水平井鉆井技術(shù)難點及對策

王淼

中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井技術(shù)服務(wù)公司 遼寧盤錦 124010

伴隨著水平井技術(shù)逐步的應(yīng)用到頁巖氣的開采領(lǐng)域中，全面的提升開采施工效率，但是水平井與普通的直井存在著明顯的差異，為了可以更好的增大泄油面積來提高產(chǎn)能，水平井井眼軌跡需要在油層中穿過，并且具備比較長的水平段不足，因為井身部分具備一定的特殊性，所以鉆井施工存在比較多的難點，在實踐中要進行系統(tǒng)的總結(jié)與分析，制定出有效的技術(shù)處理措施，全面提升水平井的成功率[1]。

1 水平井鉆井技術(shù)難點

1.1 水平井井壁穩(wěn)定性差

水平井井身非常的特殊，一般會存在有非常長的水平段的部分，在泥頁巖的結(jié)構(gòu)中，地層膠結(jié)層、層理發(fā)育性良好，再加上一些深度較小的水平井結(jié)構(gòu)，斜度會相對較大、穩(wěn)斜部分比較長，所以整個井壁的穩(wěn)定性非常差。頁巖氣水平井在開采施工環(huán)節(jié)，鉆井液會直接通過地層進入到裂縫、巖石層理中，嚴重損壞巖石形態(tài)，造成泥頁巖在雨水之后發(fā)生了較大的膨脹問題，進而使得裂隙發(fā)育變大，穩(wěn)定性下降。因為泥頁巖容易出現(xiàn)膨脹變大的情況，會導(dǎo)致鉆井施工難度比較高，尤其是水平段部分，泥頁巖會處于鉆井液內(nèi)，長期的浸泡作用之下使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脫落、崩塌的問題，進而導(dǎo)致縮徑、井液流失、卡鉆等問題的存在，嚴重者會引發(fā)井噴事故的發(fā)生，會給鉆井施工安全性產(chǎn)生不利的影響[2]。

1.2 井眼軌跡難以精確控制

（1）因為泥頁巖的穩(wěn)定性相對較差，雨水膨脹比較嚴重，進而使得井壁坍塌的問題出現(xiàn)，導(dǎo)致了水平井部分的井徑增大，井眼會呈現(xiàn)出不規(guī)則的形式，影響鉆井質(zhì)量控制。

（2）淺水平井因為其造斜點相對來說較淺，會導(dǎo)致造斜段與穩(wěn)斜段的施工難度更高[3]。

（3）因為井壁穩(wěn)定性較差，所以容易存在井漏或者坍塌的問題出現(xiàn)，影響井眼準(zhǔn)確性。

（4）在正式進入水平段之前，定向工具的放置會存在較高的難度。

（5）水平井井壁穩(wěn)定性非常差，井眼呈現(xiàn)出不規(guī)則的布置方式，鉆柱扭矩變化較為嚴重，導(dǎo)致鉆具控制難度過高、鉆頭無法有序的調(diào)節(jié)，最終影響鉆井施工效果。

（6）頁巖汽水平井進入到開采后期階段，極易導(dǎo)致壓裂的問題，為了能夠有效的消除該現(xiàn)象，就需要在鉆井水平段延伸出直接通向垂直與地層的最大應(yīng)力方向上，井眼軌跡無法準(zhǔn)確的控制。

