提高水平井鉆井提速技術(shù)措施

張繼宏

（新疆克拉瑪依鉆井公司南緣項(xiàng)目部，新疆克拉瑪依 834009）

水平井鉆井技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展了十幾年，如今技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，特別是近3年，水平井鉆井技術(shù)已經(jīng)達(dá)到全球鉆井技術(shù)的領(lǐng)先水平。由于近年來(lái)全球油氣能源總量消耗嚴(yán)重，能源供求不足，全球?qū)τ谫Y源的開(kāi)發(fā)利用以及相關(guān)開(kāi)采技術(shù)都十分重視。目前，水平井鉆井技術(shù)已經(jīng)廣泛被應(yīng)用各個(gè)地區(qū)、各種規(guī)模石油資源開(kāi)采工程中，并且隨著水平#鉆#技術(shù)的不斷提高，為石油開(kāi)發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持，促進(jìn)了油氣高效、清潔開(kāi)發(fā)。

1 水平井鉆井提速的重要意義

1.1 水平井鉆井提速技術(shù)的概述

水平井是一種特殊類型的定向井，水平井鉆井技術(shù)是利用特殊的井底動(dòng)力工具與隨鉆測(cè)量?jī)x，鉆成90°左右的斜井角，且保持相同角度鉆進(jìn)一定長(zhǎng)度井段的定向鉆井技術(shù)，而水平井鉆井提速技術(shù)是在水平井鉆井技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的。水平井鉆井技術(shù)可以有效增加泄油面積以及單井石油產(chǎn)量，同時(shí)石油開(kāi)采中有效減少直井鉆井，避免油田儲(chǔ)層受到破壞，極大提高了經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 水平井鉆井提速作用

在石油資源開(kāi)采過(guò)程中往往地形、地質(zhì)都比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漫井現(xiàn)象，給石油開(kāi)采工作造成不利的影響。水平井鉆井提速技術(shù)的應(yīng)用可以更好地應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜情況地質(zhì)，能夠掌控油氣井流體特征，減少井控難度，促進(jìn)石油資源的開(kāi)采。另外，通過(guò)水平井鉆井提速技術(shù)的應(yīng)用，可以選擇更合適鉆具，鉆井參數(shù)更加科學(xué)合理化，從而進(jìn)一步地掌握開(kāi)采區(qū)儲(chǔ)層具體特征，精準(zhǔn)鉆探位置。

總之，水平井鉆井提速技術(shù)可以通過(guò)科學(xué)合理的判斷，分析出鉆井每個(gè)環(huán)節(jié)中各個(gè)成本損耗的成因，有效降低成本的同時(shí)降低了施工過(guò)程中的安全隱患，在很大程度上提高了鉆井速度與質(zhì)量，提升了環(huán)境效益，為以后水平井鉆井技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 工程概況

2.1 項(xiàng)目介紹

本工程主定向鉆穿越長(zhǎng)度為2120m，穿越管道為Φ406.4×12.7mm X60Q 無(wú)縫鋼管，設(shè)計(jì)壓力10MPa。相對(duì)入土點(diǎn)最大埋深55m，穿越水平段設(shè)計(jì)管底高程為-28.0m，穿越層位為中風(fēng)化泥質(zhì)、砂質(zhì)板巖。

2.2 工程特點(diǎn)

（1）巖石硬度大，裂隙發(fā)育，地層復(fù)雜。根據(jù)結(jié)果顯示，穿越巖石平均硬度達(dá)到60MPa，且石英含量高，巖體的可鉆性等級(jí)Ⅵ～Ⅶ級(jí)，巖層研磨性很強(qiáng)，對(duì)鉆頭磨損嚴(yán)重。

（2）本工程穿越距離長(zhǎng)，穿越實(shí)際長(zhǎng)度2120m，是國(guó)內(nèi)水平定向鉆穿越巖石層距離較長(zhǎng)的工程，穿越巖石層距離達(dá)1900m。

（3）施工工期受汛期影響，必須在一個(gè)非汛期內(nèi)（10月至來(lái)年5月）完成，對(duì)施工工藝、施工效率提出較高要求。

（4）由于地層裂隙、破碎發(fā)育，鉆屑顆粒大、數(shù)量多，為保證泥漿盡可能多的攜帶孔內(nèi)鉆屑，防止形成鉆屑床，進(jìn)而造成鉆具卡鉆等井下事故，對(duì)泥漿性能要求較高。

3 水平井鉆井提速技術(shù)應(yīng)用

3.1 井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

在水平井鉆井中對(duì)井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分重要的。首先根據(jù)地質(zhì)實(shí)際情況，結(jié)合鉆井投入設(shè)計(jì)合理的靶前距、造斜點(diǎn)和造斜率等參數(shù)；其次，地質(zhì)設(shè)計(jì)也要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)合理設(shè)計(jì)，在井眼軌道設(shè)計(jì)中要分析鉆井液體系、摩阻大小、鉆具重量等多種因素；最后，結(jié)合相鄰的井眼情況，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 采用助推套管，使推力和扭矩有效傳遞

