大位移水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)及策略

朱玉磊 (中海石油 (中國) 有限公司天津分公司，天津 300451)

0 引言

油氣資源是我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中非常重要的能源。目前，我國很多油氣田的開采都已經(jīng)到了后期開發(fā)階段，石油開采量很低，開采難度較大，開采效率不高，從而影響石油開采水平的提高。大位移水平井鉆井技術(shù)是推動石油產(chǎn)量提升的重要方式或者途徑，其對我國油氣資源的開采非常有利。在應(yīng)用大位移水平井鉆井技術(shù)時，影響其鉆井效果的因素有很多，且在該技術(shù)應(yīng)用過程中也會遇到很多的難點(diǎn)或者問題，加強(qiáng)對大位移水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)的分析與策略的創(chuàng)新，對促進(jìn)我國原油行業(yè)的快速發(fā)展非常有利。

1 分析大位移水平井鉆井技術(shù)的實(shí)際難點(diǎn)與問題

大位移水平井鉆井技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中會遇到鉆具斷裂、坍塌、井眼軌跡控制難度較大、井下事故頻發(fā)等問題，這些問題或者難點(diǎn)都是影響大位移水平井鉆井效果與水平提升的重要因素。下面對大位移水平井鉆井技術(shù)的實(shí)際難點(diǎn)與問題展開探究與分析：

1.1 鉆具斷裂問題較為常見

大位移水平井鉆井技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于靶心的深度相對不深，再加上鉆具本身的重量也比較輕，因此，鉆具對于壁面所產(chǎn)生的摩擦阻力很難克服，那么就容易導(dǎo)致鉆具斷裂問題的發(fā)生。與此同時，大位移水平井鉆井的井下結(jié)構(gòu)并不規(guī)則，其復(fù)雜性較強(qiáng)，經(jīng)過頻繁地起鉆與下鉆作業(yè)，容易導(dǎo)致鉆具出現(xiàn)斷裂，如果鉆具一旦發(fā)生斷裂問題，就會影響鉆井效率的提升，嚴(yán)重可導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，對于原油開采工作的高效開展非常不利[1]。

1.2 坍塌率較高

應(yīng)用大位移水平井鉆井技術(shù)來進(jìn)行鉆井作業(yè)時，必須在地層中開展定向造斜作業(yè)，而這種作業(yè)容易破壞地層的土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)而誘發(fā)坍塌問題或者事故。我國很多油氣資源開采區(qū)塊的土壤都比較疏松，在疏松區(qū)塊的坍塌率較高。坍塌的范圍較小會直接影響鉆井作業(yè)效率，如果坍塌的范圍較大，那么可能會直接誘發(fā)安全事故，導(dǎo)致鉆井作業(yè)無法正常開展與進(jìn)行。

1.3 控制鉆井作業(yè)軌跡的難度較高

在大位移水平井鉆井作業(yè)時，鑒于水平段的長度很長，在實(shí)際作業(yè)時需要導(dǎo)向鉆井來輔助作業(yè)，鉆具會承受很大的摩阻力，那么在鉆井作業(yè)軌跡控制方面會存在很大的難度，其精準(zhǔn)性也不足。特別是在地層變化很大的范圍或者區(qū)域很容易出現(xiàn)鉆井軌跡偏離的問題，那么其會增加鉆井作業(yè)的難度，對于油氣資源開采效率的提升產(chǎn)生非常大的影響。

1.4 頻發(fā)的井下事故

巖屑床在大位移水平井鉆井作業(yè)中的作用與影響很大，其會影響鉆速，使鉆速降低。與此同時，如果鉆具的扭矩加大，會存在鉆具斷裂的可能性，也容易誘發(fā)鉆井安全事故，增加鉆井、完井作業(yè)的難度，影響鉆井作業(yè)工作的更好、更持續(xù)開展。

2 大位移水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)的優(yōu)化方略探究

面對當(dāng)前大位移水平井鉆井技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)與問題，在優(yōu)化大位移水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)的過程中，可以從控制井眼軌跡著手，不斷推動大位移水平井鉆井工作更好開展與進(jìn)行。下面對大位移水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)優(yōu)化策略與方法展開探究與討論：

