長水平段水平井鉆井技術難點分析及對策研究

楊志勇

摘 要：文章結合目前我國長水平段水平井鉆井技術的發展和應用現狀，分析此技術應用中表現出的難點，并針對這些難點提出了相應的解決對策，以供參考。

關鍵詞：長水平段;水平井鉆井技術;難點;對策

1、引言

近年來隨著我國經濟的快速發展，我國社會對石油天然氣等能源的需求量也在不斷提升，給油氣勘探和開采公司帶來更大的生產壓力。在近年來更加關注頁巖氣等非常規油氣資源開采的趨勢下，水平井在其中的應用更為廣泛，這主要由于通過水平段在油層中穿行來增加井眼和油層的接觸面積，有利于單井原有產量和采收率的提升。但是由于水平井的井眼軌跡在油層中穿行的水平段距離較長，加之其井身結構與直井不同，表現出施工難度比較大的特點，需要針對其技術難點進行研究和解決來提升水平井鉆井成功率。

2、長水平段水平井鉆井技術難點分析

2.1確定長度和位置的難點

正如前文所述，由于水平段在油層中穿行的距離較長，甚至需要穿過多個油層，需要綜合所用的鉆井技術和完井技術來對其長度和位置進行確定，但是這也會受到資金以及產量等方面的影響，增加了確定長度和位置的難度。

2.2控制井眼軌跡的難點

在造斜區段和穩斜區段進行長水平區段井眼軌跡的設計和控制具有較大的難度，同時由于此位置的井眼軌跡控制精度要求較高，在水平區段不斷延伸的同時也會增加井眼的摩擦阻力，這就會增加鉆井作業中使用導向作業工具進行鉆壓傳輸的難度，加之鉆井作業中的巖性本身存在多樣性的特點，更是導致井眼軌跡控制難度的增加。

2.3鉆具摩阻扭矩大的難點

在距離較長的水平區段，由于井筒的長度也較長，這也會增加鉆井工具和井壁之間的摩擦力，從而增加鉆柱軸向摩阻和軸向摩擦扭矩。這主要是因為管柱結構本身比較復雜，容易與井筒底部接觸;所應用的鉆井工具本身會與井壁底部的巖屑出現相互作用;鉆井液中的固體含量較高，如果有細小的巖屑進入鉆井液中也難以發揮其潤滑作用;由于井筒較長也降低了井壁的穩定性，導致卡鉆概率的增加，加大了鉆井工具的操作難度以及所承受的壓力，也會增加加壓操作難度。

2.4穩斜段和水平段容易形成巖屑床的難點

在對穩斜段和水平段進行鉆井作業時容易導致巖屑床的形成而增加鉆井作業技術問題，這主要是由于在此段進行鉆井作業時，在所用鉆井作業工具與井壁比較接近時會導致巖屑沉入下井壁中而難以被清除;在鉆井作業中如果井眼中出現比較大的環空現象也會造成所用鉆井工具的偏心問題，這就會降低環控返速的降低并降低攜帶巖屑的效果;在造斜井段會增加鉆井巖屑的返排難度，也容易在此位置出現堆積問題;在出現鉆井液性能降低加之所用鉆井工具的結構比較復雜的情況，會降低鉆井液的攜巖效果而導致巖屑床問題的出現。

3、長水平段水平井鉆井難點解決對策

3.1合理確定水平段的長度和位置

在不斷增加水平區段長度的同時也會增加井筒和油層的接觸面積，但是這也會增加井筒內流體的摩擦阻力。而前者會增加油氣產量，后者則起到抑制油氣產量的負面作用，為此需要對水平段長度進行合理確定。通常來說需要控制水平井長度需要滿足井筒中摩擦阻力降低導致油井產能降低20%時的長度。而針對水平段的位置，應該盡量有油氣儲層頂部位置比較接近，而且要確保底水油氣藏為油氣層厚度的0.9倍，防止油層底部水增加水平井的滲流阻力而降低油氣產量。

3.2合理控制井眼軌跡

應該盡量在具有良好巖性條件、穩定巖層性質的地區中確定造斜位置點，提高造斜速度并保證井眼穩定性。通過準懸鏈式圓弧開展造斜作業，確保造斜區段的類型可以減小摩擦阻力產生的扭矩，防止對套管造成破損問題。還要通過對MWD、鉆頭、無磁鉆具等鉆井工具的優化組合來形成單彎柔性倒裝鉆具，便于進行加壓、造斜以及井眼軌跡控制等工作的開展。通過滑動鉆井和復合鉆井交替作業的方式來減少滑動操作、增加旋轉控制，通過及時調整來確保井眼的規則性，保證井壁處于穩定狀態。此外，還要對隨鉆工具進行合理利用，通過MWD技術實時監測井眼軌跡，做好底部鉆井工具是否與地層巖性匹配的判斷以及做好對滑動鉆井與復合鉆井間隔時間與占比的控制，進而有效控制井眼

軌跡。

3.3針對鉆摩阻扭矩過大難點的應對

對斜坡鉆桿進行合理應用，比如將柔性斜坡鉆桿應用在傾斜井段中來減少鉆井工具與井壁的接觸面積以及二者之間的摩阻。通過使用加重鉆桿來優化鉆井工具結構，在具有較小井斜角的井段使用加重鉆桿，以及在斜井段和水平段使用斜坡鉆桿或者是倒裝鉆井工具組合方式，確保在鉆頭部位施加鉆壓，實現粘卡概率的降低。同時還可以通過改進鉆井液性能的方式來提升攜巖和潤滑能力的提升，以及摩阻扭矩的減小。

3.4穩斜段和水平段容易形成巖屑床的對策

可以通過對泥漿排量加大的方式做好對環空返速的控制，針對具有大的環空返速情況，需要做好上述控制工作的同時，還要避免巖屑的產生。通過對鉆井液性能的優化來提升鉆井液的動切力，通過在鉆井作業中應用高分子聚合物的方式來提升鉆井液的攜巖性能。通過短程起下鉆、劃眼等工序的有效配合，還要針對傾斜角度超過30°的情況，需要考慮巖屑床的情況做好巖屑清除以及短程起下鉆作業，同時要結合分段循環鉆井液的方式及時清除巖屑。而如果巖屑床現象比較嚴重，為了達到清除巖屑的效果需要采取多次劃眼的操作，還要優化設計井眼軌跡并對造斜和穩斜區段長度進行合理確定，防止在造斜區段出現巖屑堆積的問題。

4、結語

為了滿足日前我國社會不斷增加的石油天然氣等能源需求，為了提升單井油氣產量，長水平段水平井在其中起到關鍵作用，尤其是在頁巖氣等非常規油氣在原的開發中起到提升頁巖氣開發效率等重要作用。然后在水平井鉆井技術應用中也容易出現確定其長度和位置、經驗軌跡控制、鉆具摩阻扭矩大、穩斜段和水平段容易形成巖屑床等難點，需要針對性地采取對策進行解決，提升鉆井作業效率并保證鉆井作業的順利開展。

參考文獻

[1] 王浩文， 孫鐵柱. 長水平段水平井鉆井技術難點分析及對策研究[J]. 信息周刊， 2019， 000（005）：1-1.

[2] 李苗. 長水平段水平井鉆井技術難點及解決對策[J]. 中國化工貿易， 2019， 11（2）.

[3] 黃福忠. 長水平段水平井鉆井技術難點及控制對策[J]. 中國化工貿易， 2018， 010（018）：63.