yuǎn)高于長水平段水平井。

1.3 與大位移井施工目標(biāo)的區(qū)別

雖然長水平段水平井和大位移水平井都能夠穿越多個油層，實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)量最大化，但是在施工目標(biāo)上是存在很多區(qū)別的。長水平段水平井的水平段主要是在目的層中穿行，而大位移井雖然位移很長，但是在目的層中穿行的距離卻沒有長水平段水平井長，因此大位移井追求的目標(biāo)就是位移相對大，而長水平段水平井追求的是水平段油層最大化裸露。

2 長水平段水平井施工中的難點(diǎn)分析與對策

2.1 設(shè)計中的軌跡選擇與施工中軌跡控制難題及對策

長水平段水平井雖然不具有大位移井的如此長的位移，但是施工中由于鉆具與井壁之間接觸的面積逐漸增加，施工的摩阻與施工扭矩也在不斷增加，因此在進(jìn)行長水平段水平井軌跡設(shè)計時，設(shè)計人員要考慮的第一個問題就是如何降低施工的摩阻和施工扭矩。而在現(xiàn)場進(jìn)行軌跡控制中，如果未應(yīng)用先進(jìn)的工具，那么較高的摩阻與扭矩也會使鉆壓消耗在井壁上，難以傳遞到鉆頭，而使井眼定向的機(jī)械鉆速特別低，也不利于井眼軌跡的控制。

為解決長水平段水平井施工中的摩阻與施工扭矩大的難題，需要在設(shè)計時進(jìn)行系統(tǒng)考慮。首先在進(jìn)行長水平段水平井設(shè)計時，設(shè)計人員要進(jìn)行綜合考慮，應(yīng)用水平井設(shè)計與施工軟件對不同的井眼軌道類型、不同的造斜點(diǎn)和造斜率進(jìn)行數(shù)值模擬，看哪種施工摩阻與扭矩最小，就應(yīng)該使用哪種井眼軌道類型和造斜率。其次在長水平段水平井施工過程中，井眼軌跡的控制人員要根據(jù)設(shè)計的基本情況去優(yōu)選造斜工具與儀器，然后按照設(shè)計要求，按照“少定多轉(zhuǎn)、勤調(diào)少調(diào)”的原則進(jìn)行井眼軌跡的控制，避免井眼軌跡大起大落，使井眼軌跡不平滑，從而造成施工的摩阻與扭矩都增大。

2.2 施工摩阻與施工扭矩大的問題及對策

隨著長水平段水平井施工的持續(xù)，必然要使鉆具與井壁之間的接觸面積逐漸增加，這樣就會增加施工摩阻與施工扭矩，同時由于鉆井液性能不太優(yōu)良，在長水平段水平井的井眼底邊就會形成巖屑床，一旦形成了巖屑床，將會使井眼變小，增加施工摩擦阻力與施工扭矩。

為了降低施工難度，讓長水平段水平井的施工摩擦阻力和施工扭矩降低到可以接受的范圍，除了在工程設(shè)計時進(jìn)行優(yōu)化考慮外，還要在鉆井施工中進(jìn)行以下幾方面的嘗試。第一是把全井的非斜坡鉆桿都更換成18°斜坡鉆桿，以便降低鉆桿接箍與井壁之間的摩擦阻力，這樣能夠降低整個鉆具組合在井眼中的施工摩擦阻力和施工扭矩。第二是簡化鉆具，應(yīng)用倒裝鉆具組合。首先是將鉆鋌應(yīng)用加重鉆桿來進(jìn)行代替比較重的鉆鋌，降低與井壁的接觸面積。其次是將重量大的鉆具放置在造斜點(diǎn)之上，這樣更有利于鉆壓的傳遞，同時也能夠降低施工的摩擦阻力與施工扭矩。第三是應(yīng)用性能優(yōu)良、潤滑性好、摩阻系數(shù)小的鉆井液體系，例如油基鉆井液體系，最大限度地降低鉆具組合與套管之間、與井壁之間的摩擦系數(shù)，從而使整個施工的摩擦阻力和施工扭矩降下來。第四是利用先進(jìn)的軟件對待鉆施工的井段進(jìn)行摩阻與施工扭矩的預(yù)測，發(fā)現(xiàn)超出范圍，及時采取措施，加大鉆井液潤滑性，降低施工摩阻與施工扭矩。

2.3 施工中巖屑床清除對策

在長水平段水平井施工中，鉆具由于長距離躺在下井壁上，必然要在下井壁形成巖屑床，因此就會早起下鉆阻卡。為了有效地解決這一問題，首先是調(diào)整好鉆井液性能，使其具有非常好的攜帶與懸浮巖屑的能力；其次是保證鉆井排量，使巖屑及時返出地面；第三是利用高轉(zhuǎn)速的攪動作用攜帶巖屑；第四是及時進(jìn)行短起下鉆，起鉆倒劃眼起鉆破壞巖屑床，下鉆分段循環(huán)，保證破壞的巖屑床及時返出地面。

2.4 施工井壁失穩(wěn)問題與對策

長水平段水平井施工中井眼受力情況會發(fā)生一些變化，而且比較復(fù)雜，因此也就容易出現(xiàn)井壁不夠穩(wěn)定的問題。要使長水平段水平井的井壁達(dá)到穩(wěn)定，不坍塌掉塊，一是要保證鉆井液的密度能夠平衡地層的坍塌壓力，從力學(xué)上使井壁趨于穩(wěn)定；二是要控制好鉆井液的失水，避免因鉆井液失水過多而使井壁膨脹疏松，從而引起坍塌掉塊；三是無論是在起鉆過程中還是在進(jìn)行下鉆過程中，操作人員都要控制好起下的速度，避免井筒內(nèi)產(chǎn)生大的壓力激動，或者抽吸壓力，保證井壁穩(wěn)定。

3 結(jié)束語

盡管長水平段水平井在設(shè)計和施工中存在很多難點(diǎn)，但長水平段水平井能夠提高單井產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，目前各油田都在大力研究長水平段水平井的鉆井問題，并已取得了一定進(jìn)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，長水平段水平鉆井技術(shù)必然會得到更大發(fā)展，各種施工難題將一一被解決。

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