水平井鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)研究

張取勝

（大慶油田采油工程研究院 黑龍江大慶 163000）

引言

我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)近幾年的規(guī)模不斷擴(kuò)大，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了充足的石油能源。但由于石油開(kāi)采量的逐年增加也導(dǎo)致石油的產(chǎn)油量逐漸下降。同時(shí)石油開(kāi)采的地理環(huán)境也更加復(fù)雜，對(duì)石油開(kāi)采的技術(shù)水平提出了更高的要求。因此，我國(guó)石油企業(yè)為了解決這些問(wèn)題，開(kāi)始不斷提高自身的鉆井技術(shù)，從而保證油田的產(chǎn)油能力。

1 我國(guó)目前主要的鉆井技術(shù)

1.1 水平鉆井技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)目前石油開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)用的范圍非常廣泛，水平鉆井技術(shù)本身也包含多種技術(shù)，其中套管鉆井技術(shù)就是其中一種。套管鉆井技術(shù)的施工流程較為簡(jiǎn)單，適用于石油儲(chǔ)量較大的地區(qū)進(jìn)行使用，采用這種技術(shù)能夠得到穩(wěn)定的石油開(kāi)采量。套管鉆井技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠解決以往石油鉆井過(guò)程中出現(xiàn)的卡鉆和井噴問(wèn)題，極大的提高了石油開(kāi)采的穩(wěn)定性與安全性。但套管這種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，對(duì)套管環(huán)節(jié)有著較為嚴(yán)格的要求，避免在實(shí)際開(kāi)采時(shí)套管處出現(xiàn)滲漏問(wèn)題。套管鉆井技術(shù)與傳統(tǒng)鉆井技術(shù)相比節(jié)約了施工成本，提高了鉆井效率，保證了油田的石油產(chǎn)量。

1.2 欠平衡鉆井技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)是比較傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)。但該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)依然具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也存在著許多不足。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：一是提高了油田的產(chǎn)油量，油田出油率較高，同時(shí)可以對(duì)油田的井下作業(yè)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)井下作業(yè)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)及時(shí)進(jìn)行提醒，這便于施工人員及時(shí)離開(kāi)鉆井到達(dá)安全地點(diǎn)，這保證了施工人員的人身安全。二是解決了以往油田開(kāi)采過(guò)程中壓差卡鉆的問(wèn)題，提高了石油開(kāi)采的安全性。但欠平衡鉆井技術(shù)的缺點(diǎn)也十分明顯，該項(xiàng)技術(shù)所能應(yīng)用的范圍較為狹窄，對(duì)油田的規(guī)模和復(fù)雜性有著較高的要求。我國(guó)一些規(guī)模較大，石油儲(chǔ)量較高且地形復(fù)雜的油田是不適合采用這種鉆井技術(shù)的。同時(shí)欠平衡鉆井技術(shù)的施工成本較高，對(duì)施工人員的技術(shù)水平有著較高的要求[1]。

2 水平井鉆井技術(shù)存在的不足

（1）套管深入井下與井壁摩擦較大。該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要將套管深入到水平井下方進(jìn)行作業(yè)，但由于水平井的結(jié)構(gòu)并不能保證完全水平，水平井必然會(huì)出現(xiàn)一定的斜度，而這時(shí)將套管深入到井下，套管與井壁的距離會(huì)不斷減小，直到套管與井壁發(fā)生摩擦，而這時(shí)繼續(xù)下管，會(huì)造成套管摩擦力的進(jìn)一步增加，也會(huì)產(chǎn)生更大的阻力，從而使套管很難到達(dá)指定位置。即使套管到達(dá)指定位置，套管的磨損也不利于井下作業(yè)的安全，因此這一方面需要進(jìn)行改進(jìn)。

（2）固井的穩(wěn)定性較差。在進(jìn)行固井施工時(shí)，這對(duì)于水泥漿的性能有著較高的要求，需要在水平井段的高位形成水袋，從而保證水泥與水平井壁的凝結(jié)質(zhì)量符合施工標(biāo)準(zhǔn)。但如果施工區(qū)位于凝析油氣層時(shí)，油氣會(huì)深入到水泥當(dāng)中，會(huì)對(duì)原有的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)造成破壞，而此時(shí)水泥漿在凝固后體積會(huì)嚴(yán)重收縮，這就導(dǎo)致井壁與套管之間的間隙偏大，從而影響了固井的質(zhì)量，使固定的穩(wěn)定性變差。

（3）水泥凝結(jié)效果不理想。在施工過(guò)程中為了保證水泥漿能夠順利抵達(dá)指定位置，并減小套管與井壁之間的摩擦阻力，通常在水泥漿中加入適量的原油，但是這種情況會(huì)導(dǎo)致水泥在凝固后會(huì)產(chǎn)生許多裂縫，會(huì)對(duì)水泥凝固后的強(qiáng)度和穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響，從而使水泥凝固效果不能達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。即使水泥完全凝固，水泥的強(qiáng)度和硬度雖然達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但具有一定的石脆性。在石油開(kāi)采的過(guò)程中，原油會(huì)對(duì)套管產(chǎn)生一定的沖擊力，而作用在水泥結(jié)構(gòu)上很容易導(dǎo)致水泥出現(xiàn)破損或者出現(xiàn)斷裂。如果出現(xiàn)這種情況，所產(chǎn)生的后果是十分嚴(yán)重的，這會(huì)導(dǎo)致套管外部的水分進(jìn)入到原油之中，從而導(dǎo)致原油中的水分不斷增加會(huì)降低原油的純度，進(jìn)而影響了石油開(kāi)采的質(zhì)量[2]。

