深層小井眼側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)實(shí)踐分析

郭彥麟

摘要：伴隨科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，諸多新型技術(shù)如雨后春筍般出現(xiàn)，其中，深層小井眼側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)便是具有一定代表性的技術(shù)之一，這一技術(shù)的出現(xiàn)促使鉆井工藝正式步入一個(gè)全新階段，此技術(shù)因自身提升油氣采集率、前期投入少等優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用，基于此，本文將主要針對深層小井眼側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)的相關(guān)實(shí)踐應(yīng)用展開探討。

關(guān)鍵詞：深層小井眼;側(cè)鉆;鉆井技術(shù)

1側(cè)鉆概述

在明確要側(cè)鉆的新部位之前，首先要掌握防水套管和井結(jié)構(gòu)，然后用斜向器等專用工具對防水套管進(jìn)行打磨套管開窗，這也是一個(gè)非常完整的技術(shù)，但是測試儀器很可能會(huì)受到防水外殼的影響，為了更好地保證側(cè)面正確的鉆孔位置和定向，需要使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向等專用工具，導(dǎo)致成本上升[1]。

2深層小井眼鉆井技術(shù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1鉆井過程所需設(shè)備的基本要求

在深位小井筒進(jìn)行實(shí)際側(cè)鉆作業(yè)時(shí)，對鉆井機(jī)械設(shè)備的要求非常高，必須能夠承受循環(huán)系統(tǒng)非常大的工作壓力。一般來說，電動(dòng)油泵是一種在運(yùn)行過程中必須配置的設(shè)備，電動(dòng)油泵在工作過程中可以非常方便地調(diào)節(jié)排量;此外，高質(zhì)量的鉆井液對鉆井工作也非常重要，它會(huì)直接影響井眼光滑、潤滑和凈化。

2.2側(cè)鉆水平井定向軌道設(shè)計(jì)方法

造斜率是設(shè)計(jì)定向井道時(shí)必須考慮的內(nèi)容，一般情況下，原環(huán)節(jié)造斜率的坡度不宜過高，主要是為了更好的安全施工，若坡度太高，很容易造成卡頓，為了更好的完成目標(biāo)的落地，通常在進(jìn)入目標(biāo)前降低造斜率，增加白邊填充，提高油層穿遇率。

2.3鉆井液設(shè)計(jì)

砂漿設(shè)計(jì)方案難度系數(shù)高是小孔深側(cè)鉆的特點(diǎn)，對鉆井液的要求非?？量?，為了更好地提高鉆井液的應(yīng)用，需要綜合考慮鉆井工程施工過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，對于小井眼側(cè)鉆，重點(diǎn)考慮防塌和潤濕性，一般選用氯化鈉鉆井液[2]。

2.4鉆頭以及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)

選擇鉆頭時(shí)要考慮的因素很多，即鉆進(jìn)速度、鉆頭進(jìn)尺、鉆頭成本等應(yīng)用的實(shí)際效果，還必須考慮巖石力學(xué)的特性，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，必須綜合考慮所有相關(guān)因素，最好選擇牙輪鉆頭和PDC鉆頭緊密結(jié)合。另外，為了更好地降低鉆頭的磨損率，施工初期的鉆頭轉(zhuǎn)速不宜過高，否則，會(huì)縮短鉆頭的使用壽命，還要防止頻繁更換鉆頭，以免增加成本。

3工程概述

該井具體目標(biāo)前距僅為194m，設(shè)計(jì)方案最大增加切線斜率為10.53°/30m。大傾角井段鉆壓傳遞困難，影響機(jī)械鉆速;側(cè)鉆裸眼段838m，泥巖段為堅(jiān)硬的韌性地質(zhì)構(gòu)造，鉆孔速度低，浸泡時(shí)間過長，礦井容易塌陷。設(shè)計(jì)方案較大排量8L/s，泵壓25MPa，只能達(dá)到規(guī)定排量。調(diào)整幅度小，對設(shè)施要求高;?118mm鉆頭廠家及鉆頭型號(hào)規(guī)格較少，鉆頭型號(hào)選擇有限;擠出機(jī)螺桿的使用時(shí)間為70—80h，脫扣頻率往往限制了鉆頭的工作能力。另外，為了破壞煤巖層，需要進(jìn)行短時(shí)間的升降作業(yè)，全角彈性系數(shù)大的位置容易產(chǎn)生凹槽，有卡鉆的風(fēng)險(xiǎn);空間小，在整個(gè)升降過程中會(huì)出現(xiàn)很大的問題，若工作壓力大，有塌井、失循環(huán)的危險(xiǎn)。

4側(cè)鉆水平井現(xiàn)場實(shí)施

4.1開窗及修窗

（1）開窗位置選擇。開窗位置需要考慮目標(biāo)前方距離的限制、開窗方式、專用工具的工作能力、原井防水套管的完好情況、地質(zhì)構(gòu)造的可靠性、管接頭的位置、卷收器的位置和井道的位置，綜合考慮斷面的密封質(zhì)量，明確開口和通風(fēng)部分。（2）開窗作業(yè)。鉆壓0.5t，速比50r/min，排量10L/s，泵壓17MPa。修窗直至窗口處于靜止?fàn)顟B(tài)，鉆井設(shè)備上下升降，重量設(shè)備沒有明顯振動(dòng)，一般振動(dòng)量在0～1t范圍內(nèi)為達(dá)標(biāo)。

