水平井施工常見問題及其解決方案研究

張全盛

（河南省煤田地質(zhì)局四隊，鄭州450000）

1 引言

隨著油氣勘探以及鉆井作業(yè)不斷發(fā)展，我國長水平、段水平井數(shù)量不斷增加，這主要是因為該種類型油氣井能有效提高油氣開采效率和油氣開采量，這對于油氣田單位發(fā)展十分關鍵。由此可見，在未來一段時間內(nèi)，該種類型油氣井仍然具有很大發(fā)展空間。但在該種類型油氣井鉆井作業(yè)過程中會出現(xiàn)各種類型的難點問題，如果這些難點問題無法被解決，則該種類型油氣井發(fā)展將會受到很大的阻礙，同時，也會給油田單位帶來一定的經(jīng)濟損失。

2 水平井的作業(yè)特點

水平井進行修井作業(yè)或大修作業(yè)施工過程中，長水平井段極易發(fā)生卡鉆事故，影響水平井作業(yè)施工順利進行。針對水平井水力沖砂作業(yè)及落物打撈作業(yè)施工項目，分析水平井出砂狀況，當油井水平井段發(fā)生出砂情況后，形成砂床，嚴重狀態(tài)甚至堵塞井眼，使水平井無法正常生產(chǎn)，通過水力沖砂作業(yè)施工，才能恢復水平井正常運行狀態(tài)。

水平井打撈作業(yè)難度系數(shù)非常大，水平井摩擦阻力方向和水平井眼走向影響到落物打撈工具下井，對水平井進行循環(huán)洗井，為落物打撈奠定基礎。同時，設計最佳打撈工藝技術(shù)措施，提高水平井落物打撈成功率，保證水平井作業(yè)施工順利進行，更好地完成水平井作業(yè)施工任務。

3 水平井鉆井技術(shù)難點分析

3.1 套管下放困難

與其他類型的油氣井相比，該種類型油氣井內(nèi)水平段的長度相對較長，且在井下部分位置處斜度相對較大，在進行套管下放作業(yè)的過程中，套管將會受到井壁給予的重大應力，使得套管下放過程中受到的摩擦力不斷增加，套管下放的難度相對較大，此時進行鉆井完井作業(yè)的效率會受到很大的影響。由于套管下放的難度相對較大，同時，套管下放過程中的程序相對較多，因此，我國僅在小深度的井內(nèi)進行了套管下放作業(yè)，如果油氣井的深度較大，則不采用下放套管的鉆井方式。

3.2 水泥漿存在的問題

在進行鉆井作業(yè)的過程中，套管自身就具有很大的重量，受到該因素的影響，會使井下的水泥漿替代率受到非常大的影響。分析指出，套管下放過程中將會受到井壁給予的重大應力，受到該應力的影響，還會使水泥漿受到進一步的影響。在長水平段水平井的鉆井作業(yè)過程中，鉆柱上下將會產(chǎn)生一個環(huán)形的空間，該空間內(nèi)會存在較大的壓差，在壓差的作用下，水泥漿將會產(chǎn)生嚴重的替代問題，進而使其含砂量不斷升高，流動阻力不斷提高，使水泥漿出現(xiàn)問題。同時，在使用水泥漿的過程中，一般會加入一定的原油使水泥漿的流動性得到提升，但如果加入的原油量不合理，此時水泥漿凝結(jié)之后會出現(xiàn)大量的縫隙，進而使水泥漿的質(zhì)量出現(xiàn)問題。

4 水平井施工優(yōu)化措施

4.1 水平井技術(shù)在現(xiàn)場的實際應用

水平井技術(shù)最先興起于國外，對技術(shù)要求較高，20世紀40年代，國外水平井技術(shù)就已經(jīng)在油氣田開發(fā)中取得廣泛的應用。在傳入我國之后也得到各個研究單位的廣泛重視，20世紀60年代中期，我國成功在四川盆地打出一口水平井，水平井技術(shù)得到初步應用。在20世紀80年代，由于國內(nèi)技術(shù)交流日益頻繁，我國相關技術(shù)也同時得到極大提升，針對我國獨特的地質(zhì)情況與原油需求量大、油氣藏資源儲量不足的情況，水平井技術(shù)在我國各地得到了廣泛應用。在目前，水平井技術(shù)通常在湖泊、海洋鉆井中得以發(fā)揮用武之地，并在沙漠、戈壁等不利于鉆井地區(qū)也得到最大程度的應用。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，水平井產(chǎn)量較高，常常可以達到普通直井產(chǎn)量數(shù)倍之多，經(jīng)濟收益較多。隨著我國油氣藏資源持續(xù)開發(fā)，我國油氣藏優(yōu)質(zhì)資源逐漸變少，水平井鉆井技術(shù)在面對地理條件惡劣地區(qū)采收優(yōu)勢逐漸凸顯，即使這樣，也需要具體到某一特定工區(qū)進行討論。雖然水平井技術(shù)在油田采收中獲得了廣泛的應用，但同時也需要結(jié)合相關經(jīng)濟技術(shù)對比來確定工藝。