1.3 鉆進施工環(huán)節(jié)存在摩擦阻力大、扭矩大的問題

水平井井身內(nèi)部構(gòu)造具備較高的復(fù)雜性，因為水平段部分的存在，導(dǎo)致了鉆柱受到重力的影響后與井壁存在過大的摩擦，鉆進施工環(huán)節(jié)就會出現(xiàn)摩阻力、扭矩都比較大的情況。同時，由于該井水平段部分長度較長，產(chǎn)生的巖屑無法快速的被鉆井液帶出，就會導(dǎo)致井內(nèi)出現(xiàn)巖屑床的問題，進而導(dǎo)致鉆進施工環(huán)節(jié)摩擦阻力變大。因為泥頁巖雨水之后膨脹，會出現(xiàn)縮徑的問題，進而出現(xiàn)卡鉆的問題，導(dǎo)致鉆具提升與下方都比較困難，鉆進阻力會大幅的增加。最后，因為摩阻力、扭矩的增大，會導(dǎo)致鉆進施工速度下降，還會導(dǎo)致安全性無法保證，其具體為如下兩個方面：①起鉆負荷過大，下入到井內(nèi)是應(yīng)力較大。②定向滑動鉆環(huán)節(jié)，無法精確判定鉆頭操作中的實際鉆進壓力。在摩阻力、扭矩都非常大的情況下，會造成鉆柱軸向壓力超出規(guī)定的范圍，進而導(dǎo)致鉆桿損壞，造成事故的發(fā)生[4]。

2 技術(shù)對策

2.1 提升軌跡控制精度

對于水平井經(jīng)驗軌跡無法準(zhǔn)確控制的問題，需要采取下面措施來保證其精確度達到要求：①合理選擇造斜點。造斜點的影響是比較直接的，所以一般都會選擇在成巖性比較好且穩(wěn)定性高的井段中，選擇合適的鉆具類型，保證造斜、加壓部分的質(zhì)量合格；②選擇圓弧形造斜類型，可以降低摩擦作用，避免套管磨損嚴重的情況出現(xiàn)；③選擇合適的鉆具組合類型，可以提高經(jīng)驗軌跡質(zhì)量；④鉆進環(huán)節(jié)應(yīng)該選擇使用復(fù)合鉆近與滑動鉆進交替的方式進行，同時需要保證鉆進施工環(huán)節(jié)少滑動鉆具、多旋轉(zhuǎn)鉆具，而調(diào)整的幅度需要加強控制，不能超出規(guī)定范圍，從而可以使得井眼更加的規(guī)則；⑤選擇合適隨鉆測量工具，要隨時的了解鉆進施工狀態(tài)，確定鉆具與地層巖性之間的聯(lián)系，確保井眼軌跡符合要求。

2.2 降低鉆柱摩擦阻力和扭矩

為了能夠有效的確保鉆進過程中摩阻力與扭矩都能夠達到要求，可以采用斜坡鉆桿的方式。造斜井段上，需要應(yīng)用柔性斜坡鉆桿的方式，可以緩解其摩擦過大的清理。同時要選擇最佳的鉆具結(jié)構(gòu)形式，采取合理的組合方式，以有效的降低摩擦阻力，提高鉆壓，從根本上消除卡鉆的問題。最后需要提升鉆井液的性能，使其具備較高的潤滑性與攜巖能力，提高鉆進施工效果。

2.3 凈化井眼，避免形成巖屑床

對于水平井鉆進施工環(huán)節(jié)所容易存在的巖屑床問題，通過如下措施來處理：①選擇高性能的鉆井液，并且需要及時進行高分子聚合物材料的補充，保證其攜巖能力達到使用的需要；②適當(dāng)?shù)脑黾鱼@井液的排量，可以更好的保證巖屑及時排出，但是要嚴格控制其速度，確保不會超出合理的范圍；③鉆進施工環(huán)節(jié)，需要充分考慮到巖屑床的設(shè)計情況，然后按照實際需要來進行劃眼、起下鉆等方式來進行井眼凈化處理[5]。

3 結(jié)語

水平井的鉆井施工環(huán)節(jié)，還存在著很高的難度，容易出現(xiàn)鉆進施工質(zhì)量無法保證的情況。基于此，需要嚴格的控制水平井鉆井環(huán)節(jié)，加強各個環(huán)節(jié)的管理控制，提升鉆井液的性能，保證其潤滑性與攜巖能力達標(biāo)，提高鉆井施工質(zhì)量水平。