淺層水平井鉆完井技術研究與應用

韓連營

摘 要：目前，在我國水平井鉆完井技術應用的比較普遍，并且該技術具有投入少、產出高、經濟效益明顯等特點，與此同時，淺層水平井具有諸多鉆完井難點，給淺層井鉆井工作帶來困擾。因此，為了推進水平井技術在開發淺層油藏方面的工作，必須要加快解決所面臨的眾多難點。本文針對淺層水平井鉆完井難點進行了細致的分析，并針對部分淺層水平井鉆完井技術展開分析，以期為同行業工作者提供參考，更好的推動該技術的發展。

關鍵詞：淺層水平井；難點；技術

淺層油氣藏通常是指埋藏深度1000米以內的的油氣藏，在我國淺層油氣藏主要分布在新疆和東北地區。面對當前日益增長的能源需求，以及鉆完井技術的和相關配套工藝的不斷的進步完善，高效合理的開發淺層油氣藏，能夠更好的提高我國的經濟發展的速度和效果。運用水平井鉆完井技術，可以增加油氣藏裸露面積，提高采收率。但同時，我們還應該注意要亟待解決的技術難點，要通過不斷的研究，解決這些難點問題，提高采收率。

一、鉆完井應用過程中的技術難點

1、淺層油氣藏自身特點是油氣藏埋藏非常淺，導致了地層欠壓實，膠結疏松，地層疏松、穩定性差，鉆井過程中容易發生井塌、井漏等事故；2、淺層油氣藏埋藏淺，鉆井過程中鉆進井段短，需要在短井段內實現較高井斜，就容易造成定向施工過程中造斜率高，這就直接導致了在疏松地層采用大尺寸鉆頭定向，造斜率難以保證，同時鉆進過程中鉆遇巖性差異大，摸索造型率的十分困難；3、設計水平井需要滿足后期采油壓裂的需要，水平段套管居中的要求，以及完井固井油氣層保護等問題，這些要求給淺層水平井的設計施工增加了難度；4、垂深淺同樣導致鉆完井眼后，套管下入困難，因為直井段內套管柱較少，導致套管自重較輕，同時受到井眼曲率高的影響，造成了完井管柱下入過程中摩阻大，直接導致大尺寸高強度的套管下入困難，為了達到套管柱順利下入的目的，下套管時井口需要配套井口加壓裝置用來實現井口輔助加壓；5、油層埋深小，垂直段及造斜井段短，定向過程中井段允許的調整空間小，對井眼軌跡控制精度要求極高；6、鉆進過程中，如果需要對目的層垂深進行調整，會對井眼軌跡控制造成極大地困難；7、按照鉆機的配套設置來看，直井鉆機屬于小型鉆機，常規配備只有單泵，在大斜度段受井眼尺寸及井斜角的影響，容易形成巖屑床，這樣會給井眼軌跡控制及后期下套管完井帶來困難；8、對鉆井液要求較高，需要綜合考慮潤滑性、攜巖能力、井壁穩定和油氣層保護能力，同時還需要考慮鉆井成本等多項問題，給鉆井液設計和優選帶來了難度。

二、淺層水平井鉆完井技術研究

（一）井眼軌跡優化設計

合理的井眼軌跡可以降低鉆井施工過程中的風險，能夠保障后期完井及采油作業的順利進行。井眼軌跡的設計考慮了井眼清洗、安全鉆井和下套管、鉆井設備能力、造斜工具的造斜能力等印因素。1、在對井眼軌跡進行優化設計時，要考慮柱在井眼內的軸向阻力和旋轉扭矩、增斜工具的選用、井斜角范圍、直井段長度等，為淺層水平井順利鉆完井創造條件。2、選擇造斜點時，要選擇成巖性好，巖層較穩定的地層，如果選擇不合理，就可能井眼局部傾斜度較大、井壁坍塌甚至埋鉆具的危險，因此，造斜點的選擇一定要進行科學的分析。3、在進行井眼曲率的優化設計的時候，通常使用的方法有圓弧型和準懸鏈型兩種，圓弧型井眼造斜容易控制，準懸鏈型井眼的控制難度較大，所以一般在井眼剖面設計中常常使用圓弧型造斜井段。4、造斜井段井斜角通常控制在規定的范圍區間內，如果井斜角大于65°，可以避免卡鉆事故的發生，并且具有清晰井眼的作用，如果井斜角在45°～65°范圍區間內，就可能會形成巖屑床，出現塵沙卡鉆事故。