4.2 進一步提高鉆井作業(yè)的設計水平

針對該種類型油氣井在鉆井作業(yè)過程中存在眾多難點問題，同時，結(jié)合該種類型油氣井特點，工作人員必須提高鉆井作業(yè)設計水平，從設計角度出發(fā)，使套管受到的井壁壓力降低，進而使下套管難度大問題得到解決。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，鉆井作業(yè)中存在眾多問題基本都和套管受到應力較大存在一定關系，因此，如果套管受到應力可以得到緩解，則其他類型的問題就可以得到一定程度的解決。在進行鉆井作業(yè)設計過程中，還需要對鉆井軌跡進行一定優(yōu)化，對鉆井液進行合理配置，通過該種優(yōu)化設計措施共同實施方式，使鉆井作業(yè)過程中難點問題得以解決【1】。

4.3 水平井固井技術(shù)

4.3.1 井眼凈化

為確保套管能夠順利到達井下位置就需要做好井眼凈化工作。套管下放之前需要根據(jù)有關規(guī)定組織生產(chǎn)，要嚴格控制通井作業(yè)內(nèi)容和部分水平井造斜段、水平井段以及阻卡井段要使用劃、沖一類方法確保水平井井眼足夠通暢。除此之外，這種做法還能夠破壞井下堆積巖屑床。在鉆頭到達井底之后要盡量增加鉆井液循環(huán)力度，以免振動篩出現(xiàn)砂子這種物質(zhì)。要確保井底碎屑能夠被鉆井液運送到地表。對于水平井大斜度和水平段，可以用下放塑料球方法，通過這種手段控制套管摩擦阻力。

4.3.2 套管設計

1）彎曲半徑。通常來說，水平井造斜段井眼曲率非常高，為保障下管順利就需要精準精算彎曲半徑，確保彎曲半徑小于井眼彎曲情況，確保套管下放順利。

2）阻力監(jiān)測。鉆井過程中套管下放會受到彎曲井段局部阻力帶來的井壁、套管摩擦力。水平井全角變化對于局部阻力影響十分明顯。全角變化受水平井經(jīng)驗影響。套管下放過程需要考慮和井壁的摩擦系數(shù)問題。摩擦系數(shù)計算十分復雜，屬于綜合性系數(shù)。一定要經(jīng)過測試、對比與分析后判斷摩擦系數(shù)，不斷修正與調(diào)整，保障準確性，確保套管下放順利。

4.4 固井水泥漿

4.4.1 優(yōu)選泥漿

為保障工程質(zhì)量在實踐中需要用到高質(zhì)量水泥漿。所用的水泥漿需要具備下述條件。

1）要確保水泥漿具備足夠頂替效果，水泥漿流動度要大于22cm。

2）要有效控制水泥漿析水問題發(fā)生，以此保障水泥漿密度足夠穩(wěn)定。

3）為進一步提升水平井作業(yè)安全性，防止施工中出現(xiàn)油入侵、氣入侵、水入侵一類現(xiàn)象發(fā)生，要嚴格控制水泥漿稠化時間，保障其一直穩(wěn)定與合理。

4.4.2 泥漿性能控制

為確保水平井固井質(zhì)量滿足使用要求，需要做好水泥漿固相含量控制。當然，該環(huán)節(jié)也是為了能夠有效解決水泥漿失水問題。具體方法是在水泥漿中加入晶體微膨脹劑，該材料可以有效應對泥漿收縮問題，讓泥漿微微膨脹，提高泥漿膠結(jié)質(zhì)量。這樣水泥漿就可以很好地封堵地層。

5 結(jié)語

總之，水平井鉆井提速技術(shù)在具體石油開采中有十分重要的作用，通過水平井鉆井提速技術(shù)可以有效提高石油資源開采效率，節(jié)約施工成本，更好地保護生態(tài)環(huán)境，促進我國石油行業(yè)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。