2.1 精準(zhǔn)控制井眼軌跡

大位移水平井鉆井時，由于地層的上部土層比較松軟，地層的跨度大，其會降低地層的造斜能力，同時由于其設(shè)計的垂深比較淺，還有很多條件和因素影響與制約，其會增加造斜作業(yè)的難度，容易出現(xiàn)井眼軌道增斜問題。為了能夠更好地控制這一問題，使得井眼軌跡的跨度數(shù)值過高問題得到有效規(guī)避，促進(jìn)鉆井工作的更好開展，重視加重鉆桿設(shè)備位置定位地點(diǎn)的準(zhǔn)確調(diào)整，增強(qiáng)鉆頭的鉆壓壓力，最大化地降低造斜速度，使得鉆頭的鉆進(jìn)速度得到更好提升，防止鉆壓未及時傳導(dǎo)鉆頭上的問題發(fā)生。同時在大位移水平井鉆井時，要結(jié)合地層中井斜的實(shí)際情況與變化問題，實(shí)時地調(diào)整鉆具的位置，便于鉆具壓力有效傳輸?shù)姐@頭，促進(jìn)鉆井速度加快，還能夠最大化地防止鉆具斷裂問題發(fā)生。與此同時，在鉆井作業(yè)時，鉆井施工人員要實(shí)時監(jiān)控扭矩、泵壓等參數(shù)，如果參數(shù)有異常問題出現(xiàn)，必須要及時采取措施和方法，如鉆具位置的調(diào)整與改變，鉆具壓力的調(diào)整等等。此外，單個桿柱鉆井完后，要三次對井眼進(jìn)行劃眼操作，使得井眼能夠保持在平滑的狀態(tài)，而在劃眼時，要及時地清理巖石碎屑，防止碎屑影響鉆井工作的正常開展，保障大位移水平井鉆井工作的高效開展與進(jìn)行[2]。

此外，由于在設(shè)計大位移水平井的穩(wěn)斜段與造斜段時存在很大的困難，鉆壓的傳遞也存在困難，使得井眼的軌跡控制存在很大的困難。在精準(zhǔn)控制其軌跡時，要對造斜點(diǎn)進(jìn)行合理選擇與優(yōu)化，要選擇巖層比較穩(wěn)定、成巖性好的地層作為造斜點(diǎn)，這樣能夠?qū)鄣姆€(wěn)定性進(jìn)行保障，還能夠促進(jìn)造斜工作更好實(shí)現(xiàn)。同時重視造斜段類型的優(yōu)化，多選擇圓弧形的造斜段類型，其能夠促進(jìn)摩阻扭矩的降低，降低套管磨損的程度。在鉆具組合方面也要進(jìn)行優(yōu)化，選擇利于造斜、加壓、軌跡精準(zhǔn)控制的鉆具組合，且大位移水平井鉆進(jìn)工作時，要將滑動鉆進(jìn)與復(fù)合鉆進(jìn)展開有效融合，堅持多旋轉(zhuǎn)、少滑動以及勤調(diào)整、微調(diào)整等原則與方法，使得井眼更加規(guī)則化，井壁更加穩(wěn)定化，增強(qiáng)井眼軌跡控制的實(shí)效性。

2.2 鉆井泥漿質(zhì)量的優(yōu)化與提升

從大位移水平井鉆井工作角度來分析，鉆井泥漿對鉆井效率與鉆井質(zhì)量的提升影響很大。鉆井泥漿能夠?qū)⒌貙又械纳笆w粒有效地帶出地面，有效防止這些砂石顆粒影響鉆具的正常作業(yè)，同時鉆井泥漿還能夠潤滑鉆具，提升鉆井作業(yè)的效率。為了能夠優(yōu)化與提升鉆井泥漿的質(zhì)量，石油開采企業(yè)或者單位要結(jié)合自身的實(shí)際生產(chǎn)需求，合理地對鉆井泥漿進(jìn)行配比，可以經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)來優(yōu)化最佳泥漿配比，保證鉆井泥漿符合鉆井作業(yè)企業(yè)的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)與要求。同時油田企業(yè)也可以加大必要的資金投入，專注于研發(fā)可以應(yīng)用到大位移水平井鉆井作業(yè)的泥漿，幫助鉆井作業(yè)中的多種問題得以有效解決。

