水平井和大斜度井鉆井技術應用

劉耀武

（西部鉆探克拉瑪依鉆井公司，新疆 新克拉瑪依 834009）

隨著我國經濟的飛速發展以及對石油能源的需求日益加大，勘探開發與石油鉆井技術也應經不斷改革創新，以便更好地適應當今社會發展的發展。因而，對于長石油鉆井開采工作，由于該地區的特殊性決定了石油開采難度越來越大，如果僅僅依靠傳統、單一、低效的勘探開發技術，根部不能滿足日益增長的復雜工程的需要，需要不斷推廣與應用水平井與大斜度鉆井技術，并深入探討該技術在應用過程中所存在的問題，及時提出解決策略，以保證油田鉆井工作的順利進行。

一、油田石油鉆井的難點分析

1 難以準確控制井眼的軌跡

調查顯示，我國油田水平地段地勢相對比較復雜，鉆井過程中會遇到滑動調整能力差，鉆進增斜率高等困難。因而，只能大部分使用單彎螺桿+PDC鉆頭+變徑扶正器鉆具組合來提高進入油層后水平段的鉆井速度，從而達到減少油頁巖侵泡時間的目的。但是，由于該組合鉆具的鉆進機械鉆速高，增斜率高，并且出現較大的滑動鉆進范圍波動，而滑動鉆進過程中粘阻嚴重、工具面難以調整到位，當調整無效時還需要起鉆換牙輪鉆頭，延長了水平段施工周期，極大地降低了鉆井效率。

2 地層油頁巖垮塌嚴重

對于部分油田區域由于地質條件的原因，油頁巖厚度大約處于20米到50米的范圍之間，巖質呈灰黑色。同時，這種地層油頁巖中幾乎不含有黏土礦物，其水敏性非常弱，在發育出現較多的節理與多節裂隙，從而在相互交叉切割的作用下使得這些裂隙容易形成復雜的微裂隙系統，進一步破壞了地層的完整性，為地層的坍塌提供良好條件。加上鉆井過程中由于機器震動較強烈，遇到脆性大的油頁巖時，使得地層更加容易遭到破壞而出現破碎、易脫落坍塌的現象，由此可見，油頁巖垮塌嚴重制約著石油開采鉆井的安全、順利進行，無形中增大了石油開采企業的生產成本。

3 斜井段牙輪鉆頭先期失效嚴重

由于我國石油開采中的鉆井技術大多是從國外引進的，很多時候這些引進的鉆井技術根本不適合我國礦井開采的地層，不同程度地影響我國礦井開采的鉆井水平。加上部分油田地質存在復雜性的特點，而目前適用于水平段鉆進的牙輪鉆頭系列對大鉆壓施工環境、斜井段鉆進、高轉速等均不適應，從而使得部分鉆頭質量不穩定，鉆進速度明顯減慢，并且鉆頭使用壽命短，由此可見，鉆頭先期失效的問題已嚴重制約了斜井段鉆進速度的提高，也是我國大斜度井鉆井技術發展的一大瓶頸。

二、水平井和大斜度井鉆井技術策略

1 提高鉆井液的封堵能力

在水平井和大斜度井鉆井過程中，往往出現濾液滲入油頁巖裂縫而導致施工難度加大的現象。因此，必須提高鉆井液的封堵能力，因為較強的封堵能力是液柱壓力有效支撐井壁，能夠有效地減少濾液進入油頁巖縫隙，確保鉆進的順利進行。此外，實現了較嚴實的封堵，鉆井液液柱壓力作用在井壁上，才能有效地發揮鉆井液液柱壓力對井壁的支撐作用，尤其是在大斜度井鉆井中發揮出更大的功效。

2 提高鉆井液密度

在油井開采過程中，由于油頁巖強度比較低，在鉆井過程中如果不控制好鉆井液的密度而使巖層受鉆井液濾液浸泡，將會使其強度進一步降低，加大了坍塌事故出現的概率。然而，鉆井液密度偏小會造成應力釋放，確保在鉆井中各向受力均勻，使油頁巖沿節理和裂縫崩裂、坍塌，密度較大時上部地層將發生漏失。因此，提高上部地層井眼承壓能力是技術關鍵。

3 嚴格控制鉆井液中黏土含量

在進行水平井和大斜度井鉆井時，鉆井液中黏土含量與開采效率息息相關，并在很大程度上決定開采速度，因而，嚴格控制鉆井液中黏土含量意義重大。這就要求相關人員必須做好鉆井液固相凈化，確保鉆井液中黏土的含量符合鉆井標準，并將其控制在一個良好的范圍內，同時充分發揮離心機、振動篩、除砂器、除泥器等固控設備的作用，清除鉆井液中有害固相。必要時，還可以采用加量為 1%～1.5%磺化瀝青粉和 2%～2.5%的超細碳酸鈣粉來改善濾餅質量，使其薄而致密。在混油鉆井液中加入固體潤滑劑，降低濾餅摩擦系數。

4 對漏失層進行承壓堵漏工作，確保施工安全

巖層垮塌是石油開采中最常見的病害之一，也是鉆井過程中必須解決的棘手問題。因此，必須漏失層進入油頁巖地層前做好充分保障措施，提高鉆井液密度到臨界漏失密度以控制油頁巖的垮塌，避免垮塌事故影響到鉆井施工的順利進行。同時，要在鉆井液中進行混油，加入固體潤滑劑石墨粉或者加液體潤滑劑等，使濾餅摩擦系數降005～0.08，這個范圍也是水平井和大斜度井鉆井最適合的數值。此外，在確保鉆井液具有良好攜帶和懸浮能力以及不影響開采成本的前提下，盡可能降低鉆井液的黏度和切力有效防止鉆頭泥包，在施工中盡可能使用針對性的防掉牙輪、防卡鉆及防劃出新井眼等措施，確保井下作業安全，并為石油開采企業最終實現經濟效益與社會效益提供可靠保障。

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