超深水平井鉆節能技術的研究與應用

周明強

摘要：結合實際，在分析超深水平井復雜性的同時，對超深水平井鉆節能技術的實踐要點進行分析，希望研究后能夠給相關工作人員提供參考。

關鍵詞：超深水平;井鉆節能技術;研究;應用

在我國，有數量眾多的油田正在應用這樣的超深水平井。在中國陸地上，有一口最深的油井，它是由西部鉆探公司在14年施工而成的ZG13-3H，它是我國工程史上的一座里程碑，埋深將近有8000米之多，這口油井坐落于我國西部的能源經濟動脈——塔里木油田，鉆這口油井周期7個月。

1超深水平井施工的復雜性

超深水平井在鉆井設施以及井下的作業工具的選擇方面十分苛刻。這是因為超深水平井本身的施工就有極為嚴格的要求，當鉆井的埋深大時，在整個操作過程中，井下的作業工具的負荷也會更加大。公司方面去實施這種類型的鉆井，絕大部分都需要具備較為繁瑣的工藝。若是井下碰到一些突發的情況，因為受到井深的制約，在處理險情的對策上也會更為復雜。

超深水平井的造斜點往往都是達到了6000米左右。如果在具體施工過程中遭遇到條件不太理想的地質情況，例如在某些區塊伴有高溫的情況下，可能會存在定向工具失效的情形，為了保證開窗的成功率，降低鉆井的井眼曲率，必須對整個施工工作進行軌跡的優化。

超深水平井施工中的軌跡控制比起一般油井的軌跡控制難度更高，對于水平段靶區有著更加嚴格的要求，要求為靶半高上下1米，靶半寬左右10米。對于精度方面，也有更為復雜的施工要求。

由于地層的溫度比起地表溫度要高出不少，高溫的工作環境下，對MWD隨鉆測斜儀的工作開展會有很大的影響，尤其是對螺桿定子膠皮來說，脫膠和老化是不可避免的。除此之外，常見的螺桿鉆具也不能完全適應超深水平井的埋深溫度，在工程開展一段時間后，為了避免螺桿事故，也要經常排查關注。

對于超深水平井來說，實際施工要充分考慮到地質條件的各種情況，雖然它在區塊方面所占的比例并不算很多，但實際可能遇到很多施工難題，例如地層的局部壓力較高，對于地下的區塊存在認識不清，裂縫的不正常發育，對于油層的保護、對于放漏、防塌的苛刻要求，施工環境的惡劣，動力鉆具、隨鉆測量使用方面等等。

為了保障井壁的穩定以及在井下開展工作的安全，施工公司應選用性能較好的鉆井液。另外，工欲善其事，必先利其器。嚴格選擇適合地層鉆井的優質鉆頭，對于縮短超深水平井的施工周期，提升鉆井的效率方面至關重要。

想要設計一口超深水平井，需要設計師和施工人員具備豐富的工作經驗和個人素養。因為實際作業過程可能產生很多困難，想在保障施工安全的情況下快速的實施，需要設計者的嚴謹考慮，并始終顧全全局觀念。

2安全措施

2.1扭矩與摩阻

摩阻和扭矩之間的關系可以依據工程學的相關經驗公式進行測量，經過倒置鉆具的配比和組合可以有效的增加鉆柱的重量，使用強度較大的鉆鋌在中性點進行施工，在整個的施工過程中，為了保護鉆桿，可以適當的改變重量分布情況，有效地保護鉆桿。這樣的技術對于在特殊地層開展鉆井工作尤為重要，這是因為動力的提高也會導致阻較的增大。

2.2匹配鉆頭

鉆井工程日新月異的發展離不開鉆頭的不斷優化，不同的地層應當選用不同的鉆頭進行鉆井，這樣既能提高鉆井的效率，又可以提升鉆井的安全性。在選擇鉆頭時，最核心的選擇標準就是要考慮，同時也要兼顧經濟成本的控制。這對施工人員的地質相關知識有非常高的要求。

2.3巖屑

超深水平井鉆井的一大工程障礙是對于巖屑的清理，因為在鉆井實施過程中，在水平段和造斜段都會形成密度龐大的巖屑。如果對巖屑不能及時有效的清理，這些巖屑就會在井壁上形成沉積，對整個工程的效率和安全都會有很大的危害。高性能的泥漿擁有良好的流變性，可以懸浮巖屑并降低其沉積速度，再運用機械方法的方法作為輔助，例如通過短程的起下鉆、擴大噴嘴、并進行接力性的循環，都可以降低或是消除巖屑的危害，是否能保持鉆井的井眼清潔對于開展鉆井工作非常重要。