2.3 強(qiáng)化井眼凈化工作

在實(shí)施鉆井作業(yè)時，為了能夠促進(jìn)鉆井泥漿排量能夠?qū)︺@井作業(yè)需求進(jìn)行更好地滿足，可以應(yīng)用大排量的循環(huán)設(shè)備來進(jìn)行輔助，強(qiáng)化對井眼的凈化工作，提高鉆井作業(yè)過程中所需的攜巖施工環(huán)空返速的硬性需求。同時以此為基礎(chǔ)來優(yōu)化相關(guān)固控設(shè)備的性能，使其設(shè)備作用得以更好地發(fā)揮與詮釋出來，更好地清除鉆井液中的有害固相物質(zhì)，減少其含沙量，促進(jìn)鉆井液的性能指標(biāo)得到有效優(yōu)化，提升鉆井作業(yè)的實(shí)際效率與水平。

2.4 優(yōu)化鉆具摩阻扭矩大的問題

在大位移水平井井段作業(yè)時，鉆具和井壁之間容易產(chǎn)生較大的摩擦阻力，其主要是由軸向摩擦扭矩與軸向摩擦阻力構(gòu)成的。而由于鉆進(jìn)管柱具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，容易和井壁的底部產(chǎn)生接觸，鉆具和井壁底部巖屑之間產(chǎn)生摩擦與作用，固相含量較高的鉆井液中有細(xì)小的巖屑混入，會降低其潤滑的效果，這些都是影響鉆具作用發(fā)揮的重要因素。同時水平段長、井壁較差的穩(wěn)定性，容易有卡鉆問題發(fā)生，使得鉆具在上提、下放過程中會出現(xiàn)困難，壓力承擔(dān)的較大，加壓存在很大的困難。鑒于此，在長水平井段施工時，強(qiáng)化對鉆井摩擦阻力問題的預(yù)測，并對其產(chǎn)生原因進(jìn)行深入剖析，力爭使摩阻扭矩困難降低，可以應(yīng)用斜坡鉆桿來進(jìn)行問題優(yōu)化[3]。

2.5 優(yōu)化套管嚴(yán)重偏心問題

套管在自身重力的影響下，容易與井壁的下側(cè)靠近，導(dǎo)致套管出現(xiàn)偏心的問題，使得巖屑攜帶與注水泥驅(qū)替的效果受到嚴(yán)重影響，加劇套管磨損的程度。在國際上對套管偏心有個不成文的規(guī)定就是套管偏心的程度不要超過33%.為了能夠更好地解決套管偏心的問題，運(yùn)用套管扶正器是一種非常有效的途徑。將套管扶正器安裝到套管上即可解決這一問題。為了能夠促進(jìn)井眼質(zhì)量得到更好提升，重視井徑急劇變化以及不規(guī)則井眼問題的規(guī)避，對于提升井眼質(zhì)量非常有利。在開展扶正器安裝工作時，要先對井況進(jìn)行全面了解，并從鉆井作業(yè)的實(shí)際情況與具體的施工條件出發(fā)，選擇安裝扶正器的最優(yōu)化的間距，最大化地減小套管扶正器所受側(cè)向合力，促進(jìn)其扶正效果得到有效提升，提高其套管居中程度與水平。與此同時，在套管扶正器類型的選擇上，要盡量選擇套管扶正器彈性比例較高的扶正器，最大化地保障其扶正效果，并對扶正器安裝位置的合理性進(jìn)行核對與校驗(yàn)，優(yōu)化與解決嚴(yán)重偏心的問題，推動大位移水平井鉆井作業(yè)得以更好開展與進(jìn)行。

3 結(jié)語

綜上所述，在大位移水平井鉆井工作開展過程中容易出現(xiàn)很多技術(shù)難點(diǎn)或者問題，如井眼軌跡的控制難度較高、鉆具的斷裂程度較高、井下安全事故、坍塌事故等的頻發(fā)，這些都是大位移水平井在鉆井工作中遇到的實(shí)際技術(shù)難題。為了能夠解決這些技術(shù)問題，從控制井眼軌跡、強(qiáng)化鉆井泥漿質(zhì)量、優(yōu)化鉆具摩阻扭矩大等問題，促進(jìn)大位移水平井鉆井水平與效率的更好提高。