大斜度定向井鉆井施工實踐與認(rèn)識

田文

摘要：我國油氣等自然資源儲量豐富，為了滿足我國社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)對油氣能源的需求，我國近些年正加大力度對鉆井施工進(jìn)行優(yōu)化。隨著鉆井施工技術(shù)水平的提高，常規(guī)定向井逐漸被大斜度井取代。然而，在大斜度井施工過程中，由于某些客觀原因，仍然會遇到困難。本文針對大斜度定向鉆井施工的難點進(jìn)行分析，并提出了大斜度定向鉆井施工的優(yōu)化方法，希望對我國大斜度定向鉆井技術(shù)水平的提高有所幫助。

關(guān)鍵詞：大斜度定向鉆井;施工;實踐

引言

我國科技快速發(fā)展，在能源開采方面的應(yīng)用也越來越廣泛。加上近些年我國主張可持續(xù)發(fā)展，加大力度對生態(tài)文明進(jìn)行建設(shè)，這使得社會各界對天然清潔能源的需求量有所增長。鑒于這種現(xiàn)狀，大斜度定向鉆井就成為了很多鉆井工程的首選技術(shù)。它經(jīng)濟、高效，能夠在很多復(fù)雜環(huán)境中實現(xiàn)開采，尤其在頁巖氣的開采方面能夠發(fā)揮較好的效果。我國地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，而頁巖氣儲層或在地質(zhì)年代久遠(yuǎn)的地層中，或者處在海陸相交的地層中。這些地層中頁巖氣分布狀態(tài)比較復(fù)雜，開采難度相對較大。通過實施大斜度定向鉆井就能在開采頁巖氣的過程中發(fā)揮很好的效果。但是，在實際應(yīng)用過程中，還是要克服一定的環(huán)境影響，對鉆井施工進(jìn)行優(yōu)化，提高開采效果。

1.優(yōu)化大斜度鉆井技術(shù)的重要性

我國頁巖氣的分布不夠均衡，很多頁巖氣處在海陸交接的地層中，給開采帶來了非常大的困難，還有一些頁巖氣處在西北丘陵地區(qū)和西南山區(qū)的地層中，無論是哪一種地質(zhì)環(huán)境，開采的難度都相當(dāng)大。所以，在進(jìn)行大斜度定向鉆井施工時，最優(yōu)的井位選擇會達(dá)到最優(yōu)的施工效果。對大斜度鉆井施工進(jìn)行優(yōu)化，能提高頁巖氣的開采產(chǎn)能，并且在一定程度上達(dá)到節(jié)約成本、創(chuàng)造更多經(jīng)濟效益的目的。在這一優(yōu)化過程中，施工人員需要對頁巖氣所在區(qū)域進(jìn)行周全的地質(zhì)條件、地層傾角、儲層品質(zhì)等的考察，形成數(shù)據(jù)報告，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)過往的鉆井施工經(jīng)驗，制定出更加科學(xué)的鉆井施工方案，并在方案中對井身結(jié)構(gòu)、鉆具組合、井眼軌跡等進(jìn)行優(yōu)化，以便讓開采工作的進(jìn)行更加順利。另外，在鉆井施工的過程中，如果能夠進(jìn)行良好的井眼凈化工作，合理選擇鉆井液，還能提高第一次鉆井的成功率，降低對鉆井設(shè)備的損傷。

2.大斜度定向鉆井施工的難點

2.1地表條件不佳

我國頁巖氣的儲層大都集中在南部陸海交接處，和西南山區(qū)。這種環(huán)境條件下，很多大型機械設(shè)備不能正常使用，工程車不能抵達(dá)施工現(xiàn)場。而且，這些環(huán)境中可供使用的井場通常較少，而且整體上分布比較分散，管理起來難度較大。在西南山區(qū)進(jìn)行開采時，山地鉆井如果不采用大斜度鉆井施工的模式，施工難度會大大提高，周期會大幅增加，后勤保障工作量將會成倍增加相應(yīng)的施工總成本也會大量增加，從而失去開發(fā)價值。

2.2地質(zhì)條件比較復(fù)雜

頁巖氣開采鉆井大都位于構(gòu)造區(qū)，地層的傾角大都集中在20度到50度之間，這種地層傾角相較于普通陸地鉆井傾角更大，這也在一定程度上增加了鉆井的難度，給鉆進(jìn)方位的選擇和誤差控制提出了更高的要求。

2.3鉆井成本過高

鉆井施工斜度較大，加上定向鉆進(jìn)時滑動鉆進(jìn)井眼質(zhì)量不佳，這些都在一定程度上增加了鉆井的整體難度，同時大大增加了鉆井的成本。而且為了避免傳統(tǒng)鉆井施工容易造成的巖屑床問題發(fā)生，通常還需要使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，這也增加了鉆井施工成本。

3.大斜度定向鉆井施工優(yōu)化的實踐

3.1控制好井眼軌跡，選擇更加科學(xué)的鉆具組合

在大斜度井中施工中，井眼的控制是非常關(guān)鍵的。如果井眼軌跡控制效果不理想，容易產(chǎn)生托壓現(xiàn)象，影響鉆井工程的順利進(jìn)行。為了解決這一問題，在鉆井施工過程中，要合理選擇鉆具的組合，盡量簡化鉆具，嚴(yán)格控制鉆鋌的數(shù)量，通過適量增加重鉆桿的數(shù)量來降低鉆具的剛性，減少鉆具和井壁的接觸面積，降低鉆具托壓和粘卡現(xiàn)象發(fā)生的風(fēng)險。

