水平井施工地質(zhì)適應(yīng)因素淺析

譚靜

（中國石油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

水平井施工地質(zhì)適應(yīng)因素淺析

譚靜

（中國石油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

應(yīng)用水平井開發(fā)油氣藏時(shí)，水平井裸眼段在油氣層中較長，與外來液接觸面積大、浸泡時(shí)間長，鉆井完井過程中又存在鉆具偏心和巖屑沉淀滯留現(xiàn)象，同等條件下地質(zhì)適應(yīng)因素表現(xiàn)出與直井不同的特征。另外，水平井鉆遇裂縫的概率大，受儲(chǔ)層滲透率各向異性的影響，水平段不同方向上的損害分布不相同，儲(chǔ)層損害往往沿滲透率高的方向侵入地層更深。在生產(chǎn)過程中，同樣受到滲透率各向異性及井內(nèi)壓力分布的影響，使得損害帶形狀顯示橢圓形，這種損害直接影響到了增產(chǎn)措施的效果。

水平井；滲透率各向異性；地質(zhì)適應(yīng)因素；鉆井完井

隨著水平井技術(shù)的不斷發(fā)展，水平井已經(jīng)成功應(yīng)用于開發(fā)各種油氣藏，且在提高油氣井產(chǎn)能、增加儲(chǔ)量、提高油氣藏采收率、改善開采動(dòng)態(tài)、開發(fā)特種油氣藏等方面發(fā)揮出了明顯的優(yōu)勢。水平井損害問題成為了制約水平井技術(shù)發(fā)展和開發(fā)效果的瓶頸。在相同條件下，水平井受到了比直井更加嚴(yán)重的損害，尤其是存在滲透率各向異性的油氣層，其損害帶形狀與常規(guī)直井損害分布不同。開展水平井油氣層損害研究，能夠進(jìn)一步深化對(duì)水平井油氣層損害特性的認(rèn)識(shí)，對(duì)后續(xù)損害清除作業(yè)、完善補(bǔ)救措施、恢復(fù)油氣井產(chǎn)能的研究有重要意義。

1 水平井施工對(duì)地層的影響

1.1 滲透率各向異性

儲(chǔ)集層內(nèi)沉積構(gòu)造、結(jié)構(gòu)因素、巖性變化可使儲(chǔ)層的滲透率表現(xiàn)出各向異性，尤其是儲(chǔ)層發(fā)育裂縫時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率具有嚴(yán)重的非均質(zhì)性，使儲(chǔ)層沿裂縫方向具有很強(qiáng)的導(dǎo)流能力。大多數(shù)油氣藏都存在一定程度的滲透率各向異性，應(yīng)用水平井開發(fā)油氣藏時(shí)，水平井段在油氣層中較長，鉆遇裂縫概率大，頂面、側(cè)面、底面方向上滲透率差異較大，滲透率各向異性表現(xiàn)尤為突出，這不僅影響了油氣層內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)和水平井產(chǎn)能，也控制了油氣層的損害分布。

不同滲透率級(jí)別的巖心濾失量、濾失速率不同，呈現(xiàn)出了濾失量隨滲透率增加而增大的趨勢，濾失速率隨時(shí)間推移逐漸降低。由于鉆井完井液體系中添加有保護(hù)油氣層的暫堵型顆粒，能夠在短時(shí)間內(nèi)在實(shí)驗(yàn)巖心端面形成有效的濾餅，阻止后續(xù)的固相顆粒和濾液大量進(jìn)入油氣層深部，減弱了油氣層的損害。

結(jié)合水平井水平段的自身特點(diǎn)，考慮到水平段在儲(chǔ)層內(nèi)沿水平方向和垂直方向表現(xiàn)出的滲透率差異（Kh≠Kv），同一截面上不同方向的損害分布不同。當(dāng)油氣層的這種滲透率差異表現(xiàn)的不明顯時(shí)，即Kh與Kv相當(dāng)，水平段內(nèi)各個(gè)方向上損害侵入也相同；當(dāng)油氣層的滲透率表現(xiàn)出強(qiáng)烈的各向異性時(shí)，相同條件下滲透率高的方向上固相、液相侵入量相對(duì)較大，在井眼周圍形成不均勻的侵入帶。

