大位移水平井鉆井井眼軌跡控制技術探究

劉源

摘 要：每一口大位移水平井鉆井的成功與否關鍵取決于完美的井身軌跡設計，優化的井眼軌跡設計不僅可以減小扭矩、降低摩阻、延緩鍵槽的形成。在對井眼軌跡控制的時候，不能僅僅以中靶為目的，要更多地為接下來的施工便利著想，確保井眼軌跡的盡量平滑，避免或者盡最大限度的降低出現螺旋井段。大位移井鉆井技術是伴隨著水平井、定向井逐步興起的一種高科技鉆井技術基本完全涵蓋了當前鉆井界上最為先進的技術。當前大位移水平井的位垂比是相對接近 1：1的水平井，為了最低限度降低和克服井下磨阻扭矩，充分優化井眼軌道鉆井工藝設計、施工方案、鉆具組合、相關鉆井參數、以及對鉆井液泥漿性能調控等關鍵技術，從而實現對井眼軌跡的有效控制。

關鍵詞：大位移水平井；井身軌跡設計；施工關鍵技術

大位移井鉆井技術是指測深等于或大于垂深2倍的定向井或水平井，是定向井、水平井、深井、超深井技術的綜合體現，近年來在油氣田上得到了廣泛應用。本文針對大位移水平井在施工過程中的技術難點和問題，有必要提出一定的解決方案，采取有效的控制措施和必要手段，側重從井眼軌跡控制方法、鉆井液泥漿技術兩個大的主要方面進行探討。

1 大位移水平井鉆井施工技術難點

（1）大位移水平井鉆井施工時，井眼定向造斜容易使得地層疏松易發生坍塌現象；（2）大位移水平井水平段長度大，在進行導向鉆井時，地層摩擦阻力很大，井眼軌跡的控制精度很難控制；（3）靶心位置一般不深，鉆具自重教輕，不易客服上部地層摩阻；（4）頻繁的起下鉆操作，水平段容易出現不規則井眼狀況，井眼復雜；（5）由于巖屑床的原因，導致機械鉆速較低，鉆具扭矩增大，易發生井下事故，對于完井作業增加困難等因素。

2 井眼軌跡控制的現場施工工藝

針對上述大位移水平井在施工過程中的技術難點和問題，有必要提出一定的解決方案，采取有效的控制措施和必要手段，側重井眼軌跡控制方法、鉆井液泥漿技術兩個大的主要方面，順利施工完成大位移水平井的施工任務。

某區塊大位移水平井A，設計垂深淺，上部地層較為松軟，地層造斜能力較差，考慮到造斜點垂深空間限定條件等方面，因此，在井眼軌道控制上應盡量避免增斜過快，使得井眼軌跡狗腿度過大，對完井作業帶來困難。二開采用“3A241 mm 鉆頭+1.75Ф197mm 動力鉆具+回壓凡爾+Ф177.8 mm無磁鉆鋌+無磁懸掛 +Ф127 mm 無磁承壓鉆桿+Ф238 mm 修壁器 +Ф127 mm 加重鉆桿 X15+Ф127 mm 鉆桿”。當鉆進 A 靶之后，隨著鉆進地層物性條件的逐步穩定，所使用鉆具在軌跡導向造斜效果越明顯，因此，鉆具調整為“3A241 mm×0.30 m+1.75Ф197mm 動力鉆具 +（531×410） 回壓凡爾+FEWD+Ф178mm 無 磁 鉆 鋌 +Ф178 mm無磁懸掛+Ф127 mm 無磁承壓 +Ф238 mm 修壁器 +Ф127 mm 鉆桿×31 柱+Ф127 mm 加重鉆桿×5 柱 +Ф127 mm 鉆桿”。

