深層水平井鉆井液技術難點及設計方案探討

田野 欒永樂 王福云

摘要：地質導向技術的成熟，讓水平井鉆井施工的質量越來越高，進而帶動了我國非常規油氣藏開發事業的進步，現階段水平井技術已經在致密油氣藏、頁巖氣等特殊油氣藏開發當中發揮作用，保障了特殊油氣藏的開發效益。而深層水平井的鉆井效果，很大程度上受到鉆井液性能的影響，因此有必要在充分了解深層水平井鉆井液技術難點的基礎上，不斷完善設計方案，從而確保油氣藏的開發質量。

關鍵詞：水平井;鉆井液;設計方案

引言

水平井鉆井技術是極具應用價值的一種新興鉆井技術，能夠在油氣藏開發當中發揮重要作用，然而這種鉆井技術也有一定的弊端，即其涉及到多種影響因素，容易出現質量問題。而鉆井液顯然是水平井鉆井質量的重要影響因素，特別是在深層水平井當中，鉆井液的重要性更是成倍增長，它的潤滑防卡能力、井壁穩定能力、儲層保護能力都會給深層水平井鉆井質量帶來決定性影響，在這種情況下對本課題進行研究，顯然具有不可忽視的重要意義。

1深井水平井鉆井液的技術難點

1.1井眼凈化難點

深層水平井的井身結構呈水平方向延伸，在沒有外界動力的情況下，鉆井液內部攜帶的巖屑會在重力作用下逐漸沉積在環空底部，時間一長就會形成一層巖屑層，導致井孔的直徑縮小、內部壓力失去平衡，進而形成局部嚴重對流，此時密度較低的流體會快速升高、高密度的巖屑層則進一步下沉，鉆井液的穩定性將會被破壞。而在有外界動力的情況下，巖屑層同樣會形成，提升鉆井液粘性、提升鉆井液流動速度等方式能夠在一定程度上避免巖屑沉積，然而并不能根治這一問題。從實際情況來看，在利用加重鉆井液進行鉆進的定向井當中，井口返出的鉆井液密度差非常大，這證明加重材料導致了巖屑層反方向移動，給井眼凈化帶來了更加復雜的問題。

1.2摩阻控制和井眼潤滑難點

深層水平井的摩擦阻力必然存在且不能完全消除，特別是在造斜段其摩擦阻力將會進一步提升，在這個井段當中，鉆進設備和井壁的接觸面積比直井段更大，因此摩擦阻力也隨之增加，如果不能合理地控制這部分摩擦阻力，鉆井設備將會承受過大的拉伸力，進而發生斷裂和破損問題。根據實際經驗來看，摩擦阻力大小主要受到泥餅潤滑系數、鉆具的自重及負載、鉆井液潤滑性、造斜段傾斜角度、鉆井液固體成分含量等一系列因素的影響，如何控制摩擦阻力、保證井眼潤滑度，屬于不可忽視的難點之一。

1.3井壁穩定難點

深層水平井的井壁穩定性受到物理因素和化學因素兩方面的影響：首先，在實際的工作中，為保證井壁穩定性，工作人員常利用調整鉆井液密度、調整液柱壓力的方法保證井壁穩定，然而深層水平井涉及到非常復雜的地質結構，裸眼段比較長、鉆井液密度要求比較高，工作人員難以保證鉆井液密度的合理性，液柱壓力太大會導致井漏問題、液柱壓力太小會導致井壁失去穩定性。其次，向鉆井液當中添加封堵劑也能夠提升井壁穩定性，但是地層當中的黏土在接觸到鉆井液以后不可避免地會發生水化膨脹，進而導致井壁穩定性下降的問題。不難看出，如何控制井壁穩定性也是深層水平井技術難點。

