水平井修井工藝技術(shù)現(xiàn)狀分析

王華鋒

（中海油服一體化和新能源事業(yè)部鉆修井作業(yè)中心，天津 300459）

1 水平井技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)述

水平井鉆井相關(guān)技術(shù)源于上世紀(jì)的30 年代，顯著發(fā)展階段是上世紀(jì)80 年代，尤其是在80 年代的中后期，石油開發(fā)勘探行業(yè)為了大力提升單井的石油資源產(chǎn)量以及原油采收率指標(biāo)，有效壓縮現(xiàn)有的油氣開發(fā)以及生產(chǎn)的綜合成本，水平井鉆探技術(shù)更加普遍地應(yīng)用在各類油氣礦藏的開發(fā)過程，世界上每年度實(shí)施開發(fā)的各種類型的水平井在2 500 口左右。國(guó)內(nèi)最初在60 年代就于四川省境內(nèi)的碳酸鹽類型的地層中嘗試打出了2 口水平井，不過受制于當(dāng)時(shí)相對(duì)落后的技術(shù)水平，這2 口水平井并沒能獲得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)收益。水平井的鉆井技術(shù)屬于油氣田礦藏中的一項(xiàng)非常高效的關(guān)鍵性開發(fā)技術(shù)，也是現(xiàn)階段世界石油工業(yè)領(lǐng)域中最核心的重要技術(shù)之一。伴隨著鉆井相關(guān)技術(shù)能力的持續(xù)提升以及油氣田礦藏的開采生產(chǎn)進(jìn)入到整個(gè)生命周期的后段，水平井相關(guān)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)越來越普遍[1]。水平井鉆井技術(shù)如圖1 所示。

圖1 水平井鉆井技術(shù)

2 水平井井體維修工程現(xiàn)狀

2.1 水平井維修工作的難點(diǎn)

水平結(jié)構(gòu)的井體由于其井身結(jié)構(gòu)具有的特殊形狀以及特征，和常規(guī)類型的直井相比較，水平井類型的井體維修工作的難度系數(shù)非常大，工程施工推進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)也非常大。主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）受到井眼部位的軌跡形狀的重要限制，直井類型井體維修過程中使用的常規(guī)型號(hào)的井下維修工具以及管柱等裝備無法適應(yīng)水平井類型的井體維修需要。（2）斜井部位、水平段部位的管柱結(jié)構(gòu)處于貼近井壁的低邊區(qū)域，受到鐘擺力與摩擦力載荷作用的影響和制約，加上流體流動(dòng)過程中的方向和重力載荷作用的方向存在不一致的情況，造成井內(nèi)臟物例如砂粒等等可能生成砂床效應(yīng)，此時(shí)作業(yè)管柱部件工作過程中容易被卡住。（3）對(duì)于打撈的作業(yè)過程，魚頭裝置導(dǎo)入以及修整操作非常困難；位于斜井段部位、水平段部位的普通類型的可退形式的打撈工具無法順利進(jìn)行相關(guān)的操作，如果遇到卡頓的情況很難退出，進(jìn)行“落魚”操作。（4）水平井井體的摩擦阻力相對(duì)比較大，扭矩?cái)?shù)值、拉力數(shù)值以及鉆壓在傳遞過程中的損耗比較大，解卡與打撈操作過程非常困難；倒扣操作過程的中和點(diǎn)位置的把控很難做到準(zhǔn)確。（5）井下鉛模打印操作的過程中鉛模部位容易被磨損，井下情況的準(zhǔn)確評(píng)估過程比較困難。（6）套、磨、鉆此類操作過程的工藝執(zhí)行困難相對(duì)比較大，套管部位磨損情況非常突出，套管部位的保護(hù)工作實(shí)際操作的難度比較大。（7）規(guī)劃設(shè)計(jì)的修井液一方面能夠確保降低鉆具部位的摩擦阻力以及具備良好的攜砂效果，另外還要減少漏液損失和對(duì)油氣層進(jìn)行合理保護(hù)。（8）小井眼類型的水平井部位的維修難度非常大、風(fēng)險(xiǎn)非常大[2]。小井眼水平井修井作業(yè)過程如圖2 所示。