1.2 時(shí)間效應(yīng)

水平井在油氣層中延伸較長，一般有幾百米甚至上千米，水平段在工作液中暴露時(shí)間較直井長，造成損害的可能性大，范圍更廣。如果有一無限大均質(zhì)油氣層，層厚為20 m，分別鉆一口直井和一口水平井，水平井的水平段為600 m，且在油氣層內(nèi)鉆速為5 m/h，僅僅考慮鉆井完井過程中的油氣層損害，忽略其他作業(yè)時(shí)間，則對(duì)于直井而言，油氣層頂部在鉆井完井液中的浸泡時(shí)間大約為4 h，而水平井水平段入口點(diǎn)端部至少要浸泡120 h（不同水平段浸泡時(shí)間不等），損害時(shí)間是直井的30倍。水平井的不同水平段在工作液中損害時(shí)間不等，造成損害沿水平段分布不同。通過實(shí)驗(yàn)手段，參考損害時(shí)間，可以描繪水平段井眼周圍損害分布狀況，在水平井延伸方向上油氣層內(nèi)損害帶形狀呈現(xiàn)錐形分布，水平井跟部由于損害時(shí)間長，損害深度大，端部相對(duì)侵入深度較淺。所以，使用合理的工作液能減小損害侵入深度，減小其對(duì)油氣井產(chǎn)能的影響。

1.3 鉆具偏心與巖屑作用

鉆井完井作業(yè)時(shí)，鉆具受重力作用在彎曲的水平井眼中呈偏心狀躺在水平段底部，與直井相比大大增加了與井壁的接觸面積，易破壞已形成的外濾餅，增大鉆井完井液在水平井底部的濾失量和固相侵入量，擴(kuò)大了油氣層損害范圍。

巖屑在環(huán)空中受重力的作用沿垂直方向下落，直井中只要鉆井液上返速度稍大于巖屑的下滑速度，就能將其緩慢地?cái)y帶出井筒。而水平井環(huán)空中巖屑與水平段底面距離很短，同樣情況下，巖屑會(huì)逐漸在底部堆積形成“巖屑床”。造成井下事故。此時(shí)，又必然對(duì)偏心的鉆具產(chǎn)生作用，增加摩阻，延長了損害時(shí)間，使水平井底部方向上損害加劇。

2 減小水平井對(duì)儲(chǔ)層影響的途徑

正壓差或近平衡鉆井條件下，通常采用屏蔽暫堵技術(shù)、增加井眼穩(wěn)定性、控制濾失，盡可能地降低油氣層滲透率各向異性，以及長時(shí)間損害和鉆具偏心與巖屑作用造成的影響，從而有效保護(hù)儲(chǔ)層，使油氣層損害降到最低；保護(hù)儲(chǔ)層的另一條重要途徑是欠平衡鉆水平井，但欠平衡鉆井也不是萬能的——由于受到毛細(xì)管自吸作用的影響，即使在欠平衡狀態(tài)下也會(huì)有一部分液相進(jìn)入油氣層，因此，可以在鉆進(jìn)條件允許的情況下，采取氣體鉆井來有效防止固相和液相侵入。

在水平井生產(chǎn)過程中，同樣受到滲透率各向異性及井內(nèi)壓力分布的影響，使得損害帶形狀顯示橢圓形，這種損害特征也會(huì)影響到增產(chǎn)措施的效果；注水開發(fā)以及三次采油過程中，損害歷時(shí)更長、范圍更廣，必然會(huì)影響水平井開發(fā)效果，有必要研究水平井油氣層損害的特殊性。

3 結(jié)束語

水平井油氣層的影響是制約水平井技術(shù)發(fā)展和開發(fā)效果的瓶頸，油氣層表現(xiàn)出的滲透率各向異性，使固相、液相侵入在滲透率高的方向上較為嚴(yán)重；水平段長時(shí)間暴露在工作液中加重了油氣層的影響程度；鉆井完井過程中鉆具偏心和巖屑作用使水平段底部影響加劇，在井眼周圍形成不均勻的侵入帶。

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〔編輯：張思楠〕

TU19

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.23.006

2095－6835（2017）23－0006－02