長水平段水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)分析

王 進(jìn)

中國油田服務(wù)股份有限公司 天津 300450

當(dāng)前，在國內(nèi)外業(yè)內(nèi)專業(yè)人員的不斷努力之下，長水平段水平井鉆井技術(shù)已經(jīng)取得了重大突破。但是由于該技術(shù)本身存在著局限性，所以需要選擇合適的解決措施來確保其應(yīng)用效率和質(zhì)量[1]。

1 長水平段水平井的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)優(yōu)勢

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

從2014 年以來，頁巖氣的開采力度明顯加大；而到了2018 年以后，水平井的水平段長度已取得了很大的突破。而在此過程中，國外的進(jìn)步更加明顯，特別是美國通過長水平段水平井鉆井技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)，開采量大大增加，挪威、英國等國家在長水平段水平井領(lǐng)域也研發(fā)了多項(xiàng)設(shè)備和技術(shù)。我國近年來也逐步加大了對該領(lǐng)域的研究，其中以勝利油田成果最為顯著，其在高平1 井的水平段已達(dá)到了3000 多米[3-4]。但是與國外相比，我國在長水平段水平井領(lǐng)域上還存在一定差距。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢

隨著水平井鉆井技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷拓寬，其技術(shù)優(yōu)勢也越發(fā)明顯。具體來說，在應(yīng)用該技術(shù)的過程中，該技術(shù)可以極大地提高油氣田的產(chǎn)量；如果在近井區(qū)域，長水平段技術(shù)能夠使高滲透氣層擁有更好的產(chǎn)能效果；該技術(shù)還能將流體延伸到更深層次的油氣藏中，以確保注水氣井的實(shí)際效率。

與直井相比，水平井具有占據(jù)面積小，搬運(yùn)方便等優(yōu)勢，可以很好地實(shí)現(xiàn)成本的有效控制。由于我國油田在開采的過程中普遍具有類型多，開采規(guī)模大的特點(diǎn)，因此水平井鉆井技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用前景更加廣闊。

水平井鉆井技術(shù)還有很強(qiáng)的適用性，即便油田的地理?xiàng)l件惡劣，性能不穩(wěn)定，水平井鉆井技術(shù)也能很好地發(fā)揮其的應(yīng)用優(yōu)勢。

2 長水平段水平井鉆井的技術(shù)難點(diǎn)

2.1 井眼軌跡不易控制

長水平段水平井長度較長，所以有較高扭矩的摩擦阻力，從而在一定程度上增加了傳遞鉆壓以及工具角擺正的難度，進(jìn)而導(dǎo)致井眼軌跡不易被控制。

與其他的鉆井技術(shù)相比，長水平段水平鉆井技術(shù)最大的區(qū)別就在于，它需要穿越較多的靶點(diǎn)，因而導(dǎo)致其井眼軌跡不易控制。在實(shí)際的應(yīng)用和設(shè)計(jì)的過程中，相關(guān)人員一定要對井眼的設(shè)計(jì)給予高度的關(guān)注和重視，從而在立足于實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，對相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的管理，這其中就包括水平井段、直井段等，進(jìn)而通過了解對應(yīng)井段之間的關(guān)系，來進(jìn)行更深層次的分析。

2.2 摩阻扭矩偏大

在應(yīng)用長水平段水平井鉆井技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)時(shí)，會(huì)存在較大扭矩的摩擦阻力，這是因?yàn)橄戮谂c鉆具之間有著較大的接觸面積，再加上鉆具的長度都比較大，從而導(dǎo)致軸向摩擦扭矩也得到了一定程度的增加。也就是說，如果面對的水平段較長，那么巖屑在返回的途中就很有可能出現(xiàn)磨碎現(xiàn)象，這樣一來就不能全面的清除鉆井液，進(jìn)而影響了其的潤滑效果。除此之外，有時(shí)在進(jìn)行相關(guān)的鉆井作業(yè)時(shí)還會(huì)出現(xiàn)偏心環(huán)控的情況，這是因?yàn)榫鄣缀豌@井之間若存在較大的接觸面積，就會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生巖屑，從而形成巖屑床，而這無疑加大了施工的難度和風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 下套管難度較大

對于長水平段的造斜井，其斜率較大，在進(jìn)行下套管這一環(huán)節(jié)時(shí)，很會(huì)容易導(dǎo)致井壁側(cè)的壓力增級，進(jìn)而使得摩擦阻力進(jìn)一步加大，這無疑加大了套管的難度系數(shù)，與此同時(shí)還會(huì)很容易出現(xiàn)套管不精準(zhǔn)的問題。而這一問題經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在過短的長平井中。

水平段的上下環(huán)區(qū)域會(huì)因?yàn)槭芴坠茏灾氐挠绊懀瑢?dǎo)致其出現(xiàn)非常明顯的差異，進(jìn)而引發(fā)層流替代的問題。而若此時(shí)虛泥餅、巖屑的占比比較高，那么還會(huì)進(jìn)一步增加循環(huán)摩擦阻力，進(jìn)而影響水泥漿的替代效果。