3 水平井鉆井技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化措施

（1）對(duì)下管施工進(jìn)行優(yōu)化。由于套管與井壁之間的摩擦力較大，在施工過(guò)程中很容易導(dǎo)致套管發(fā)生機(jī)械性損壞，即使當(dāng)時(shí)并未損壞在長(zhǎng)期使用過(guò)程中也會(huì)影響套管的實(shí)際使用壽命。因此為了解決這一問(wèn)題，就需要引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)來(lái)對(duì)下管施工過(guò)程中，套管與井壁可能發(fā)生摩擦力的大小以及磨損程度進(jìn)行預(yù)估。在下管施工過(guò)程中，對(duì)下管的速度和牽引力進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而降低井壁與套管之間的摩擦力，進(jìn)而達(dá)到減少阻力的目的。這不僅可以提高下管施工的工作效率，還有效避免了套管的破損和井壁結(jié)構(gòu)的坍塌，保證了下管施工的安全和質(zhì)量。

（2）鉆井結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在進(jìn)行鉆井作業(yè)之前，就應(yīng)該對(duì)井下空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，在實(shí)際進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)，先依據(jù)事先規(guī)劃設(shè)計(jì)的方案來(lái)進(jìn)行鉆井作業(yè)，在鉆井完成后對(duì)鉆井內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)以及井口的大小進(jìn)行測(cè)量，在實(shí)際測(cè)量時(shí)為了保證測(cè)量精度應(yīng)使用專業(yè)的測(cè)量設(shè)備，當(dāng)測(cè)量結(jié)束后再進(jìn)行后續(xù)的施工作業(yè)[3]。優(yōu)化設(shè)計(jì)思路如下（按照常規(guī)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路進(jìn)行）：由于給出的地層壓力剖面和破裂壓力剖面是一個(gè)范圍，所以我們將地層壓力系數(shù)剖面和破裂壓力系數(shù)剖面按不同的組合，采用我們自行研制的完井工程軟件進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。表1和2分別為井壓力資料和井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果。

表1 壓力資料（地層壓力系數(shù)剖面取低值、破裂壓力系數(shù)剖面取低值）

表2 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果

（3）保持鉆井的清潔度。水平井在進(jìn)行施工過(guò)程中有水平方向的鉆井也有豎直方向的鉆井，當(dāng)進(jìn)行水平方向的鉆井施工時(shí)，難免井壁會(huì)產(chǎn)生一定的碎屑，而這些碎屑會(huì)從上方鉆井處跌落到水平鉆井當(dāng)中，這時(shí)就需要及時(shí)將這些碎屑進(jìn)行清除，并保持鉆井的清潔。如果沒(méi)有對(duì)這些碎屑進(jìn)行清理，而使這些雜物停留在鉆井中，當(dāng)后期開(kāi)采石油時(shí)，這些雜物會(huì)混入到原油當(dāng)中，進(jìn)而影響了石油的品質(zhì)。因此在施工結(jié)束后，必須要及時(shí)將鉆井內(nèi)的碎屑進(jìn)行清理，并保證鉆井的清潔度。

（4）嚴(yán)格控制施工流程。水平井鉆井技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，要想保證技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量，在實(shí)際施工時(shí)就要對(duì)施工流程進(jìn)行嚴(yán)格控制。因此本文提出以下幾點(diǎn)措施：一是在進(jìn)行水平鉆井施工階段時(shí)，根據(jù)鉆井斜度來(lái)選擇最為適合的鉆桿，如果斜度較小可以使用普通的無(wú)磁鉆桿；如果斜度較大就需要使用無(wú)磁承壓鉆桿，這種方式可以有效的保證鉆井的斜度能夠符合施工標(biāo)準(zhǔn)，且無(wú)需進(jìn)行二次修復(fù)；二是在鉆井施工的過(guò)程中應(yīng)引進(jìn)先進(jìn)的信息化設(shè)備，對(duì)鉆井的施工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證施工規(guī)格符合工程要求；三是在水平鉆井階段，鉆井的施工質(zhì)量與施工精度直接影響著后續(xù)的套管施工作業(yè)。因此需要對(duì)井壁進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而減小井壁的摩擦力，保證后續(xù)套管施工作業(yè)的順利開(kāi)展。

4 結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)石油資源的需求不斷增加，石油開(kāi)采的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。而水平井鉆井技術(shù)在我國(guó)石油開(kāi)采中的應(yīng)用較為廣泛，該項(xiàng)技術(shù)的使用可以顯著提升我國(guó)石油企業(yè)鉆井施工的穩(wěn)定性與安全性，同時(shí)也能保證我國(guó)石油開(kāi)發(fā)工程的質(zhì)量與效率。并有效解決傳統(tǒng)石油開(kāi)采過(guò)程中存在的卡鉆與噴井問(wèn)題，提高了我國(guó)石油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。