2.4特殊地段鉆井

增斜段和水平段鉆井時，因為超深水平井的井深特別深，在增斜段和水平段想要依據設計開展施工就非常困難。這考驗施工人員如何進行鉆井組合的挑選，如何去組合柔性的鉆具進行鉆進，精確的鉆具組合可以有效避免井下事故的發生。對井眼的精確動態監測也可以幫助工程順利高效進行，并提高軌跡的精準性，目前多常用的監測系統包括有線或無線的隨鉆測量系統以及電子多點測量系統等。

3超深水平井鉆井的具體實施

3.1對井身的結構優化

在設計階段考慮井深的剖面時，就要結合鉆井工具的適應情況以及地質結構的特征，還有當前的鉆井工藝水平來設計。同時也要兼顧施工中的各種不穩定因素，設計出可調整的、靶區心可以存在精度范圍浮動的剖面，

3.2工具的選擇

在選擇鉆井設備時，除了要考慮設備本身的質量，也要研究鉆井區域的地質特點，并且參考同一區塊其他鄰井的施工資料，才能有效提高井下安全。

3.3超深水平井的鉆井液體系

優質的水平井鉆井液既成本合理，又能保護油氣層。不僅可以提升鉆井的效率，又能夠降低鉆具阻卡的危險現象。能夠在保障井眼穩定的同時，凈化和清潔井底情況、降低摩阻。這些優點通過施工中途測試情況和完井的作業成功率都可以體現出來。

3.4 井眼軌跡控制

經驗豐富的工程人員懂得利用數值模擬施工情況，也可以運用計算機較為清晰地預測軌跡變化。他們應當因地制宜地選擇鉆具組合，控制施工過程中的軌跡精準度。如果鉆井過程中，由于鉆具組合調整或是地層不同的地質特點，造成了鉆進參數的變化，他們也可以針對不同的情況去控制軌跡的偏移。

4小結與建議

超深水平井技術已經推廣普及到了全國各大油田，無論是技術人員還是技術的應用都一天比一天精確成熟。這使得不少原本難以開采的區塊的儲量都能夠進行開發。和一般深度的水平井不同，超深水平井客觀上存在井深方面的技術難度，在鉆井過程中要兼顧鉆井液的選擇、鉆頭的不同組合、減少巖屑、和控制鉆井軌跡等一系列技術難關。它的確是一項對工程人員專業素養要求很高的系統工程。想要降低施工方面的各種風險，就要從設計剖面開始嚴格管理，讓各個部門緊密配合、從源頭上就要嚴控流程簽字關，并根據地層的實際地質特點選擇鉆井液和鉆井工具。并在施工過程中時嚴格按照設計施工。為了避免井下的事故，我們運用了通過微增斜段調整穩斜的方式，加強了施工鉆井軌跡的精確性。當整個超深水平井施工突破5000米后，施工人員就要面對更加復雜的地下情況，對于儀器信采集信號方面，效果也會有所下降，目前在造斜段方面，運用有線隨鉆測量系統進行監測的非常多，另外無線的隨鉆測量系統監測也能夠提升中靶的精確度。多管齊下的監測系統可以削弱由于信號差導致的傳遞效果不良的問題，從而對超深水平井的鉆井軌跡進行精準的控制。

參考文獻：

[1]徐泓，劉匡曉，郭瑞昌，司娜，楊峰，蔡瑞達.旋轉導向技術在元壩超深水平井的應用[J].鉆采工藝. 2012（02）

[2]王旭東，羅朝東，賀陽，向燕，李波羅.元壩超深水平井軌跡控制技術[J].石油地質與工程.2014（02）

[3]蒲洪江，蘭凱，劉明國，母亞軍.元壩101-1H酸性氣藏超深水平井優快鉆井技術[J].石油鉆采工藝.2015（02）

[4]羅朝東，王旭東，龍開雄，龔德章.元壩超深水平井井身結構優化設計[J].石油地質與工程.2012（04）

[5]胡大梁，嚴焱誠，劉匡曉，董成林.超深水平井元壩103H井鉆井技術[J].石油鉆采工藝.2012（06）