水平井和大斜度井鉆井技術(shù)應(yīng)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(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及對(duì)石油能源的需求日益加大，勘探開(kāi)發(fā)與石油鉆井技術(shù)也應(yīng)經(jīng)不斷改革創(chuàng)新，以便更好地適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的發(fā)展。因而，對(duì)于長(zhǎng)石油鉆井開(kāi)采工作，由于該地區(qū)的特殊性決定了石油開(kāi)采難度越來(lái)越大，如果僅僅依靠傳統(tǒng)、單一、低效的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)，根部不能滿足日益增長(zhǎng)的復(fù)雜工程的需要，需要不斷推廣與應(yīng)用水平井與大斜度鉆井技術(shù)，并深入探討該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中所存在的問(wèn)題，及時(shí)提出解決策略，以保證油田鉆井工作的順利進(jìn)行。

一、油田石油鉆井的難點(diǎn)分析

1 難以準(zhǔn)確控制井眼的軌跡

調(diào)查顯示，我國(guó)油田水平地段地勢(shì)相對(duì)比較復(fù)雜，鉆井過(guò)程中會(huì)遇到滑動(dòng)調(diào)整能力差，鉆進(jìn)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(lái)提高進(jìn)入油層后水平段的鉆井速度，從而達(dá)到減少油頁(yè)巖侵泡時(shí)間的目的。但是，由于該組合鉆具的鉆進(jìn)機(jī)械鉆速高，增斜率高，并且出現(xiàn)較大的滑動(dòng)鉆進(jìn)范圍波動(dòng)，而滑動(dòng)鉆進(jìn)過(guò)程中粘阻嚴(yán)重、工具面難以調(diào)整到位，當(dāng)調(diào)整無(wú)效時(shí)還需要起鉆換牙輪鉆頭，延長(zhǎng)了水平段施工周期，極大地降低了鉆井效率。

2 地層油頁(yè)巖垮塌嚴(yán)重

對(duì)于部分油田區(qū)域由于地質(zhì)條件的原因，油頁(yè)巖厚度大約處于20米到50米的范圍之間，巖質(zhì)呈灰黑色。同時(shí)，這種地層油頁(yè)巖中幾乎不含有黏土礦物，其水敏性非常弱，在發(fā)育出現(xiàn)較多的節(jié)理與多節(jié)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(fù)雜的微裂隙系統(tǒng)，進(jìn)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(guò)程中由于機(jī)器震動(dòng)較強(qiáng)烈，遇到脆性大的油頁(yè)巖時(shí)，使得地層更加容易遭到破壞而出現(xiàn)破碎、易脫落坍塌的現(xiàn)象，由此可見(jiàn)，油頁(yè)巖垮塌嚴(yán)重制約著石油開(kāi)采鉆井的安全、順利進(jìn)行，無(wú)形中增大了石油開(kāi)采企業(yè)的生產(chǎn)成本。

3 斜井段牙輪鉆頭先期失效嚴(yán)重

由于我國(guó)石油開(kāi)采中的鉆井技術(shù)大多是從國(guó)外引進(jìn)的，很多時(shí)候這些引進(jìn)的鉆井技術(shù)根本不適合我國(guó)礦井開(kāi)采的地層，不同程度地影響我國(guó)礦井開(kāi)采的鉆井水平。加上部分油田地質(zhì)存在復(fù)雜性的特點(diǎn)，而目前適用于水平段鉆進(jìn)的牙輪鉆頭系列對(duì)大鉆壓施工環(huán)境、斜井段鉆進(jìn)、高轉(zhuǎn)速等均不適應(yīng)，從而使得部分鉆頭質(zhì)量不穩(wěn)定，鉆進(jìn)速度明顯減慢，并且鉆頭使用壽命短，由此可見(jiàn)，鉆頭先期失效的問(wèn)題已嚴(yán)重制約了斜井段鉆進(jìn)速度的提高，也是我國(guó)大斜度井鉆井技術(shù)發(fā)展的一大瓶頸。

二、水平井和大斜度井鉆井技術(shù)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(guò)程中，往往出現(xiàn)濾液滲入油頁(yè)巖裂縫而導(dǎo)致施工難度加大的現(xiàn)象。因此，必須提高鉆井液的封堵能力，因?yàn)檩^強(qiáng)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(jìn)入油頁(yè)巖縫隙，確保鉆進(jìn)的順利進(jìn)行。此外，實(shí)現(xiàn)了較嚴(yán)實(shí)的封堵，鉆井液液柱壓力作用在井壁上，才能有效地發(fā)揮鉆井液液柱壓力對(duì)井壁的支撐作用，尤其是在大斜度井鉆井中發(fā)揮出更大的功效。

2 提高鉆井液密度

在油井開(kāi)采過(guò)程中，由于油頁(yè)巖強(qiáng)度比較低，在鉆井過(guò)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(huì)使其強(qiáng)度進(jìn)一步降低，加大了坍塌事故出現(xiàn)的概率。然而，鉆井液密度偏小會(huì)造成應(yīng)力釋放，確保在鉆井中各向受力均勻，使油頁(yè)巖沿節(jié)理和裂縫崩裂、坍塌，密度較大時(shí)上部地層將發(fā)生漏失。因此，提高上部地層井眼承壓能力是技術(shù)關(guān)鍵。

3 嚴(yán)格控制鉆井液中黏土含量

在進(jìn)行水平井和大斜度井鉆井時(shí)，鉆井液中黏土含量與開(kāi)采效率息息相關(guān)，并在很大程度上決定開(kāi)采速度，因而，嚴(yán)格控制鉆井液中黏土含量意義重大。這就要求相關(guān)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(biāo)準(zhǔn)，并將其控制在一個(gè)良好的范圍內(nèi)，同時(shí)充分發(fā)揮離心機(jī)、振動(dòng)篩、除砂器、除泥器等固控設(shè)備的作用，清除鉆井液中有害固相。必要時(shí)，還可以采用加量為 1%～1.5%磺化瀝青粉和 2%～2.5%的超細(xì)碳酸鈣粉來(lái)改善濾餅質(zhì)量，使其薄而致密。在混油鉆井液中加入固體潤(rùn)滑劑，降低濾餅?zāi)Σ料禂?shù)。

4 對(duì)漏失層進(jìn)行承壓堵漏工作，確保施工安全

巖層垮塌是石油開(kāi)采中最常見(jiàn)的病害之一，也是鉆井過(guò)程中必須解決的棘手問(wèn)題。因此，必須漏失層進(jìn)入油頁(yè)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(yè)巖的垮塌，避免垮塌事故影響到鉆井施工的順利進(jìn)行。同時(shí)，要在鉆井液中進(jìn)行混油，加入固體潤(rùn)滑劑石墨粉或者加液體潤(rùn)滑劑等，使濾餅?zāi)Σ料禂?shù)降005～0.08，這個(gè)范圍也是水平井和大斜度井鉆井最適合的數(shù)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(kāi)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(duì)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(yè)安全，并為石油開(kāi)采企業(yè)最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益提供可靠保障。

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