長水平段水平井欠平衡鉆井技術應用探討

袁西望

（大慶鉆探工程公司鉆井四公司，黑龍江大慶163000）

在油氣井鉆進過程中，應用欠平衡鉆井技術可以控制地層流體進入井筒中。運用該技術既可有效控制鉆井液漏失等情況的發生，還能夠使油氣井產能得到顯著提升[1]。近些年，實鉆經驗表明，欠平衡鉆井技術可對油氣層起到比較全面的保護，并且將勘探開發成本降到最低，因此市場前景非常廣闊。

1 欠平衡鉆井技術概述

對欠平衡鉆井技術的定義，至今并不統一。總的說來，主要是在整個鉆井過程中，在欠平衡壓力作用下，利用人工方法或自然條件使地層壓力高于井筒內鉆井液液柱壓力，使得井筒內形成一定負壓，使得地層流體可以進入井內并循環出井[2]。在實際操作過程中，通常會將一套旋轉控制頭安裝與常規環形防噴器的上部，使得地層壓力高于環空液柱壓力，以此對井口一定壓力與井底負壓進行有效控制，實現最終的連續鉆進。

2 長水平段水平井鉆井技術難點

2.1 下套管難度較大

與常規油井相比，長水平段水平井的水平段長度與井下斜度相對都比較大，由此加大了井壁在整個下套管過程中施加到套管上的應力，不斷提升管壁之間的摩擦力。

比如，在實際下套管作業過程中，相關技術人員需對這種類型的油井進行多重工序后，才能順利到達指定的位置。因此，如果油氣井的深度較小，才通常會進行下套管作業。

2.2 水泥漿頂替效率低

水泥漿的頂替效率受到套管自身重量的影響而大打折扣，長水平段的油氣井加大了井壁施加給套管的應力，因此水泥漿頂替效率還不得不遭受井壁應力的影響。

比如，長水平段油氣井上下環之間的差異比較大，層流替代狀況非常顯著，致使相應增加了泥砂含量，在整個循環過程中水泥漿會受到持續增加的阻力，最終致使替代率降低。

2.3 對固井質量的影響

與普通直井相比，長水平段水平井進行固井作業時，對水泥漿的性能的要求較高。因為水平井水平段較長，與儲層接觸面積大，大量油氣資源在水平段會從地層縫隙中進入到水泥漿。當儲層縫隙較發育時，大量油氣資源進入到水泥漿中后，凝結后的水泥漿體積會大大減小，導致水泥漿在凝結之后，內部會因為產生大量縫隙，勢必會對固井質量造成不利影響。

2.4 膠凝性能差

在對長水平段水平井使用欠平衡鉆井技術進行鉆井的過程中，需要使用一定量的原油增加潤滑性，同時起到穩固井壁的作用，由于原油的存在，雖然能在一定程度上增加潤滑性的能力，但不能忽視原油自身的疏水性能，它會致使裂縫不斷出現在已經凝結的水凝膠中，大大降低膠凝質量。

3 長水平段水平井欠平衡鉆井技術應用提升措施

3.1 提升長水平段水平井鉆井設計水平

對于長水平段水平井而言，為了達到鉆井目的，必然存在較長的水平段。在進行鉆井施工設計時，可以使用適當方法將長水平段的斜度減小，從而顯著降低所施加的應力。當斜度較大時，會增加相應的套管應力，導致出現諸多鉆井問題，降低水平井造斜段斜度，能夠降低套管所受到的應力，從而避免出現鉆井問題。此外，欠平衡鉆井技術關鍵之一是要使井底負壓值在可控制范圍內。在保持排量不變的前提下，要正確判斷井底負壓值，可以依據井內實際壓力關系進行判斷。井底負壓在泵壓下降的情況下會出現同比增長，在泵壓上升的情況下會出現同比減少。在整個鉆井過程中，如果保持入口流量與鉆井液性能始終不變，可有效對井底負壓值進行判斷。依據井口壓力下降值與排量下降值的關系，如果出現正比，反映井底負壓值增加，如果二者不成正比，井底負壓值就不會增加。

技術人員在實際鉆井過程中，需要不斷優化井眼軌跡設計，同時不斷提升鉆井液的性能，此外，還應采取多種有效措施，降低套管所受到的應力，在確保鉆井效率得到提升前提下順利實施整個鉆井過程。