3.2做好井眼的清潔和維護(hù)工作，提高鉆井液攜巖能力

要想讓大斜度定向鉆井施工質(zhì)量得到保證，首先要通過科學(xué)的方法增加泥漿的攜砂能力。近年來，我國在進(jìn)行大斜度定向鉆井施工時，廣泛使用PDC鉆頭配接螺桿鉆具快速鉆進(jìn)技術(shù)，鉆速的大幅提高，而相應(yīng)的循環(huán)排量并沒有明顯的增大，這在一定程度上增加了井眼凈化工作的難度。在鉆井過程中，通常每鉆進(jìn)200-300m就需要進(jìn)行一次短起下鉆，也可以在鉆進(jìn)一段時間之后進(jìn)行一次短起下鉆，因為只有這樣，才能及時將附著在井壁上的巖屑返出地面，保證一定程度的井眼清潔，降低托壓產(chǎn)生的概率。另外，在鉆井設(shè)備可承受的范圍內(nèi)，應(yīng)適當(dāng)增加泵的排量，加快泥漿的返速，通過流態(tài)的變化將更多的巖屑帶出設(shè)備。另外，及時調(diào)整泥漿流變參數(shù)也能讓巖屑的排出時刻保持在較高的水平上。一般來說，泥漿的動塑比應(yīng)該維持在0.42-0.50之間，這樣鉆井液的巖屑攜帶效果最好，在施工過程中，一定要嚴(yán)格控制動塑比，盡可能提高巖屑排出的效率。

3.3提高鉆井液的潤滑性

鉆井液的潤滑效果對鉆井施工也會產(chǎn)生巨大的影響。施工現(xiàn)場的技術(shù)人員可以通過增加固態(tài)潤滑劑或液態(tài)的用量在達(dá)到潤滑性提高的目的，也可以選擇質(zhì)量更好的鉆井液，配合潤滑劑混合使用。在泥漿中增加磺化瀝青等物質(zhì)，形成的特殊泥餅會有效的降低泥餅產(chǎn)生托壓和粘卡現(xiàn)象發(fā)生的概率，達(dá)到提高潤滑性的效果。

3.4軌跡控制

由于地質(zhì)因素的不確定性，鉆進(jìn)過程中會遇到不同的地層變化、巖性變化等影響因素，實鉆井的軌跡受此影響也會會發(fā)生一定的變化。由于井下環(huán)境難以得到周全的勘測，使得井眼軌跡有可能產(chǎn)生提前和滯后的現(xiàn)象。對于應(yīng)用大斜度鉆井施工方法的井來說，從造斜點到目的層入靶點的設(shè)計垂深增量和水平位移增量是一定的，如果井眼的軌跡偏離預(yù)計軌道過大，必然會導(dǎo)致井眼的垂深增量和位移增量關(guān)系發(fā)生變化，影響鉆井的精確度。在當(dāng)前井斜角大于預(yù)算軌跡井斜角時，垂深相當(dāng)于被放大。然而，井斜角增加，會造成鉆頭著陸時的點位于預(yù)估點的上方;而當(dāng)井斜角小于計劃軌跡的井斜角時，垂深相當(dāng)于有所下降，這時，鉆頭著陸時的點會處于預(yù)計點的下方，這些都會導(dǎo)致最終“入窗”的失敗，嚴(yán)重的會導(dǎo)致填井事故。

3.5預(yù)防兩井碰撞

在大斜度鉆井施工過程中，有時會從多個方向協(xié)同鉆探，為了避免兩井發(fā)生碰撞，鉆探施工人員需要對鉆探工作預(yù)先做好準(zhǔn)確的測量。首先，下鉆前，施工人員需要對螺桿角差進(jìn)行精確測量。其次，還要在地面利用儀器設(shè)備進(jìn)行測量，測量內(nèi)容包括探管、脈沖器等，確保各種參數(shù)和設(shè)計保持一致。一般來說，為了測量的準(zhǔn)確，每30米應(yīng)進(jìn)行一次斜測，并繪制防碰圖，根據(jù)防碰圖對100米之后的靜壓軌跡做出準(zhǔn)確預(yù)測，并通過監(jiān)控對軌跡進(jìn)行嚴(yán)格控制。當(dāng)兩口井過于靠近、有發(fā)生碰撞的可能時，更要增加監(jiān)測的密度，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整鉆井參數(shù)?？偟膩碚f，預(yù)防兩井碰撞要做到“四個一”：測一點、算一點、防碰圖上畫一點、軌跡預(yù)算100米以上。并提前掌握臨近所有已鉆井及待鉆井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行防碰掃描?，F(xiàn)場的施工人員一定要實時提醒自己遵守這“四個一”的原則，防止兩井發(fā)生碰撞，造成不可挽回的后果。

結(jié)束語

大斜度定向鉆井施工經(jīng)過多年的發(fā)展，在我國頁巖氣開采領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟。不過，在實際施工的過程中，環(huán)境因素等對施工會產(chǎn)生影響，還需要施工人員對施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的把控。本文針對大斜度定向鉆井施工進(jìn)行了分析，并提出了在施工過程中的注意事項，希望對廣大鉆井施工和管理人員有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]周華安. 大斜度井防粘卡超高密度鉆井液[J]. 石油鉆采工藝，1990（06）：31-39.

[2]陳忠實. 大斜度井安全鉆井技術(shù)[J]. 鉆采工藝，1991（04）：9-15+73.

中海油田服務(wù)股份有限公司 天津 300450