提高水平井鉆速的鉆井技術措施應用

謝平 向偉

摘要：水平井鉆井技術在我國已經發展了十幾年，如今技術已經日趨成熟，特別是近幾年，水平井鉆井技術已經達到全球鉆井技術的領先水平。由于近年來全球油氣能源總量消耗急劇增加，能源供求不足，全球對于資源的開發利用以及相關開采技術都十分重視。目前，水平井鉆井技術已經廣泛被應用各個地區、各種規模石油資源開采工程中，并且隨著水平井鉆井技術的不斷提高，為石油開發提供了堅實的技術支持，促進了油氣高效、清潔開發。

關鍵詞：水平井鉆井;提速技術;問題;措施

隨著科技的不斷發展，石油鉆井技術也不斷提高，并日趨成熟。目前在石油資源開發中環保意識也不斷增強，高效清潔的開發資源成為十分重要的一部分，而水平井鉆井技術的出現，在保護環境的同時也滿足了石油資源開采的需求。首先探討了水平井鉆井提速的重要性，然后結合實際工程案例分析了提高水平井鉆井提速技術有效措施。

1.水平井鉆井提速的重要意義

1.1水平井鉆井提速技術的概述

水平井是一種特殊類型的定向井，水平井鉆井技術是利用特殊的井底動力工具與隨鉆測量儀器，鉆成90°左右的井斜角，且保持相同角度鉆進一定長度井段的定向鉆井技術，而水平井鉆井提速技術是在水平井鉆井技術的基礎上發展來的。水平井鉆井技術可以有效增加泄油面積以及單井石油天然氣產量，同時石油天然氣開采中有效減少直井鉆井，避免油田儲層受到破壞，極大提高了經濟效益。

1.2水平井鉆井提速作用

在石油資源開采過程中往往地形、地質都比較復雜，傳統的鉆井技術經常會出現地層出水現象，給石油開采工作造成不利的影響。水平井鉆井提速技術的應用可以更好地應對各種復雜情況地質，能夠掌控油氣井流體特征，有效鉆遇優質儲層，促進石油資源的開采。另外，通過水平井鉆井提速技術的應用，可以選擇更合適鉆具，鉆井參數更加科學合理化，從而進一步地掌握開采區儲層具體特征，精準鉆探位置。總之，水平井鉆井提速技術可以通過科學合理的判斷，分析出鉆井每個環節中各個成本損耗的成因，有效降低成本的同時降低了施工過程中的安全隱患，在很大程度上提高了鉆井速度與質量，提升了環境效益，為以后水平井鉆井技術奠定了良好的基礎。

2.工程概況

2.1項目介紹

所選取研究工程項目位于新疆塔里木盆地順北油田，先后四次定向井深均超過7100m，采用Φ149.2mm井眼尺寸，設計定向井深8368m，目的層為古生界奧陶系中下統，巖性以泥巖、灰巖為主，井底壓力100-110MPa，井底溫度140-150℃，具有高溫、高壓、含硫化氫等特點。

2.2工程特點

（1）巖石可鉆性好，裂隙發育，地層易發生垮塌、井漏等復雜情況。根據實鉆結果顯示，定向鉆進過程中，泥巖、灰巖PDC鉆頭磨損比較嚴重，且裂縫井段多次發生卡鉆故障。

（2）本工程定向井段深，四次側鉆井深均超過7100m，地層溫度高，MWD儀器及螺桿鉆具抗溫穩定性差，直接影響施工效率。。

（3）由于地層裂隙、破碎發育，鉆屑顆粒大、數量多，大斜度井段易形成鉆屑床，為保證泥漿盡可能多的攜帶井眼鉆屑，對泥漿性綜合性能要求高。

（4）根據實鉆油氣顯示需不斷調整井眼軌跡，以達到地質目的，同時也帶來井眼軌跡控制難度大，阻力增大，穩定性變差等一系列問題，甚至重新回填側鉆，增加施工周期。

3.水平井鉆井提速技術應用

3.1井眼軌道優化設計技術

在水平井鉆井中對井眼軌道優化設計是十分重要的。首先根據地質實際情況，結合鉆井投入設計合理的靶前距、造斜點和造斜率等參數;其次，地質設計也要根據實際情況科學合理設計，在井眼軌道設計中要分析鉆井液體系、摩阻大小、鉆具重量等多種因素;最后，結合相鄰的井眼情況，對設計參數進行優化。