2.4 固井質(zhì)量難以控制

在進(jìn)行長水平段固井施工時(shí)，固井質(zhì)量也是非常難以控制的，因此對水泥漿性能的要求會(huì)比較高。特別是像水平段的高邊以及斜井段的高邊，非常容易出現(xiàn)水袋，從而對水泥石產(chǎn)生不利影響，甚至嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響井壁膠結(jié)。而在凝結(jié)的過程中，如果水泥漿中混入油氣，那么還會(huì)影響水泥石的組織結(jié)構(gòu)。等到水泥凝固之后，受體積減小的影響，還會(huì)很容易出現(xiàn)裂縫問題，而這些都會(huì)影響固井的最終質(zhì)量。

3 長水平段水平井鉆井技術(shù)的相應(yīng)解決策略

3.1 井眼軌跡的控制分析

要想合理控制井眼軌跡，確保在特殊巖性環(huán)境下還能很好地進(jìn)行施工，就應(yīng)著眼于井眼軌跡的設(shè)計(jì)工作，從而通過相應(yīng)的優(yōu)化處理，來實(shí)現(xiàn)合理控制。

首先，應(yīng)優(yōu)化造斜點(diǎn)，并在設(shè)計(jì)開始之前做好相應(yīng)的勘察工作，而在此過程中還需做好造斜點(diǎn)的選擇工作，通常情況下需要側(cè)重考慮兩方面，一個(gè)是巖層要相對穩(wěn)定，另一個(gè)是巖性要比較好，因?yàn)橹挥羞@樣才能更好地滿足預(yù)期的效果要求。

其次，為了進(jìn)一步降低摩擦阻力，最好選擇圓弧形的造斜段，這樣一來，還能盡量降低套管的磨損度。最后，應(yīng)做好鉆具的選擇工作，進(jìn)而通過對其的合理應(yīng)用，來實(shí)現(xiàn)對井眼軌跡的有效控制。而在完成控制工作之后，還應(yīng)堅(jiān)持“多轉(zhuǎn)、少定”的原則，這樣不僅能夠削弱摩擦阻力的影響，還能進(jìn)一步提升井眼光滑等級。

3.2 降低摩阻扭矩

要想進(jìn)一步確保鉆井的效果，實(shí)現(xiàn)對摩擦扭矩的有效控制，那么在進(jìn)行相應(yīng)的施工作業(yè)之前，還應(yīng)選擇好專業(yè)軟件作為輔助，進(jìn)而通過對摩擦矩陣的科學(xué)預(yù)測，來確保相關(guān)環(huán)節(jié)的穩(wěn)步推進(jìn)，進(jìn)而在水平井鉆井技術(shù)有效發(fā)揮之下，來提高鉆井的科學(xué)性和合理性。

在此之后，還應(yīng)進(jìn)一步簡化鉆具組合，從而在立足于施工環(huán)境的基礎(chǔ)上，來合理選擇鉆桿。如果傾斜角度不大，可以選用一般的無磁鉆桿。若傾斜角度比較大，則選用無磁承壓鉆桿。而通常情況下，18°斜坡鉆桿是比較好的一種選擇。而為了進(jìn)一步降低井壁和工具之間的磨損，還需要以加重鉆桿來替代鉆鋌，促使井壁和工具之間的接觸面積進(jìn)一步縮小，降低摩擦阻力的扭矩。

除了上述內(nèi)容以外，還應(yīng)積極調(diào)整鉆井液的性能，并視情況來有效地增加石磨、白油等潤滑劑，以確保實(shí)際的潤滑效果。而針對巖屑床的問題，可以借助鉆井液排量的適當(dāng)增加來實(shí)現(xiàn)有效處理，進(jìn)而通過對性能較好鉆戒液的科學(xué)應(yīng)用，來提高鉆井液的攜帶巖屑能力。

不僅如此，相關(guān)人員還需要做好兩方面的工作，一個(gè)是要科學(xué)應(yīng)用分段循環(huán)法。另一個(gè)則是對下井、劃眼等作業(yè)進(jìn)行定期優(yōu)化，以在此基礎(chǔ)上提高其的安全等級，確保實(shí)際的鉆井效率。

3.3 合理進(jìn)行下套管處理

（1）有效推進(jìn)和把控好井眼施工以及設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，進(jìn)而通過管理力度的加強(qiáng)，來提高經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)質(zhì)等級。

（2）在進(jìn)行下套管這一環(huán)節(jié)之前，相關(guān)人員應(yīng)對通井進(jìn)行全面的檢查。

（3）為了進(jìn)一步降低套管自重的影響，還可以借用漂浮下套管技術(shù)，來使氣體、輕質(zhì)液體封閉于套管的上部區(qū)域中。

（4）當(dāng)準(zhǔn)備下套時(shí)，應(yīng)合理應(yīng)用專業(yè)的下管工具，以借此來削弱摩擦阻力的影響。

（5）為了避免出現(xiàn)套管問題，強(qiáng)化管柱能力，還可以在此過程中應(yīng)用邊下管邊循環(huán)的處理技術(shù)，進(jìn)而通過對循環(huán)鉆井液的有效應(yīng)用，來降低摩擦力的影響。