3.2 提升鉆井施工技術

為了使長水平段水平井井眼軌跡得到有效控制，要不斷提升鉆井工藝技術，并充分應用地質導向技術，與鄰井實際鉆井資料相結合，使井眼軌跡數據更加科學、合理，并非常符合長水平井段鉆井所需的技術要求。當然，在實際操作中也可靈活控制計算機程序對井眼軌跡進行設計，使其軌跡能夠與長水平井段水平井鉆井施工的需要完全相符。比如，操作人員在鉆井過程中先要找準靶點位置。可先對斜井段類型進行科學合理選擇，對鉆具組合形式不斷優選，根據水平井段靶點與造斜角度，設計最佳鉆井組合。然后對造斜的具體位置進行確定，在合理程序設計與自控系統分析下確保造斜位置與所設計的要求完全相符，選擇出最好的鉆井方式。此外，鉆井技術人員還要對鉆井液的密度進行隨時觀察與調整，為了防止安全事故的發生，要確保鉆井液密度與長水平井段鉆井施工需要相適應。

3.3 開展創新技術

為了將對鉆井效率有負面影響的相關技術難點一一解決，就有必要逐步攻克水平井鉆探施工技術的難關。深入研究鉆井中的控制技術并監測扭距和摩阻，正確分析上述數據就能夠獲得比較準確的井斜數據，并將這些數據作為基礎結合實際情況對井眼軌跡進行糾正，使得鉆探施工質量得以迅速提高。操作人員要在保持井眼軌跡與鉆井設計相符合的要求上，對井眼軌跡控制技術措施進行充分應用。基于此，工作人員要注重對鉆井施工方面的設計。經過充分調查，做設計的方案要同時具備既能體現鉆井施工難點又能將鉆井事故有效避免的條件，這樣才能順暢完成水平井鉆井任務。詳細的調查，可有效避免鉆井周期的可能延長并使鉆井效率得以顯著提升。簡單來說，操作過程中所采用的鉆井技術，既要符合長水平井段的設計也要符合地質導向原則，這樣才能得出比較理想的井眼軌跡效果。

比如，技術人員在具體過程中要反復對鉆井液體系進行研究和實驗，這樣才能開發出與水平井鉆井技術要求相符合的鉆井液體系。同時，技術人員還要進行實時監測，及時調整鉆井液性能參數并提升其攜屑能力，以此預防鉆井通道可能會受到巖屑堵塞的可能，在上述基礎上避免卡鉆事故的發生，保證施工能順利完成。

3.4 提升風險應對措施

為了確保欠平衡鉆井施工順利進行，有必要對井控工作進行有效落實，同時還要不斷完善井控責任制，對各種應急預案進行完善落實。地質錄井值班人員與鉆井坐崗人員要實時進行監測，一旦察覺油氣出現溢流狀況，就要向值班干部或井隊工程師等主要負責人員進行上報。同時，要在規定15min內關井，待穩定之后再繼續進行欠平衡鉆井工作。如果遇到井壁不穩定等狀況，操作人員要立即停止鉆井施工，將鉆具上提，循環鉆井液，提升鉆井液密度，改善鉆井液性能，還要對鉆井液返出情況進行實時監測。在實鉆過程中，技術人員一旦發現出水量比較小，就要使欠平衡鉆井工作立時停止，并對進口實施一定回壓而對地層出水量進行有效控制，這些操作都要在不對欠平衡鉆井施工工作進行影響的前提下完成。如果地層出水量非常大，就要立即停泵，這樣才能對鉆井液循環進行有效維持，并使鉆井液密度上調，從而對出水量進行有效控制。如果操作過程中發現二氧化碳或硫化氫氣體，也要當即停止欠平衡鉆井作業，將鉆具上提到安全井段內并關井。

4 結語

欠平衡鉆井技術的應用，使得石油勘探已完全邁上了一個新臺階，這項新型技術近些年被人們廣泛應用，不僅使得儲層采收率得到顯著提高，而且勘探開發收益也不斷增大。雖然欠平衡鉆井技術所帶來的綜合效益非常高，但也伴隨著很高的風險。在實際鉆井過程中，要從安全工程系統角度入手，優化鉆井設計，實鉆過程中進行細致分析，有效辨別危險源并采取相對的技術對策。現階段，欠平衡鉆井技術依然是一項具備較高施工難度與復雜工藝的技術，只有不斷提升從業人員的實踐技能并制定與之相符合的應急程序，才能確保鉆井工作的順利進行。