4.2鉆頭使用分析

在斜井段，單個(gè)鉆頭最大進(jìn)尺僅為58m，機(jī)械鉆速很低，關(guān)鍵因素是鉆頭專用工具表面的不穩(wěn)定性限制了鉆壓;地質(zhì)構(gòu)造的可鉆性差;擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速比周期短，限制了鉆頭的工作能力。從井深3114米開始，逐步實(shí)現(xiàn)鉆井加速實(shí)驗(yàn)。一是提高鉆井液的潤濕性;二是根據(jù)隆起產(chǎn)生的大鉤載荷對鉆壓值范圍進(jìn)行數(shù)值模擬，觀察不同鉆壓下專用工具面的變化，明確有效鉆壓值;選用9頭螺絲鉆，降低轉(zhuǎn)速，增加扭矩，機(jī)械鉆孔速度加倍。從3199m井深再次實(shí)現(xiàn)了鉆頭選擇。實(shí)際鉆孔表明，選用的三個(gè)鉆頭的實(shí)際效果非常顯著。進(jìn)尺分別為137m、125m和184m，機(jī)械鉆速較高。

4.3鉆井參數(shù)優(yōu)化

鉆壓是影響小井眼鉆速的主要因素，它同時(shí)與鉆井設(shè)備的組成、鉆頭類型和鉆井方法有關(guān)，壓力、專用刀面變化狀態(tài)一目了然，有效鉆壓值，細(xì)孔鉆頭損失的比例隨著孔深的增加而逐漸降低。3100m占泵壓的2.7%，當(dāng)井深達(dá)到3750m時(shí)，僅占泵壓的0.59%。絕大部分成本都在鉆井設(shè)備上，井深3300m時(shí)，排量控制在6.3～6.7L/s，最大泵壓23MPa，鉆井液中煤巖成分10%，鉆井造成背壓工況?，F(xiàn)場采用短行程破壞煤巖層，使鉆井液排量保持在6.3L/s以上，增加鉆井液粘度，操縱鉆井效率，降低巖屑的濃度。

4.4鉆井液性能維護(hù)

（1）井壁穩(wěn)定。施工過程中氯化鈉含量控制在5%以上，立即加注各種濾失劑，高壓缺水控制在2mL以內(nèi)。進(jìn)一步提高厭氧顆粒污泥質(zhì)量，避免產(chǎn)生虛擬厭氧顆粒污泥。（2）井眼清洗。保持12—14Pa的動(dòng)態(tài)剪切力和0.4—0.7的動(dòng)態(tài)塑性比，提高井筒凈化處理能力;嚴(yán)格遵守四級(jí)凈化處理對策，立即消除有害固相。（3）潤滑防粘。在施工過程中，保持原油和液體潤滑液的成分超過設(shè)計(jì)方案。鉆井液厭氧顆粒污泥的摩擦阻力指數(shù)保持在0.06～0.08之間，鉆井設(shè)備的摩擦阻力小于30kN。

5深層小井眼側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)的相關(guān)建議

5.1彎螺旋桿的使用

正常情況下，當(dāng)鉆深到達(dá)偏轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，井眼的運(yùn)轉(zhuǎn)必須依靠彎曲擠壓機(jī)的螺桿，而井筒軌跡的調(diào)節(jié)和控制基本依靠彎曲擠壓機(jī)的螺桿，并且還可以擴(kuò)大井眼，減少卡鉆，保證側(cè)鉆作業(yè)的順利開展[3]。此外，彎曲擠出機(jī)螺桿的有效利用，可以快速提高鉆孔效率，減少循環(huán)時(shí)間，從而降低成本。

5.2正確采用五段制剖面

深層小井眼側(cè)鉆氣井一般呈S形，即五段式建井模式，工程建設(shè)難度大，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，很容易在礦山發(fā)生安全事故，降低側(cè)鉆工程施工的安全系數(shù)。重點(diǎn)分析油氣井的形成條件，選擇合適的專用工具和技術(shù)，在保證安全的同時(shí)提高作業(yè)率，提高工程建設(shè)效率，最大限度地縮短作業(yè)周期。

結(jié)語：

深層次小井眼側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)還有很多需要完善的地方，在具體應(yīng)用中可能會(huì)出現(xiàn)一些問題，因此，在應(yīng)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)操作時(shí)，要不斷地進(jìn)行科學(xué)研究，解決問題的同時(shí)也豐富實(shí)踐成果，推進(jìn)該技術(shù)的完善和發(fā)展，以期為為未來鉆井技術(shù)進(jìn)步提供參考，為國內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]聞偉峰. 油田小井眼開窗側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)[J]. 化工設(shè)計(jì)通訊， 2019， 045（012）：261-262.

[2]趙波， 黃杰， 王德堂. 小井眼側(cè)鉆水平井固井技術(shù)應(yīng)用[J]. 石化技術(shù)， 2019， 26（11）：2.

[3]馬睿思. 深層水平井鉆井技術(shù)探析[J]. 石化技術(shù)， 2019， 026（001）：191，229.