長裸眼定向井鉆井技術研究——以勝利油田某區塊為例

蓋國忠

長江大學石油工程學院，湖北荊州 434020

長裸眼定向井鉆井技術研究
——以勝利油田某區塊為例

蓋國忠

長江大學石油工程學院，湖北荊州 434020

隨著油田油氣開發向縱深推進，長裸眼定向鉆井技術的優勢也在日漸突出。本文以勝利油田的某區塊為例介紹長裸眼定向井鉆井技術在陸地石油開發上的運用，指出了該技術在實施中需要解決的幾個難題及相應措施。

長裸眼；定向井；鉆井技術

長裸眼定向井鉆井技術因能大面積增加油層段暴露面從而提高油井產量而逐漸在石油勘探開發領域得到普遍推廣。隨著當前石油勘探開發向復雜陸地環境或深海挺近，受表層環境條件、復雜地下地質條件的限制和要求，又對裸眼定向井鉆井液工藝技術提出了更高的技術要求。具體而言，鉆井液工藝技術在面對復雜的井下環境時除了要維持以往良好的常規鉆井液性能外，還必須解決井本身存在的井眼清潔、井壁穩定、鉆具潤滑和防鹽水浸等技術難題。

本文所選取的勝利油田某區塊地質環境和地下環境極其復雜，尤其是處于鹽堿化的沙地，定向井鉆層基本上處在鹽水層，面臨著鹽水浸透的考驗。經過技術攻關，施工隊在該區塊實施長裸眼定向井鉆井時，采用了聚硅氟鉆井液工藝，成功地解決了面臨的防鹽水侵難題，采用的獨特鉆井液工藝也證明可以較好地適于該區塊長裸眼定向鉆井對鉆井液工藝的要求。

1 鉆井液工藝選擇

勝利油田某區塊在實施長裸眼定向井施工中面臨的主要技術難題是由于鉆具與井壁接觸面對井傾角增大而增大，帶來的鉆具的活動空間受阻，扭矩增大問題，這樣易發生卡鉆現象；鉆具旋轉中產生的鉆屑容易形成巖屑床，易造成鉆具阻卡；井壁穩定性差，易縮徑、塌陷；因特殊的巖層和水質而出現的鹽水侵蝕等。

經過研究和現場實踐，發現聚硅氟鉆井液具有阻滯、潤滑、耐高溫等特性，應用到井下特殊的環境中能有效地起到穩定井壁，凈化井眼，潤滑防卡、阻滯鹽水入侵的作用。

2 井壁穩定性的處理

勝利油田的該區塊位于沙層上，在動力鉆探中極其容易出現塌陷現象，而在長裸眼定向井鉆井過程中，鉆具對井壁的沖擊力比直井要強烈，導致井壁垮塌的可能性也更高。因此從技術角度上來看，提高鉆井液流動性，瞬間凝固地層裂縫，提高地層和井壁的穩固性，對保護井壁至關重要。所以在施工中，該區塊采用了含有有機硅與褐煤接枝的化學劑，這種化學劑具有固壁和封堵裂縫的功用，可以有效地防止地下水滲入地層導致頁巖水化膨脹現象發生。從操作角度來說，要控制住鉆井液的流動速度，防止其嚴重沖刷井壁；在下鉆過程中要合理控制停頓和剎閘速度，以免產生沖擊力造成井架垮塌等問題發生。

3 防鹽水浸的處理

勝利油田該區塊處于大面積的鹽堿地段，由于高濃度的鹽分深度附著，在鉆探過程中必然會出現極高的溫度，這對鉆井液在提高抗鹽侵蝕能力的同時，也對其抗高溫能力提出了考驗。因此，當鉆井液在觸及鹽水層時，必須時刻監測鉆井液的流動性和濾失性變化并隨時作出應對性調整。可以采取事先檢測的方法，如當鉆頭在進入鹽水層前，用專門的磺化處理劑對鉆井液的抗污染能力進行室內評價，多以高溫高壓的方式為主。操作中，適當提高鉆井液密度，防止周圍的巖層水過量浸入；使用抗鹽劑提高鉆井液的抗污染能力，保證鉆井液的流動性，同時對已污染的鉆井液進行稀釋處理或更換，始終保證鉆井液處于活躍狀態。鑒于當前鉆井深度普遍偏大的現實，鉆井液使用量大，循環周期長，因此對排放量的均勻處理要控制在一定的周期內，這樣才能保證鉆井液性能的穩定發揮，防止人為原因導致鉆井液性能波動影響監測，以致不能及時作出調整。

4 井眼清潔處理

解決井眼清潔的關鍵是確保鉆井液性能的可控。勝利油田的該區塊在處理此問題上引入了冥律模式。冥律模式認為，稠度系數K主導著鉆屑粘附井壁的緊松程度，稠度系數越高，鉆井液的粘滯力越強，也即鉆屑越容易粘附到井壁；反之越低，則越不易粘附。因此，在運用聚硅氟鉆井液清潔井眼時，將稠度系數控制在K<0.6，可以有效地阻止鉆屑粘附到井壁。不過，如果添加提高液相粘度的鉆井液，容易出現鉆屑被粘附到井壁的問題，這不利于井眼清潔狀況的改善。因此，從凈化井眼的角度來看，鉆屑環空往返的速度越快，越有利于阻滯巖屑床的形成，但速度過快又會反過來嚴重沖刷井壁，所以要結合周圍環境把速度控制在合理范圍內。如果鉆井泵的排量達不到環空回繞的速度要求，則應該撇棄不好控制的動力鉆具，選擇普通鉆具進行短起下鉆作業，通過可控的運動刮去粘附于井壁的鉆屑，破壞巖屑床，從而使井眼得到清潔。

5 防止卡具被卡的措施

聚硅氟鉆井液本身具有顯著的潤滑優勢，加入原油或固體潤滑劑的聚硅氟鉆井液能有效地降低粘附系數，從而達到防止卡鉆的目的。勝利油田在操作過程中，當進入大斜井段時，分別將鉆井液濾失量和濾餅厚度控制在了5mL和0.5mL，同時又將鉆井液中的含沙量嚴格控制在0.3%范圍內，以達到最低限度降低鉆井液中有害固相含量的目的，其初衷便是從提高濾餅質量的角度考慮減少粘附卡鉆發生的可能性。另外，根據經驗來看，鉆具在井內靜止的時間愈長，發生卡鉆的可能性也越大，因為有害苦相極容易導致卡具粘附。因此如確實需要靜止卡具，必須事先大幅度地活動卡具，減緩固相粘附的速度。在日常的維護上，技術人員必須控制鉆井液中容易混入的含沙量，提高聚硅氟鉆井液的純度，確保鉆井液性能的最大發揮。

6 結論

實踐證明，施工中運用的鉆井液體系因在設計上的充分性和科學性，能與多種處理劑實現物理或化學反應，從而促使鉆井液性能得到改善和提高，這對常見的井眼清潔問題效果明顯，而且借助處理劑的作用還能提高鉆井液的潤滑性。另外，聚硅氟鉆井液工藝因其成熟性，適用于類似地質環境下的長裸眼定向井鉆井的施工，具有一定的參考和推廣價值。

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TE243

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1674-6708（2011）48-0079-02