水平定向鉆井導(dǎo)向孔施工中，因鉆桿的韌性，鉆機(jī)推力在大于20t后就容易發(fā)生彎曲，特別是在長(zhǎng)度超過(guò)1200m后，鉆機(jī)的推力難以傳遞至鉆頭，造成進(jìn)尺緩慢。為保證導(dǎo)向孔以及正向（推）擴(kuò)孔推力和扭矩的有效傳遞至最前端的鉆頭或擴(kuò)孔器處，需在兩側(cè)軟地層，夯入Φ508×10mm的套管，隔離鉆桿與軟地層，減少鉆桿因地層承載力不夠?qū)е裸@桿彎曲，減少推力損耗，使推力傳遞順暢；另外，控制鉆桿的彎曲量在最小范圍內(nèi)，減少鉆桿彎曲，防止鉆桿折斷。

3.3 摸索調(diào)整泥漿配方，提高泥漿長(zhǎng)距離攜帶能力

由于超長(zhǎng)距離巖石穿越，單邊泥漿攜帶能力超過(guò)1500m，2m3/min的泥漿排量，所以采用大牙輪、大鉆頭，而切削下的巖屑顆粒就更大，結(jié)合地勘情況，可能最大有10cm的巖屑顆粒。因此，在現(xiàn)有成熟泥漿性能上，并聯(lián)泥漿泵，加大泥漿排量，提高泥漿性能，比如流動(dòng)性、結(jié)構(gòu)、動(dòng)塑比等，盡可能多地?cái)y帶巖屑。

另外巖屑的攜帶，可以通過(guò)工藝流程，退擴(kuò)孔器、推鉆桿過(guò)程中或是增加清孔特別方案等，即只要往洞中注漿的機(jī)會(huì)，就可以考慮通過(guò)泥漿攜帶巖屑。

根據(jù)地層的變化，適當(dāng)調(diào)整泥漿的性能，全鉆進(jìn)過(guò)程中，泥漿的攜帶性能都較好，未出現(xiàn)鉆屑堆積、卡鉆以及扭矩異常大的現(xiàn)象。

4 水平井鉆井提速技術(shù)有效措施

4.1 綜合分析地質(zhì)環(huán)境

具體分析水平井地質(zhì)環(huán)境，在水平井鉆井施工之前必須要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境進(jìn)行合理的分析，以提升水平井鉆井速度。比如，加強(qiáng)鉆井區(qū)土地地質(zhì)系數(shù)分析，詳細(xì)描述出地應(yīng)力和巖石的硬度以及分布情況；加強(qiáng)水平井井壁穩(wěn)定性分析，確保水平井井壁穩(wěn)定性，保證鉆井施工順利開(kāi)展。

4.2 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)

在實(shí)際施工當(dāng)中，水平井井身結(jié)構(gòu)對(duì)鉆井周期有很大的影響，水平井每多下一層套管，工期就會(huì)相應(yīng)延長(zhǎng)。所以，在水平井鉆井施工中合理優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)可以有效提高鉆井速度。

4.3 加強(qiáng)新科術(shù)應(yīng)用，優(yōu)化鉆頭選型技術(shù)

在水平井鉆井施工中，只有不斷吸收并應(yīng)用新技術(shù)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)才能有效提高水平井鉆井速度。同時(shí)，還需要對(duì)鉆井參數(shù)以及鉆具型號(hào)、功能等進(jìn)行合理配置，比如，在對(duì)中硬底層鉆井施工中可以用牙輪鉆頭；在軟地層油田中，可以用刮刀鉆頭進(jìn)行操作，從而提升水平井鉆井速度。

4.4 做好各項(xiàng)管理工作

在油氣開(kāi)采施工過(guò)程當(dāng)中必須加強(qiáng)各項(xiàng)工作的管理力度，強(qiáng)化各個(gè)部門的協(xié)作能力。首先，加強(qiáng)人力資源配置，按照定員編制要求合理分配工作人員，并全面核實(shí)各個(gè)部門、各種設(shè)備配置情況；其次，加強(qiáng)各個(gè)部門監(jiān)查力度，對(duì)于施工中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，高效的處理好，確保量化工作的順利開(kāi)展；最后，做好各種機(jī)械設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)工作，最大程度減少施工中因設(shè)備出現(xiàn)故障對(duì)施工帶來(lái)的不利影響。

4.5 做好環(huán)境保護(hù)工作

在施工過(guò)程中要加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)工作，加大員工安全環(huán)保知識(shí)培訓(xùn)力度，著重強(qiáng)調(diào)鉆井施工中安全環(huán)保意識(shí)，切實(shí)在施工中所有工作人員人身安全和當(dāng)?shù)丨h(huán)境得到保護(hù)。施工之前所有施工人員必須經(jīng)過(guò)安全教育培訓(xùn)，合格以后方可上崗，施工現(xiàn)場(chǎng)安排專人統(tǒng)一指揮機(jī)械設(shè)備操作，并對(duì)機(jī)械設(shè)備定期檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處理；為了保護(hù)和改善施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，防止由于施工造成的作業(yè)污染，鉆井過(guò)程中廢水、廢油以及生活污水按有關(guān)要求進(jìn)行處理，不得直接排施。廢油、廢水采取隔油池等有效措施加以處理后循環(huán)再利用，以免污染周圍環(huán)境。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，水平井鉆井提速技術(shù)在具體石油開(kāi)采中有十分重要的作用，通過(guò)水平井鉆井提速技術(shù)可以有效提高石油資源開(kāi)采效率，節(jié)約施工成本，更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)我國(guó)石油行業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。今后，隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，鉆進(jìn)提速技術(shù)會(huì)更加完善，水平井鉆井提速技術(shù)應(yīng)用范圍會(huì)更加廣泛。