3.2采用數據預測技術，減小摩阻扭矩

水平井定向鉆進過程中，隨著井斜增加，水平井段增長，鉆具柔性增大，鉆柱的軸向摩擦阻力和徑向摩擦扭矩增大，特別是隨著井眼軌跡的調整，摩阻扭矩會隨著水平段的延伸迅速增大。由此帶來的鉆壓傳遞困難、工具面穩定性差，導致井眼軌跡控制難度增大。為克服此類難題，利用軟件對起下鉆阻力、鉆進扭矩進行預測，提前根據摩阻扭矩變化情況優化鉆井液性能、鉆具組合及井眼軌跡，配合改變鉆進方式，增加短程起下鉆次數等措施應對，避免井下復雜情況發生。

3.3優化鉆井液性能，提高井眼清潔能力

針對水平段鉆井摩阻扭矩大的難點，通過減阻防卡措施的落實，確保施工安全：①在滿足井眼穩定的前提下，采用低密度鉆井液，降低壓差卡鉆風險;②嚴格控制固相含量低于0.2%，控制HTTP150℃濾失量小雨10ml，改善泥餅質量，減小摩阻系數;③及時加入強抑制封堵材料及非滲透材料，降低地層滲透率，阻止壓力傳遞。

隨著井斜角增大，鉆井液上返速度受限，井眼清潔效果變差。為防止水平段巖屑床的形成，需要做到以下幾點：①增大訓話排量，提高環空返速;②改善鉆井液性能，提高動切力，采用層流攜砂，減小巖屑滑落速度;③控制機械鉆速，增加循環劃眼時間，減少環空巖屑濃度;④定期短程起下鉆，同時注入重稠漿清潔井眼。

4.水平井鉆井提速技術有效措施

4.1綜合分析地質環境

具體分析水平井地質環境，在水平井鉆井施工之前必須要根據當地的地質環境進行合理的分析，以提升水平井鉆井速度。比如，加強鉆井區土地地質系數分析，詳細描述出地應力和巖石的硬度以及分布情況;加強水平井井壁穩定性分析，確保水平井井壁穩定性，保證鉆井施工順利開展。

4.2優化井身結構

在實際施工當中，水平井井身結構對鉆井周期有很大的影響，水平井每多下一層套管，工期就會相應延長。所以，在水平井鉆井施工中合理優化井身結構可以有效提高鉆井速度。

4.3加強新科術應用，優化鉆頭選型技術

在水平井鉆井施工中，只有不斷吸收并應用新技術，不斷總結經驗才能有效提高水平井鉆井速度。同時，還需要對鉆井參數以及鉆具型號、功能等進行合理配置，比如，在對中硬底層鉆井施工中可以用牙輪鉆頭;在軟地層油田中，可以用刮刀鉆頭進行操作，從而提升水平井鉆井速度。

4.4做好各項管理工作

在油氣開采施工過程當中必須加強各項工作的管理力度，強化各個部門的協作能力。首先，加強人力資源配置，按照定員編制要求合理分配工作人員，并全面核實各個部門、各種設備配置情況;其次，加強各個部門監查力度，對于施工中出現的各種問題，高效的處理好，確保量化工作的順利開展;最后，做好各種機械設備的維修養護工作，最大程度減少施工中因設備出現故障對施工帶來的不利影響。

4.5做好環境保護工作

在施工過程中要加強環境保護工作，加大員工安全環保知識培訓力度，著重強調鉆井施工中安全環保意識，切實在施工中所有工作人員人身安全和當地環境得到保護。施工之前所有施工人員必須經過安全教育培訓，合格以后方可上崗，施工現場安排專人統一指揮機械設備操作，并對機械設備定期檢查，發現隱患及時處理;為了保護和改善施工現場環境，防止由于施工造成的作業污染，鉆井過程中廢水、廢油以及生活污水按有關要求進行處理，不得直接排施。廢油、廢水采取隔油池等有效措施加以處理后循環再利用，以免污染周圍環境。

5.結論與認識

總之，水平井鉆井提速技術在具體石油開采中有十分重要的作用，通過水平井鉆井提速技術可以有效提高石油資源開采效率，節約施工成本，更好地保護生態環境，促進我國石油行業的穩定可持續發展。今后，隨著科技的不斷進步與發展，鉆進提速技術會更加完善，水平井鉆井提速技術應用范圍會更加廣泛。

參考文獻：

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