1.4儲層保護難點

深層水平井水平段和儲層之間有著較大的接觸面，鉆井液需要在水平段停留較長時間，稍有不慎就可能造成儲層損壞等問題。水平井深度越大、水平段長度越大，鉆井液的流動壓力越大、儲層破壞幾率越大。工作人員必須要合理調整鉆井液的設計方案，才能使之具有一定的儲層保護能力。

2深層水平井鉆井液的設計方案

2.1攜巖能力

深層水平井的鉆井液技術難點非常多，而保證鉆井液攜巖能力，則是提升鉆井液設計合理性的必然選擇，將會影響到鉆井過程的摩擦阻力，直接決定深層水平井開發效果。通常來說，水平井鉆井施工中涉及到三個階段的巖屑返出，分別發生在第一洗井區（0°～30°）;第二洗井區（30°～60°）;第三洗井區（60°～90°）。井段傾斜程度不同、鉆井液流動速度也就不同，因此不同井段的巖屑運動情況存在一定的差異，而第二洗井區當中則是最重要的巖屑返出階段。在鉆井設備、水平井設計方案不能進行調整的情況下，工作人員可通過調整鉆井液的流變性、環空返速等提升其攜巖能力，確保深層水平井鉆井工程的順利完成。

2.2潤滑防卡能力

在水平井鉆井工程中，鉆具始終緊貼水平井井壁運行，而在斜度越來越大的情況下，鉆具受到的摩擦阻力也會不斷提升，上文中簡單地提到了影響摩擦阻力的因素，想要降低摩擦阻力、保證鉆井工程順利完成，就必須要采取措施對鉆井液設計方案進行調整，控制泥餅質量和鉆井液潤滑性兩項性能保證鉆進速度和鉆進效果。

2.3井壁穩定能力

深層水平井鉆進施工的基礎就是保持井壁穩定，相比于常規水平井，深層水平井的造斜段更長，發生坍塌的風險更大，其井壁穩定性很難保證，另外水平鉆進時鉆具的運行效率比較低，因此往往需要更長時間才能完成鉆進，這延長了裸眼井段與鉆井液的接觸時間，使井壁失穩風險進一步提升。工作人員必須要從物理措施和化學措施兩方面分別入手，控制鉆井液密度的同時，利用瀝青封堵劑、顆粒封堵劑、聚胺類高效抑制劑，保證鉆井液的井壁穩定能力。

2.4儲層保護能力

深層水平井的儲層往往比較脆弱，因此采取措施優化鉆井液設計方案、提升其儲層保護能力就顯得至關重要。比如，遇到裂縫較多的儲層時可向鉆井液當中添加適當的酸化封堵劑，從而降低裂縫滲透問題，保證水平井鉆進的順利進行;再比如，針對低滲透儲層可降低鉆井液濾液表面張力控制水鎖損害，保護儲層穩定性。

3結論

相對于常規直井、常規水平井而言，深層水平井的鉆進難度更大、需要處理的地層問題更加復雜，具有施工費用高、施工困難性高的特點，在實際工作中，鉆井液性能上的欠缺，是造成深層水平井技術應用問題的主要原因。因此，工作人員必須要充分了解深層水平井鉆井液技術難點，并積極主動地調整鉆井液設計方案，使鉆井液的潤滑防卡能力、井壁穩定能力、儲層保護能力得到提升，為深層水平井施工提供強有力的支持。

參考文獻

[1]李瑞明，陶瑞東，何衛濱，夏鶴銘，王鵬，李軍生.深層小井眼側鉆水平井鉆井技術實踐[J].鉆采工藝，2015，38（04）：113-114+124.

[2]柳振宇. 深層側鉆水平井鉆井與完井技術研究[D].東北石油大學，2017.

[3]馬睿思.深層水平井鉆井技術探析[J].石化技術，2019，26（01）：191+229.

[4]鄧興強.深層水平井鉆井液技術難點及設計方案研究[J].西部探礦工程，2019，31（06）：85-86.

大慶油田有限公司采油工程研究院 ?黑龍江 ?大慶? 163453