大斜度和水平井鉆井作業的安全控制

王 偉

（中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司內蒙項目部，河南 濮陽 457001）

1 大斜度和水平井技術分析

1.1 鉆井液封堵技術

在進行開采時，水平井和大斜度井的鉆井過程中經常會出現液體滲到油頁巖的裂縫中的情況，從而加大鉆井作業的難度。由于鉆井液具有很強的封堵能力，其原理是利用其液柱的壓力來支撐井壁，從而保證液體不會進入到油頁巖的裂縫中，使鉆井作業能夠順利進行。另外，由于鉆井液的液柱產生的壓力主要作用于井壁，因而使鉆井液能夠充分的發揮其對井壁的支撐能力，尤其是在大斜度井和水平井的鉆井作業中發揮作用。因此，目前，我國科研人員將提高鉆井液的封堵能力作為研究重點，不斷創新，并研發出了封堵能力出眾的新型鉆井液。

1.2 鉆井液密度控制技術

在油田的開采過程中，油頁巖的強度普遍比較低，在鉆井作業時一旦沒有控制好鉆井液的密度，就會帶來各種危險。當密度過大時，就會導致巖層浸泡在鉆井液中，從而降低井壁的支撐強度，導致鉆井坍塌事故，產生安全隱患。但是，當鉆井液的密度較小時，反而會在井壁的內部產生一定的應力，用以抵抗外界對井壁的壓力，來保證鉆井中的各個結構受力均勻，但會使油頁巖沿著節理和裂縫產生崩裂和坍塌。因此，我國始終致力于研究如何提高鉆井中的上部地層井眼的承重能力和抗壓技術。

2 鉆井作業的安全技術現狀

2.1 鉆井設計安全技術

鉆井設計主要是指鉆井工程設計、完井設計、井控設計，充分參考作業地區的地質材料和相關的鉆井資料，遵守國家的各項法律法規，堅持安全第一的原則，將環境保護作為重點，優質高效的進行作業，保證設備和人身安全，定期檢查鉆井作業的器具是否完好，并及時維修，杜絕使用報廢設備。

2.2 固井安全技術

完井作業是指按照設計好的流程，鉆至固定的深度，并調整好鉆井液的密度，檢測其封堵性能后，并對井壁和鉆井設備進行統一測試，保證作業的后續中人員參與時的安全。同時，在作業時要認真執行各項規章制度，并保證技術措施的完善。完井中的重要工序是固井施工，即保證井壁的穩固，從而保證井的繼續開鉆，在進行固井時，必須注意將油、氣和水層進行隔離，保證在鉆井作業中不會出現壓力失衡。完井作業對油井的產量以及設備的 以及人員的安全都有著重要的影響，因此，固井時的安全是不可忽略的。

3 大斜度井及水平井鉆井作業的安全問題分析

大斜度鉆井技術是指使用一定的鉆井動力工具，并使用固定的鉆頭和定向儀器進行施工，保證鉆井的斜面長度和深度的比值大于2，并使斜面角度控制在60°～80°。大斜度井可以從距離鉆井點一定長度的地方開始進行勘探，并主要用于做救援井，但其成本較高，開采難度大。

水平井鉆井技術是指使用規定的鉆井動力工具和測量儀器，在鉆井時保持其傾斜角大于80°，并在控制好這一角度開始鉆井的定向鉆井技術。在油、氣田鉆井作業中，水平井可以增長目的層的長度，并增大開采勘探的面積，大大提高油、氣的開采量。目前，國、內外應用的水平井鉆井作業技術主要包括：隨鉆測量技術、井壁穩定技術、鉆井完井液技術等，但從檢測的數據可以看出，水平井的鉆井半徑越小，開采難度越大。

大斜度井的鉆井和水平井的鉆井作業中，由于鉆井的設備需要長期放置于井下，因此加大了井眼的鉆屑清洗難度，從而加重巖屑床的不穩定性。另外，鉆井設備在作業時會產生研磨效應，即殘留的鉆屑會在設備中進行反復碾壓直至破碎，導致大量的鉆屑粉末進入鉆井液內，造成鉆井液的密度升高，增大井內的摩擦力和旋轉扭矩，產生黏著性增加。水平井鉆井時，地層的應力分布不平衡，使水平井產生井漏，甚至導致井塌。

4 大斜度井及水平井鉆井作業的安全控制策略

4.1 提高鉆井液性能

鉆井作業時，在選擇鉆具的結構時，要注意簡化過程，使鉆井的軌跡和設計更簡單，除此之外，還要根據鉆井采用的方式，在一定程度上減少阻力來保障鉆井安全。鉆井液設計大斜井鉆井作業的關鍵，在鉆井作業時，鉆井液的性能好壞會直接影響鉆井的成功與否，鉆井液有三種形態：水基、油基和氣基，合理的選擇和使用鉆井液對鉆井的作業速度和鉆井作業的質量以及安全都有較大的應先個，性能優良的鉆井液可以保持井眼的清潔和潤滑度，減少阻力的產生，防止井塌，保持井壁的支撐能力和穩定性。

4.2 提高安全管理技術

在鉆井作業中，必須要不斷的完善安全技術管理，創新發展，使用科學技術并結合實踐進行研究探索，才能更好的完成每口井的作業任務。鉆井作業的安全隱患較多，例如：設備安全隱患、環境潛在危險、人員的責任心、材料的性能問題等，對于以上的種種危險因素，可以采用一定的安全技術對策來解決，例如：提高員工的責任心，并對員工的作業技術進行考核和培訓；設備在作業前都必須全面的檢測，排除危險因素；材料的配制和選擇必須保質保量，不能偷工減料，防止出現安全隱患等。

結語

隨著石油開采的力度加深，其鉆井作業的安全技術控制得到人們的廣泛關注。本文重點對大斜井和水平井的特點、安全問題以及解決措施進行分析，以期對我國的石油鉆井開發提供幫助。

[1]劉永祥.大斜度和水平井鉆井作業的安全控制[J].中國石油和化工標準與質量，2012（11）.

[2]樓一珊，劉剛.大斜度井泥頁巖井壁穩定的力學分析[J].江漢石油學院學報，1997（01）.