淺析超深水平井鉆井技術的研究與應用

陳東陽

摘 要：隨著勘探開發的不斷深入，常規埋深油藏越來越少，超深水平井技術和配套工藝的成熟，給區塊埋深深的油藏帶來了廣闊的應用前景。水平井隨著深度增加，施工負責，風險系數增大，通過優化鉆井設計、完善水平井配套工藝、控制井眼軌跡、分段實施技術等，使超深水平井的成功率越來越高。

關鍵詞：勘探開發；鉆井；水平井；超深；工藝配套；井眼軌跡

超深水平井近幾年在各個油田廣泛應用，我們通常認為油藏埋深大于6000米，實施的水平井都為超深水平井。2014年在塔里木油田，由西部鉆探公司實施的ZG13-3H 井，埋深將近8000米，鉆井耗時7個月，目前是我國陸地上最深的油井，刷新了超深水平井的紀錄。

1 超深水平井鉆井的難點

超深水平井由于自身埋深大，鉆井過程中，由于井下工具負荷重，施工要求高， 實施這類井基本都是具有復雜工藝，一旦井下發生狀況，在處理的方法上，受到井深制約難度加大。這就給設備的選擇、井下工具的適應性提出了嚴格的要求。

超深水平井造斜點都在6000米左右，造斜點的地質條件復雜，有的區塊伴有高溫，定向工具容易失效，必須進行軌跡優化，降低井眼曲率，保證開窗的成功率。

井眼軌跡控制精度要求高， 水平段靶區精度要求為靶半高上下1米， 靶半寬左右10米， 超深井施工中軌跡控制難度較高。

地層溫度高， 對MWD隨鉆測斜儀工作環境影響嚴重， 一般螺桿鉆具耐高溫能力差， 使用一段時間后， 螺桿定子膠皮就開始老化脫膠， 易造成螺桿事故。

地質條件的復雜性，超深水平井在區塊所占比例不多，地下區塊認識不清，裂縫發育異常，地層局部壓力過高，油層的保護、放漏、防塌要求高，環境的苛刻，動力鉆具、隨鉆測量使用上帶來難題。

對鉆井液性能的要求較高， 要確保井壁穩定， 井下安全。

由于超深水平井鉆井周期較長，提高鉆井效率是難題，必須優選高效的、適合地層鉆井的鉆頭。

超深水平井鉆井由于難點較多，設計是一個系統工程，對設計人是和施工人員的素質要求很高，必須考慮全面才能保證安全、快速的實施。

2 超深水平井鉆井考慮的安全措施

2.1 扭矩與摩阻的關系

我們通過經驗公式計算，摩阻和扭矩存在一定的關系， 通過經過倒置鉆具配比組合，鉆柱的重量增加以后， 在中性點應用高強度的鉆鋌， 超深水平井鉆井過程中，改變了重量的分布情況，有效地保護鉆桿。特殊地層鉆井的時候，動力的提高，帶來阻較增大，通過上述措施是非常必要的。

2.2 鉆頭的匹配性

鉆井這些年的發展，在鉆頭的應用上是有目共睹的，根據地層合理地匹配合適的鉆頭，既能保證安全性，又能提高選井效率。地層研磨性的特點是鉆頭選擇的基本依據，在鉆頭的選擇上還要考慮經濟效益，這就需要我們對地下情況有充分的了解。

2.3 巖屑的影響

超深水平井鉆井在實施的過程中往往產生大量的巖屑，尤其是在造斜段和水平段，巖屑的及時清理成為超深水平井鉆井的一個難點，清理不及時，由于巖屑的自身密度大，就會沉積在井壁上，給后期鉆井帶來影響。必須優選高性能的泥漿來降低巖屑的沉積速度，通過泥漿的流變性，提高泥漿的懸浮能力。配以機械方法，短程起下鉆、加大噴嘴、接力循環來清除巖屑的影響， 始終保持鉆井井眼的清潔是鉆井實施的一個關鍵性指標。

2.4 增斜段和水平段鉆井

井深的特殊性給超深水平井鉆井的增斜段和水平段能否按照設計要求實施帶來挑戰。鉆井組合的優選，柔性鉆具組合鉆進，減少了鉆具井下事故。在井眼監測上可以采用有線隨鉆測量系統、無線隨鉆測量系統、電子多點測量系統實現井眼的動態控制，提高軌跡的精準程度。

3 超深水平井鉆井的實施

3.1 優化井身結構

在設計井深剖面時，結合地質特征、工藝水平，充分考慮到工具的適應性。并且考慮不穩定因素，設計剖面上留有調整的余地。設計靶區心允許在一定精度范圍內，可以調整。

3.2 鉆機、鉆頭、工具的選擇

通過對地質特征的研究結合此區塊其他鄰井的資料，選擇合適的鉆井設備，保證鉆具質量， 確保井下安全。

3.3 超深水平井的鉆井液體系

水平井鉆井液必須滿足水平井對井眼穩定、井底清潔凈化、降低摩阻和保護油氣層等要求。能夠有效提高鉆井速度，鉆具阻卡現象和井下復雜情況大大減少，井眼穩定， 井徑規則， 中途測試及完井作業成功率高，成本低，有效地保護油層。

3.4 井眼軌跡控制

根據地質條件選擇合適的鉆具組合，有效地控制軌跡精準度，同時利用數值模擬和計算機進行軌跡的預測，對鉆井過程中，地層巖性的差異、鉆具組合的變化、鉆進參數的改變等產生軌跡偏移，實施過程中對偏移進行有效的控制。

4 結束語

近幾年超深水平井技術在全國各個油田的廣泛應用，配套技術應用日趨成熟。很多難采區塊的儲量得以有效開發。

超深水平井的實施是一項非常復雜的系統工程，有別于其他普通水平井，井深的客觀性，帶來鉆井過程中的鉆井液、鉆頭、巖屑、軌跡控制等難題。所以說超深水平井設計上要求很高，必須科學管理，緊密配合、嚴把簽字關，根據地層的性質優選鉆井液和配套工具。施工時嚴格執行設計，降低風險。

我們采用微增斜段改變穩斜的調整方式， 增加軌跡的精度，避免井下事故發生。另外， 超深水平井實施到5000米以后，井下條件就會復雜得多，造成一些儀器信號的采集效果差，目前有線隨鉆測量系統在超深水平井造斜段應用廣泛，無線隨鉆測量起到監測和高精度中靶起到明顯的作用。這就需要多種監測手段并存，減弱信號差造成的傳遞效果不好，精準控制超深水平井的鉆井軌跡。

參考文獻：

[1]魏剛，滿麗，耿安然，張勇.淺析水平井井眼軌跡描述方法[J].內蒙古石油化工，2011（24）.