除此之外，為了提高管套下入程度，還需重視旋轉(zhuǎn)管柱的應(yīng)用。而隨著我國進(jìn)入信息化時(shí)代，各種現(xiàn)代化的技術(shù)設(shè)備不斷涌現(xiàn)，所以在施工作業(yè)的過程中，還可以借助現(xiàn)代化的技術(shù)手段，來進(jìn)行精準(zhǔn)有效地計(jì)算和監(jiān)測，進(jìn)而通過合理的控制，來確保鉆井的實(shí)際作用和效果。

3.4 提高井壁穩(wěn)定性

（1）應(yīng)在立足于地層壓力實(shí)際情況的基礎(chǔ)上來做好鉆井液的選擇工作，與此同時(shí)，還需要著重對鉆井液的性能進(jìn)行優(yōu)化，以提高井壁的穩(wěn)定性。

（2）在實(shí)際的施工作業(yè)中，為了避免出現(xiàn)井壁泥餅厚度不合理的問題，還需要對鉆井液的失水量進(jìn)行有效控制。而在下井施工的過程中，既要對抽吸壓力進(jìn)行有效處理，還需合理控制下鉆速度，以進(jìn)一步強(qiáng)化井壁的穩(wěn)固性和效果。而為了確保頂替效率，還需要進(jìn)行大排量的洗井處理，以及對巖屑進(jìn)行及時(shí)清洗。除此之外，要想進(jìn)一步提高梯頂效率，還應(yīng)及時(shí)做好套管處理，并對頂替排量進(jìn)行合理調(diào)整。

（3）在具體施工要求的基礎(chǔ)上，對水泥漿進(jìn)行合理配置，以此確保流變效果。

4 長水平段水平井鉆井技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 下套管施工

以石油開采來說，在進(jìn)行下套管施工這一環(huán)節(jié)時(shí)，首先要面對的問題就是在套管進(jìn)入井下時(shí)，會(huì)因?yàn)橹亓Α⒛Σ亮Φ挠绊懚a(chǎn)生較大阻力，從而導(dǎo)致套管和相關(guān)機(jī)器設(shè)備出現(xiàn)損壞。而要想有效地解決上述問題，在應(yīng)用水平井鉆井技術(shù)時(shí)，既需要對重力作用所產(chǎn)生的磨損情況進(jìn)行有效分析，又需要合理確定下管過程中摩擦力的大小，進(jìn)而通過精準(zhǔn)計(jì)算，來實(shí)現(xiàn)對影響因素的有效控制。

除此之外，相關(guān)人員還應(yīng)對套管下井的狀況及實(shí)施速度進(jìn)行有效把控，這樣不僅能夠極大地減少摩擦阻力，還能最大程度地避免機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障和損壞問題，以延長其使用壽命。

4.2 鉆井空間范圍控制

一般來說，在進(jìn)行鉆井施工之前，還需要將目光先放到井下空間結(jié)構(gòu)的規(guī)劃工作中，從而借助對水平井鉆井技術(shù)合理應(yīng)用，來實(shí)現(xiàn)對鉆井空間范圍的合理控制。具體來說，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的情況來制定施工方案，并在此基礎(chǔ)上，借助水平井鉆井技術(shù)的有效發(fā)揮，對鉆井內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)以及井口直徑實(shí)現(xiàn)有效確認(rèn)。

在施工環(huán)節(jié)推進(jìn)的過程中，不管是鉆井的空間結(jié)構(gòu)范圍、還是規(guī)格，都應(yīng)滿足鉆井設(shè)計(jì)方案的相關(guān)要求。最后，借助數(shù)據(jù)監(jiān)測，來全面控制水平井的水平方向部分和造斜部分，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上來提升鉆井施工的安全性和有效性。

4.3 保持鉆井施工范圍的清潔度

如果鉆井在施工的過程中遇到斜坡地段時(shí)，相關(guān)人員還需做好鉆井施工的清理工作，進(jìn)而通過保持鉆井施工范圍的清潔度，來有效避免在開采中的過程中混入相關(guān)雜質(zhì)，以影響資源質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前長水平段水平井鉆井技術(shù)已得到了全球范圍內(nèi)的普遍認(rèn)可，特別是在油氣資源的開發(fā)過程中，該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯。所以對于我國來說，應(yīng)通過對其的有效應(yīng)用和研究，來縮短與國外之間的差距，以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步保證國家的能源安全。而從長水平段水平井鉆井技術(shù)本身來說，其涉及的學(xué)科內(nèi)容是非常多的，再加上該技術(shù)在應(yīng)用的過程中需要多個(gè)部門的共同配合，所以只有做好協(xié)調(diào)以及相關(guān)的完善工作，才能更好地實(shí)現(xiàn)其的一體化應(yīng)用[4]。