圖2 小井眼水平井修井作業(yè)過程

2.2 水平井維修設(shè)備及相關(guān)技術(shù)

2.2.1 維修設(shè)備以及管柱工具

鑒于水平井井體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)屬性，相關(guān)的檢測(cè)用工具、用于解卡和打撈的工具、鉆孔、打磨、銑削等操作工具及其他類型的輔助用工具與設(shè)備需要符合井眼部位的特殊軌跡的實(shí)際要求，保證工具和設(shè)備做到下得去，起得出。通常此類工具和設(shè)備都需要進(jìn)行特殊的規(guī)劃設(shè)計(jì)與加工，才可以符合水平井維修工作的相關(guān)要求。對(duì)于水平井井體具有的特殊形狀與屬性，各個(gè)油氣田都配備和設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的水平井部位的特定維修工具與設(shè)備，例如具有防掉功能的鉛模、特定的打撈用工具、特殊鉆頭、特殊打磨工具、特殊銑削工具及具有防砂能力的管撈矛、鋼球設(shè)備扶正用的工具、滾子設(shè)備的扶正用的工具、液壓模式的安全接頭、萬向節(jié)、具有撓性的連接接頭以及液壓增壓輔助用設(shè)備等等，具有上述工具和設(shè)備之后，能夠大體上滿足水平井的井體維修工作的實(shí)際需要。斜井段部位以及水平段部位的管柱相關(guān)的維修要求：油管柱部位應(yīng)用具有節(jié)箍倒角設(shè)計(jì)的油管或者無節(jié)箍類型的油管進(jìn)行操作；鉆桿在工作的過程中采用20°的斜坡角度進(jìn)行鉆探操作。

2.2.2 水平井井體常規(guī)的打撈過程簡(jiǎn)述

水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員在打印工作過程中經(jīng)常采用防掉的鉛模來操作，鉛模部位需要佩戴護(hù)罩裝置，前部需要裸露出鉛模本體，字體要求整體形狀科學(xué)合理、容易打印，印痕部位保持清晰完整而且具備防刮碰的效果[3]。連續(xù)油管回壓閥結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 連續(xù)油管回壓閥結(jié)構(gòu)

2.2.3 水平井卡堵水相關(guān)技術(shù)研究

（1）水平井采用化學(xué)模式進(jìn)行堵水相關(guān)技術(shù)的研究

在通常狀況下水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員一定會(huì)找出各種不同類型的出水原因，基于不同類不利因素應(yīng)用各種不同種類的水平井注入調(diào)堵相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，一般情況下指的是分隔式灌注、精確定位灌注以及采用籠統(tǒng)形式進(jìn)行灌注的3 種堵水技術(shù)。國(guó)內(nèi)某省油田H1972 井水平井堵水是到目前為止國(guó)內(nèi)進(jìn)行的復(fù)雜井堵水施工作業(yè)的第一例項(xiàng)目工程案例，將堵水技術(shù)與調(diào)剖技術(shù)進(jìn)行行之有效的合理結(jié)合。水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員在施工作業(yè)以后收到了非常明顯的效果，有效期至少是215.5 d。

（2）水平井采用機(jī)械卡堵水式相關(guān)技術(shù)的研究

國(guó)內(nèi)某省的大型油田CK2313H 井直徑116.175 mm，尾部管體射孔完成，水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員射開井段的含水量增加導(dǎo)致原油產(chǎn)量在最短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了非常快速的下降狀況。水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員使用KLI314P 防止中途坐封實(shí)施快速封堵，橋塞最大安全額定下潛深度4 955.125 m，水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員經(jīng)過相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出試壓是完全合格。水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員把這個(gè)先進(jìn)技術(shù)使用在很多個(gè)口井。水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員68H井136.125 mm 機(jī)械橋塞水平段坐封將下層進(jìn)行了行之有效的封閉，徹底解決了“易竄”的問題。水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員在最短的時(shí)間內(nèi)使用KLI314P 裸眼封隔裝置擠水泥混凝土堵水，結(jié)果顯示成功。堵水管柱二維平面剖視圖如圖4 所示。

