長水平段水平井鉆完井技術難點分析及對策

劉一波(武漢長江大學石油工程學院石油工程專業油工,湖北 武漢 430100)

隨著鉆井技術的不斷進步，長水平段水平井鉆井技術也越來越成熟，長水平段水平井在開發“三低”油氣藏及頁巖氣等資源中都發揮了非常重要的作用。但是在長水平段水平井的鉆井施工和完井施工中，由于水平井段過長，還存在很多問題，這樣問題直接影響著長水平段水平井施工速度和固井質量。

1 鉆完井難點分析

1.1 鉆井難點分析

1.1.1 井眼軌跡控制非常困難

長水平段水平井經常需要穿越多個靶點，因此需要在進行井眼軌跡控制時，制定相應的技術預案，才能實現地質設計目標。而且，隨著水平井的井深增加，相應的摩阻扭矩也在不斷的增大，使常規定向工具無法正常施加鉆壓，造成工具面角不穩定，無法實現井眼軌跡的精確控制。

1.1.2 摩阻和扭矩大

伴隨著井深的增加，首先是鉆井工具與井壁之間的接觸面積也在不斷增大，增加縱向摩阻增大，同時鉆桿的長度也在不斷的增長，鉆具的軸向方向的摩阻和扭矩也在增大；其次是鉆頭破碎的巖屑顆粒在隨著鉆井液返出過程中，會磨打的很細小，地面的固控設備很難將他們清除出鉆井液，使鉆井液中的有害固相含量不斷增加，潤滑性能降低，增加了摩阻扭矩。

1.1.3 下井壁形成巖屑床

在長水平段水平井施工中，隨著井深的增加，斜井段不斷的在延長，鉆具會與下井壁的接觸面積不斷增大，在井眼的低邊位置會出現鉆井液的流速非常低，甚至為零，使巖屑沉積下來，形成巖屑床，隨著巖屑床的不斷增厚，會使起下鉆具出現阻卡現象，給鉆井施工造成相當大的隱患。

1.1.4 井壁穩定性差

井壁穩定問題是關乎長水平段水平井施工成敗的關鍵問題，在井深不斷增加的同時，井壁也發生著力學和化學兩個方面的變化。在受力方面井壁除了受到剪切應力的作用，還受到上覆巖層的壓力作用，在化學方面，由于慮失作用鉆井液中的水分不斷進入到井壁中，使井壁中的泥頁巖吸水膨脹，內部結構發生變化，導致井壁不穩定，發生井下事故復雜。

1.2 完井難點分析

1.2.1 套管下入困難

長水平段水平井不只在鉆井施工過程中摩阻比較大，在下套管的過程中也同樣具有大的摩阻，而且有時候為了保證固井質量，需要在套管串中加入不同的彈性扶正器、剛性扶正器和半剛性扶正器，這樣扶正器的加入都會增加下套管的摩阻，使套管不能安全下入。

1.2.2 套管不居中

套管與鉆具一樣，都會貼在下井壁，雖然在套管串中加入各種扶正器來保證套管居中，但是由于長水平段水平井的水平段太長，也會出現套管不居中的井段，嚴重影響固井質量。

1.2.3 頂替效率差

頂替效率差主要有兩個方面因素，一是因套管不夠居中，井眼底邊的鉆井液流動速度非常低，驅動低邊的巖屑困難；二是在長水平段水平井施工中普通應用油基鉆井液，使井壁形成油膜，不容易驅替。

1.2.4 水泥漿性能要求高

在長水平段水平井固井施工中，對水泥漿的流變性能、稠化性能和失水性能都提出了很高的要求，特別是要求水泥漿具有零失水性能。

2 技術對策

2.1 鉆井對策

2.1.1 軌跡控制困難對策

優選造斜剖面類型，降低施工的摩阻扭矩，利用加重鉆桿代替鉆鋌，采用倒裝鉆具組合，實現鉆壓的有效傳遞，保證工具面角度的穩定，必要情況下可應用旋轉導向鉆具工具；在井眼軌跡控制施工過程中，依據“少定多轉與勤調少調”的原則，使井眼軌跡更加光滑，實現精確命中各個不同的靶點。

2.1.2 減摩降扭對策

全井段應用18°斜坡鉆桿，盡量簡化施工鉆具組合，；調整鉆井液性能，使用潤滑性好的高效潤滑劑，保證潤滑效果，降低施工的摩阻扭矩。

2.1.3 破壞巖屑床措施

采用大功率泥漿泵，保證足夠的鉆井排量，降低巖屑床的厚度，同時定期進行短起下鉆，劃眼破壞巖屑床，在長下鉆過程中采取分段循環的方式，保證被破壞的巖屑床顆粒及時上返到地面。

2.1.4 保證井壁穩定對策

根據地層壓力情況選用合理的鉆井液密度，調整好鉆井液各項性能，控制鉆井液失水，形成薄而致密的井壁泥餅；控制起下鉆速度，減小抽吸壓力和激動壓力，保證井壁穩定。

2.2 完井對策

2.2.1 套管安全下入技術

在保證井眼軌跡控制比較平滑的前提下，采用模擬下套管剛性鉆具組合進行通井，選用自導式扶鞋、漂浮接箍，優化套管串的結構，應用套管自動加壓工具，實現套管的安全下入。

2.2.2 套管居中技術

選用剛性、半剛性和彈性套管扶正器，優化各種扶正器的下入位置和數量，保證套管居中度在70%以上。

2.2.3 提高頂替效率技術

大排量洗井，清除巖屑；使用優質油基鉆井液前置沖洗液，清除油膜；采用變排量進行頂替，提高頂替效率。

2.2.4 水泥漿技術

調整水泥漿性能，保證具有良好流變性，密度差控制在0.03g/cm3，自由水析出控制在0ml，控制合理的稠化時間，提高固井質量。

3 結語

長水平段水平井鉆井技術兼有了水平井鉆井技術、大位移井鉆井技術的技術特點和難點，因此在長水平段水平井鉆井和完井施工過程中，要針對不同的施工難點，制定出準確地、出合理技術對策，才能保證長水平段水平井施工的順利進行和提高長水平段水平井固井質量。

[1]郭元恒，何世明，劉忠飛，等.長水平段水平井鉆井技術難點分析及對策[J].石油鉆采工藝，2013：35（1）：14-18.