根據井斜的變化情況，合理調整加重鉆桿的位置，以利于所加鉆壓能夠傳遞給鉆頭，加快鉆進速度，有效防止鉆壓加不到鉆頭上的情況。在鉆進的過程中，工作人員需要時時關注泵壓、扭矩的波動，一旦發現異常需要立即進行分析并采取解決辦法（改變鉆壓、調整鉆具受力情況等）；每鉆進完單根需進行 3 次劃眼，確保井眼平滑；同時迅速清除井底殘留的鉆屑；每鉆進 150 m 左右進行短起下操作，短起下前要循環一周以上并且大幅度活動鉆具，提出一個單根的高度，確保泥漿中的砂子循環出來，從而保證了各井段的順利鉆進。水平井在井斜角達到 60°左右時經常出現托壓問題，通過調整鉆井液性能、調整鉆井參數和鉆進方式，加強短起下作業鉆進情況可以得到改善。保證井眼清潔。使用大排量循環，排量應達到和盡力大于設計要求，以滿足井眼凈化和攜巖所需的環空返速。充分利用固控設備，清除鉆井液中的有害固相，降低含沙量，使鉆井液保持良好的性能。

提高鉆井液攜砂能力。合理調整鉆井液性能，使之能保持適當的粘度和切力以利于巖屑的攜帶。每鉆進一單根劃眼 3-4 次，接單根做到晚停泵早開泵，大幅度活動鉆具。盡量采用復合鉆進，攪動巖屑，阻止巖屑床的形成。堅持短起下鉆破壞巖屑床。根據井口返出巖屑情況，確定短起下鉆的井段長度，隨著井深的增加，提高短起下次數、控制鉆井速度等辦法清除巖屑床。

水平井防粘卡是施工中重要注意事項，及時活動鉆具，減少鉆具靜止時間和保持鉆井液循環是防粘卡的有效措施。帶動力鉆具起下鉆遇阻時處理措施得當與否是直接決定成敗的關鍵。主要采取了下列措施防卡及處理下鉆遇阻：

（1）定向鉆進鉆時較慢時，每隔 20 分鐘及上下活動鉆具，防粘卡。

（2）進入井斜較大井段，由于環空不均勻，環空鉆井液上返速度低，容易造成巖屑床的產生，使得摩阻增大，造成井下復雜情況的產生，接單根前拉劃 2-3 遍，破壞巖屑床，加大設備的檢查力度，保證設備能夠持續運轉，如果發生不能開泵等情況，及時轉動轉盤，減少鉆具的靜止時間。

（3）循環時大幅度上下活動鉆具，充分攜砂，保證井眼暢通。水平段鉆具易躺在井眼下部，長時間不動時，易粘附卡鉆，因此，循環時應及時上下活動鉆具，破壞巖屑床，防止人為操作引起的井下復雜情況發生。

（4）水平井完井通井起下鉆過程中，斜井段和水平段一定要控制下鉆速度，尤其是起鉆。本井水平段返出細油砂，若起鉆速度過快的話，極易抽塌地層，從而造成井眼埋沙、下鉆遇阻等各種復雜情況的出現，會給后續施工帶來困難，因此起鉆時嚴格控制速度。起出的鉆具，下部鉆具節箍附近會附著較多的泥餅，對于起出的鉆具，必須要清潔鉆具，避免帶出的泥沙重新返回井內，對之后作業井眼清潔工作帶來困難。

3 結論與認識

結合地層各向分析優選底部鉆具組合、鉆進參數、鉆頭。鉆井過程中，打完單根勤劃眼，鉆井施工中要使用加重鉆桿，盡量簡化鉆具結構。優化鉆井液技術，泥漿性能保持的良好與否，將作為大位移水平井成功與否的重要保障。尤其是鉆進造斜段、水平段時遇到泥巖層，泥漿性能的好壞就顯得格外重要，因此必須要嚴格控制失水，堅決防止井壁坍塌或出現坍塌兆頭。保證鉆井液的攜砂能力和潤滑效果，對水平段中的鉆進和鞏固井壁起到良好效果。在提高鉆井液潤滑性時，建議使用白油，這樣能降低錄井工作人員撈砂觀察熒光效應時的誤差。

參考文獻：

[1] 羅杰. 大位移水平井鉆井技術難點與施工工藝[J]. 中國化工貿易， 2017， 9（10）.