圖4 堵水管柱二維平面剖視圖

2.2.4 套損井大修先進(jìn)技術(shù)研究

（1）套管補(bǔ)貼技術(shù)研究

在通常狀況下最大的困難是水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員補(bǔ)貼工具怎樣才能通過造斜井段的問題。水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員規(guī)劃設(shè)計(jì)的水平井套管補(bǔ)貼裝置一般是由多級(jí)三項(xiàng)同步液壓油缸、連接桿裝置、擺向裝置、分流裝置、拉桿環(huán)裝置、掛鉤以及座封卡爪等等零部件精密組成。因?yàn)槊恳患?jí)同步液壓油缸的擺動(dòng)幅度是2.125°，水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員完成了可以針對(duì)垂直區(qū)域套損部位實(shí)施補(bǔ)貼修復(fù)的工作。

（2）水平井進(jìn)行錯(cuò)斷套管進(jìn)行大修相關(guān)技術(shù)的研究

在通常狀況下水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員經(jīng)常使用的水平井錯(cuò)斷套管大修相關(guān)先進(jìn)技術(shù)指的是快速取出水平段錯(cuò)斷套管以及使用魚頂部位置進(jìn)行側(cè)方鉆二次下套管完井兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。

3 目前水平井修井工藝技術(shù)出現(xiàn)的問題

當(dāng)前我國(guó)在水平井施工作業(yè)所采用的相關(guān)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于鉆井相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，這就導(dǎo)致水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員在后期施工作業(yè)過程中遇到的難度非常大，尤其是面對(duì)分支井與魚骨井這些比較特殊的類型，我國(guó)目前并沒有修井先例?，F(xiàn)階段我國(guó)水平井修井仍然處于初級(jí)起步階段，比如：專用封隔裝置、分支井井眼防護(hù)以及密封相關(guān)裝置工具等等。水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員在一般情況下的修井施工作業(yè)周期是比較長(zhǎng)的，而且相關(guān)解決方案的一次性成功率還是比較低的。現(xiàn)階段我國(guó)水平井找水以及相關(guān)堵水工藝施工技術(shù)仍然處在開發(fā)起步的階段，施工作業(yè)工藝的難度是非常大的，成功幾率并不高，因此小井眼水平井修井的技術(shù)難度系數(shù)是非常大的，所以根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果得出目前我國(guó)水平井修井相關(guān)技術(shù)還具有非常大的進(jìn)步開發(fā)空間。

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段我國(guó)水平井修井相關(guān)工藝技術(shù)仍處于發(fā)展進(jìn)步的階段，根據(jù)目前的實(shí)際狀況水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員不能實(shí)現(xiàn)，比如：側(cè)面鉆探、打撈、鉆孔、打磨、銑平面作業(yè)等等技術(shù)操作過程，基于這種不利狀況就需要我國(guó)水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員進(jìn)行全方位、大量、深入細(xì)致的專項(xiàng)研究與探索。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員的職業(yè)素養(yǎng)及專業(yè)技術(shù)水平對(duì)比國(guó)外相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員仍有較大的差距，我們暫時(shí)沒有非常專業(yè)的水平井施工作業(yè)隊(duì)伍，也沒有非?？茖W(xué)合理的水平井修井施工作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)操作指導(dǎo)規(guī)程。建議水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員周期性進(jìn)行水平井修井相關(guān)先進(jìn)工藝技術(shù)的專項(xiàng)深入研究，必須在最短的時(shí)間內(nèi)做好水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)工作。水平井修井工藝技術(shù)相關(guān)專家強(qiáng)烈建議必須在最短的時(shí)間內(nèi)成立水平井修井專業(yè)維修團(tuán)隊(duì)，并培養(yǎng)一批水平井修井相關(guān)工程技術(shù)人員，為我國(guó)將來水平井修井工藝技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。