（二）減摩降阻技術研究

通過采用減摩降阻技術或者或者使用特殊工具，可以保證淺層水平井的順利實施。1、鉆井過程中鉆井管柱與井壁之間會產生摩擦阻力，而通常鉆水平井在水平井段返砂效果差，油層井段易形成砂橋，都會影響鉆柱的上提下放，所以在對管串結構進行設計的時候，要控制好井眼與管串的間隙，科學選擇扶正器通過優選鉆井液體系、選用具有良好的攜砂能力的鉆井液、控制濾失量等措施，降低摩阻。2、加強對降扭工具研制，盡可能的降低摩阻力。在鉆井過程中，鉆具上提或者下放過程中受自身重力的作用會緊貼下井壁，進而與井壁之間產生摩阻，鉆井過程中摩阻、扭矩的增加會造成鉆具的斷裂，減摩降扭工具的使用可以降低鉆柱整體的摩阻，減摩降扭工具主要由工具本體、耐磨內套、旋轉外套、高強度滾輪、抗沖擊銷等組成。設計中針對減摩降扭工具的井底工作狀況，主要對工具本體的抗拉、抗扭性能，連接接頭抗扭性能以及抗沖擊銷的抗剪切機械性能進行校核，也可以運用計算機進行模擬分析。3、現場應用情況：通過對實際應用中井身結構、鉆井液性能、井眼軌跡情況、下入鉆具組合等的分析，可以發現工具使用的效果比較明顯，同時具有明顯降低扭矩的作用。

（三）井眼清潔技術研究

鉆井過程中巖屑會隨著井段的增加而增加，并且在反復碾壓過程中變細，導致鉆速下降、起下鉆抽吸壓力升高、扭矩摩阻猛增，嚴重影響鉆進安全。通過調節控制鉆柱旋轉和環空液流返速，可以有效改善井眼凈化效果。1、鉆柱轉動的本身對清潔井眼不起作用，而是當鉆柱轉速達到某一臨界值時，才可以產生較好的凈化效果。而巖屑返出量和轉速之間存在一定的比例關系，所以要控制大井眼最小轉速應保持在120rpm左右、小井眼鉆柱轉速應至少達到70-80rpm時，才會達到較理想的井眼清洗效果。2、井眼環空鉆井液返速過低，會導致井眼頂側的“傳送帶”過窄過薄，被上甩的巖屑不能達到傳送帶上，大量的巖屑只能在該區跳動，巖屑傳輸效率低；處于“盲區”的巖屑很容易再次沉降到巖屑床之上，使巖屑床厚度變厚，不利于井眼的凈化。隨著環空返速增大，靠近井眼高邊的高速流體區域變大，“傳送帶”變寬變厚，返速達到一定值時，“粘滯粘結膜”直接和“傳送帶”（高速流體區）作用，大量的巖屑被甩到傳輸帶上，巖屑隨高速運轉的“傳送帶”移除井筒，達到清洗的目的。

（四）管柱順利下入技術研究

淺層水平井尤其是長位移淺層水平井，受垂直井段短、水平段長、曲率大等因素的影響，完成水平段的進尺后，經常后出現完井管柱下入困難的現象。在實際的完井之前，為了保證完井管柱順利、有效下入，必須對完井管柱在下入有效性進行研究。在水平井的設計中，改進井身結構，使管柱下入阻力達到最小；計算套管入井所受到的摩擦阻力，選擇合適的套管柱下入方法；計算管柱的軸向載荷，對管柱進行強度校核，確保滿足強度要求。也可以建立二維軟桿模型、二維剛桿模型等，假設完井管柱與井眼軌跡的軸線一致且兩者之間的接觸為連續接觸，然后再進行深入的分析研究。

三、結語

加強對淺層水平井鉆完井技術的研究，可以提高鉆井效率，確保鉆井過程的安全。本文通過簡述鉆完井過程中存在的一些技術難點，分別從井眼清潔技術、減摩降阻技術、井眼軌跡優化三個技術層面展開分析。通過對減摩降阻技術的研究、恰當的選用減摩降扭工具、加強對井眼清潔理論的研究、造斜點的選擇等內容的分析，希望能夠通過本的分析研究，為淺層水平井鉆完井技術的發展提供更多的理論基礎，強化我國能源的開發和利用。

參考文獻：

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