水平井鉆井技術研究

藺鼎讀

摘要：對于水平井鉆井技術來說，在石油開采的過程當中發揮出很大的功效和作用。面對石油資源嚴重短缺的形勢，加大對水平井鉆井技術的運用力度，有助于提升石油開采工作的效率，尤其對于石油的勘測工作而言，體現出良好的功效，一方面，達到使石油開采量增多的目的;另一方面，則使石油開采的經濟成本得以下降，減小此項工作帶給自然環境的危害。所以，科學利用水平井鉆井技術可謂十分關鍵。本文通過分析當前水平井鉆井技術發展的狀況，同時探究了水平井鉆井技術的具體應用案例，以便帶給有關水平井鉆井技術人員一定的參考和幫助。

關鍵詞：水平井;鉆井技術;應用

引言：在科技力量的推動之下，讓國內的水平井鉆井技術不斷完善，并且被廣泛加以推廣和應用，在油田開采和利用中發揮出很大的作用，既增加了油井開采的數量，又有效控制了水平井鉆井技術的研發成本，讓此項技術獲得了很大的關注與重視，由此說明了水平井鉆井技術巨大的發展空間，通過做好研發工作，并且合理進行使用，有助于及時分析并處理此項工作當中遇到的問題，進而增強水平井鉆井技術的實際應用成效。

1.當前水平井鉆井技術發展的狀況

從當前的情況來說，國內石油資源的數量呈現出日益緊缺的趨勢，提高了開采工作的困難程度。不過，開發水平井的過程當中，擁有諸多不同的優勢，比如，相應的開采作用條件良好、很長的油層以及更多的經濟收益等，得到了廣大石油企業普遍的關注，開始加大針對水平井鉆井技術的研發和運用的力度。特別在最近幾年當中，得益于科技日益進步的影響，面對石油被大面積開采的情況，讓石油水井的數量與日俱增，促使水平井鉆井技術廣受重視，發揮出很大的作用，其實際運用的效果是非常顯著的。無論從數量，還是從開采的質量方面，均達到了既定的目標。與此同時，水平井鉆井技術日趨成熟[1]。不過相較于外國的技術而言，國內的發展時間較短，與其依然存在一定的差距，因而，需要進一步加快對水平井鉆井技術的研發速度。實際上，從一個國家的角度而言，油氣產業的發展程度象征著其整體的實力情況，因而，國內也加快了對油田開采的進程，并且充分借鑒外國一些先進的技術和豐富的經驗，加大對新型油田開采技術的應用力度，體現出水平井鉆井技術的優勢和功效，達到嚴控鉆井作業成本的目的。雖然從前我國在水平井技術方面存在一定的局限性，所研發技術的運用范圍不夠廣泛，不過，從目前的技術來看，有了很大的進步，應用的次數更多，范圍也更加廣泛。另外，通過科學運用先進的水平井鉆井技術，能夠達到石油開采的產量目標，并且適用于砂巖十分疏松的油藏開采工作[2]。

2.水平井鉆井技術的具體應用案例

2.1某某水平井開采工程項目概況與開采特征

此次研究以某某水平井開采工程項目為例，旨在探究與分析水平井鉆井技術的應用方案，并且構建出勘探開發的相關技術標準。在此區域當中包含了面積為208km2的含氣巖體，相應的采儲量為405×108m3，在2019年初產能為800×103 m3。2019年的年產能為48×108m3。具體進行開采的過程當中，表現出如下幾點特征：

2.1.1地層十分復雜

對于此水平井開采工程項目來說，其地層包含了下述幾個方面的特征：（1）淺層較為疏松，雷一～嘉四的地層，其孔隙與裂縫得以正常發育，相應的地層承壓力不高，表現出井漏的現象。（2）地層欠缺一定的穩定性，容易出現垮塌的事故。（3）在水平段的地層頁巖儲層容易發生垮塌事故，相應的垮塌物表現出層狀、塊體的形狀，而巖石的應力在不同的方向也是不同的，表現出上漏下垮的顯著現象。

2.1.2提升了軌跡管控的困難程度

井眼的密度較高，同時存在生產井、正鉆井一起處在相同平臺的現象，其上端應該實施密集防碰處理。受到由于地層特征的影響，使用普通鉆具對井壁上面的支點作用減弱，形成造斜率不足的情況，假如進行長期滑動鉆進處理，必然減慢會機械設備的鉆速，無法確保井眼的光滑性[3]。

2.1.3機械設備的鉆速緩慢

對于上部的井段來說，因為井眼自身的尺寸很大，地層的可鉆性不佳。由于研磨性很強，導致鉆頭出現受損的情況。根據有關防碰的規定實施定向，進行定向的時候，容易發生托壓的情況，減慢了機械的轉速。

2.2水平井鉆井技術的運用

2.2.1井身結構的合理設計

對于一開Φ444.5mm井眼來說，由于此平臺屬于為密集叢式井的開發處理，所以，需要積極開展防碰工作，選擇處于500m的位置實施防碰定向，并且運用充氣鉆井難以進行防碰繞障處理。借助空氣鉆，在漏層方面的優勢十分明顯，通過把一開設計至嘉四可封的隔漏層，并且縮短大井眼的長度，提高空氣鉆速。

對于二開Φ311.2mm井眼而言，基于達到既安全，又迅速進行鉆井的目的，結合地層的情況，應該運用空氣鉆井，做到有效提速，針對造斜段與水平段來說，則需要運用相關旋轉導向工具，達到提升速度的效果。而在茅口層位當中，包含了較少的硫化氫，屬于二開的必封點。通過把技術套管下到韓家店的上部之后，能夠有助于空氣鉆作業，實現對其中有害氣體層的封隔處理[4]。

對于三開Φ215.9mm井眼而言，使得造斜點出現下移的現象，當進到龍馬溪的時候，可以借助高造斜率旋轉導向的方式，達到提高速度的目的。而井身結構的具體設計情況見下圖1。

2.2.2針對井眼軌跡設計的改進

由于鄰井井口的距離為5m，設計軌跡的時候，應該首先把兩井的井間距進行拉開，然后參考左右兩口鄰井的情況，可以在造斜點以前，進行井斜吊直處理，對造斜段實施增斜扭方位的三維設計方法，提高了井眼軌跡的安全性。進行三維井水平井鉆井的時候，不僅應該增設井斜，而且還需要扭方位，要求相關鉆具工具的增斜能力得以提升。現階段，主要運用了旋轉導向鉆井，表現出軌跡十分光滑、摩阻的扭矩較低等優勢，不過鉆井作業的成本較高。

根據鉆井、后期的改造等相關規定可知，需要采用的剖面設計方式達到下述規定：

（1）應該符合現階段我國普通螺桿鉆具的造斜能力要求，使得剖面設計可以和鉆井工具相匹配，便于控制經濟成本。

（2）確保三維井段盡可能較短，便于使摩阻的扭矩下降，并且，要求井眼軌跡相應的全角變化率達到后期壓裂管柱等方面的規定。

（3）緊密聯系相關地層的特征情況，進行剖面設計的過程當中，需要確保更加平滑、順暢，進而使實鉆時候得摩阻扭矩得以下降，達到有效管控實鉆軌跡的效果。

根據此區域的小靶前距與大偏移距的水平井狀況，構成了獨特的現象，可以運用三段制三維水平井的井身剖面設計方式，然后結合各個造斜點與增斜扭方位點的情況，科學進行鉆具組合受力分析工作，一方面，能夠改進造斜、增設斜扭方位點的目的;另一方面，有利于確保所選造斜率的合理性，充分發揮出此種設計方式的作用[5]。

2.2.3注重對鉆井液轉換技術的科學利用

對于此區域當中，其上部井段出現了很多的漏層，同時井斜很小，通過借助高性能的水基鉆井液，一方面，降低了由于井漏造成的巨大經濟損失，另一方面，則增強了封堵處理的效果。當進到龍馬溪之后，由于造斜段水平段逐漸得以延長，使得鉆具和井壁的接觸次數增多，摩阻也隨之增加，因為頁巖擁有良好的吸水軟化性能，使井壁無法確保一定的穩定性，易于產生垮塌的情況，而水基鉆井液易于造成井下變得非常復雜。所以，可以運用較高密度的油基鉆井液，對比水基鉆井液，相應的含水量更少，發揮出良好的潤滑作用，既減小了相關鉆具和井壁間的摩阻，又加快了機械地鉆速。

2.3實際的運用狀況分析

2.3.1 C18水平段泥漿體系的轉換運用

針對C18井而言，屬于典型的水平井，此井的井深為4740m，水平段的長度為2046m，頁巖的鉆遇率則是100%。此井對于上部井段，主要運用了MWD與螺桿的組合方式，實施防碰鉆進處理，在進到龍馬溪之后，需要更換旋轉導向，然后進行增斜扭方位處理，并且在井深度4002m、水平段的長度1382m的位置，井下起下較為艱難，見表1，應該轉換成相應的油基鉆井液體系，進而采用LWD與螺桿的組合方式，有利于進行超長水平段的鉆進作業。

2.3.2 C20水平段鉆柱扭擺系統的合理運用

由于C20井的設計水平段長度為1200m，此井運用了旋轉導向系統，當鉆進到井深度為3245.2m的時候，因為井下的摩阻較大，相應的旋轉導向系統沒有信號，需要采用LWD與螺桿的定向鉆具組合方式，并且應用鉆柱扭擺鉆井系統。此井的實際鉆進到井深為4025m時結束，扭擺系統的累計進尺為775.24m，此系統處于C20井一共運用了8個定向井段，共計定向為95.42m，具體的運用狀況見下表2。

結束語：

綜上所述，在對水平井鉆井技術運用的過程當中，需要做好針對水平井鉆井技術配套設施的完善工作，以便達到不同種類水平井的作業需求。通過依靠此項舉措，不但確保水平井鉆井施工的質量達到相關規定，而且提升了礦藏的鉆遇率，縮短了水平井施工技術的運用時間，進而完成了增加單井產量的任務，獲得了更多的經濟收益。

參考文獻：

[1]倫立權，張陽陽，李園園.水平井鉆井技術研究[J].中國化工貿易，2019，217（125）：349-350.

[2]余福春，陳曉燕，陳宏宇.塔河油田超深側鉆水平井鉆井技術研究與應用[J].石油天然氣學報，2019，169（312）：329-334.

[3]田樹林，楊明偉，楊麗月.薄油層水平井鉆井技術研究與應用[J].鉆采工藝，2019，198（023）：1115-1117.

[4]余福春，韓立國，楊君明，等.東河塘油田超深水平井鉆井技術研究與應用[J].鉆采工藝，2019，332（106）：122-126.

[5]譚秀華，董衛軍，張德江.頁巖氣水平井鉆井技術研究[J].中國石油和化工標準與質量，2019，200（003）：181-184.