深層水平井鉆井液技術難點及設計方案探討

田野 欒永樂 王福云

摘要：地質導向技術的成熟，讓水平井鉆井施工的質量越來越高，進而帶動了我國非常規(guī)油氣藏開發(fā)事業(yè)的進步，現(xiàn)階段水平井技術已經(jīng)在致密油氣藏、頁巖氣等特殊油氣藏開發(fā)當中發(fā)揮作用，保障了特殊油氣藏的開發(fā)效益。而深層水平井的鉆井效果，很大程度上受到鉆井液性能的影響，因此有必要在充分了解深層水平井鉆井液技術難點的基礎上，不斷完善設計方案，從而確保油氣藏的開發(fā)質量。

關鍵詞：水平井;鉆井液;設計方案

引言

水平井鉆井技術是極具應用價值的一種新興鉆井技術，能夠在油氣藏開發(fā)當中發(fā)揮重要作用，然而這種鉆井技術也有一定的弊端，即其涉及到多種影響因素，容易出現(xiàn)質量問題。而鉆井液顯然是水平井鉆井質量的重要影響因素，特別是在深層水平井當中，鉆井液的重要性更是成倍增長，它的潤滑防卡能力、井壁穩(wěn)定能力、儲層保護能力都會給深層水平井鉆井質量帶來決定性影響，在這種情況下對本課題進行研究，顯然具有不可忽視的重要意義。

1深井水平井鉆井液的技術難點

1.1井眼凈化難點

深層水平井的井身結構呈水平方向延伸，在沒有外界動力的情況下，鉆井液內部攜帶的巖屑會在重力作用下逐漸沉積在環(huán)空底部，時間一長就會形成一層巖屑層，導致井孔的直徑縮小、內部壓力失去平衡，進而形成局部嚴重對流，此時密度較低的流體會快速升高、高密度的巖屑層則進一步下沉，鉆井液的穩(wěn)定性將會被破壞。而在有外界動力的情況下，巖屑層同樣會形成，提升鉆井液粘性、提升鉆井液流動速度等方式能夠在一定程度上避免巖屑沉積，然而并不能根治這一問題。從實際情況來看，在利用加重鉆井液進行鉆進的定向井當中，井口返出的鉆井液密度差非常大，這證明加重材料導致了巖屑層反方向移動，給井眼凈化帶來了更加復雜的問題。

1.2摩阻控制和井眼潤滑難點

深層水平井的摩擦阻力必然存在且不能完全消除，特別是在造斜段其摩擦阻力將會進一步提升，在這個井段當中，鉆進設備和井壁的接觸面積比直井段更大，因此摩擦阻力也隨之增加，如果不能合理地控制這部分摩擦阻力，鉆井設備將會承受過大的拉伸力，進而發(fā)生斷裂和破損問題。根據(jù)實際經(jīng)驗來看，摩擦阻力大小主要受到泥餅潤滑系數(shù)、鉆具的自重及負載、鉆井液潤滑性、造斜段傾斜角度、鉆井液固體成分含量等一系列因素的影響，如何控制摩擦阻力、保證井眼潤滑度，屬于不可忽視的難點之一。

1.3井壁穩(wěn)定難點

深層水平井的井壁穩(wěn)定性受到物理因素和化學因素兩方面的影響：首先，在實際的工作中，為保證井壁穩(wěn)定性，工作人員常利用調整鉆井液密度、調整液柱壓力的方法保證井壁穩(wěn)定，然而深層水平井涉及到非常復雜的地質結構，裸眼段比較長、鉆井液密度要求比較高，工作人員難以保證鉆井液密度的合理性，液柱壓力太大會導致井漏問題、液柱壓力太小會導致井壁失去穩(wěn)定性。其次，向鉆井液當中添加封堵劑也能夠提升井壁穩(wěn)定性，但是地層當中的黏土在接觸到鉆井液以后不可避免地會發(fā)生水化膨脹，進而導致井壁穩(wěn)定性下降的問題。不難看出，如何控制井壁穩(wěn)定性也是深層水平井技術難點。

1.4儲層保護難點

深層水平井水平段和儲層之間有著較大的接觸面，鉆井液需要在水平段停留較長時間，稍有不慎就可能造成儲層損壞等問題。水平井深度越大、水平段長度越大，鉆井液的流動壓力越大、儲層破壞幾率越大。工作人員必須要合理調整鉆井液的設計方案，才能使之具有一定的儲層保護能力。

2深層水平井鉆井液的設計方案

2.1攜巖能力

深層水平井的鉆井液技術難點非常多，而保證鉆井液攜巖能力，則是提升鉆井液設計合理性的必然選擇，將會影響到鉆井過程的摩擦阻力，直接決定深層水平井開發(fā)效果。通常來說，水平井鉆井施工中涉及到三個階段的巖屑返出，分別發(fā)生在第一洗井區(qū)（0°～30°）;第二洗井區(qū)（30°～60°）;第三洗井區(qū)（60°～90°）。井段傾斜程度不同、鉆井液流動速度也就不同，因此不同井段的巖屑運動情況存在一定的差異，而第二洗井區(qū)當中則是最重要的巖屑返出階段。在鉆井設備、水平井設計方案不能進行調整的情況下，工作人員可通過調整鉆井液的流變性、環(huán)空返速等提升其攜巖能力，確保深層水平井鉆井工程的順利完成。

2.2潤滑防卡能力

在水平井鉆井工程中，鉆具始終緊貼水平井井壁運行，而在斜度越來越大的情況下，鉆具受到的摩擦阻力也會不斷提升，上文中簡單地提到了影響摩擦阻力的因素，想要降低摩擦阻力、保證鉆井工程順利完成，就必須要采取措施對鉆井液設計方案進行調整，控制泥餅質量和鉆井液潤滑性兩項性能保證鉆進速度和鉆進效果。

2.3井壁穩(wěn)定能力

深層水平井鉆進施工的基礎就是保持井壁穩(wěn)定，相比于常規(guī)水平井，深層水平井的造斜段更長，發(fā)生坍塌的風險更大，其井壁穩(wěn)定性很難保證，另外水平鉆進時鉆具的運行效率比較低，因此往往需要更長時間才能完成鉆進，這延長了裸眼井段與鉆井液的接觸時間，使井壁失穩(wěn)風險進一步提升。工作人員必須要從物理措施和化學措施兩方面分別入手，控制鉆井液密度的同時，利用瀝青封堵劑、顆粒封堵劑、聚胺類高效抑制劑，保證鉆井液的井壁穩(wěn)定能力。

2.4儲層保護能力

深層水平井的儲層往往比較脆弱，因此采取措施優(yōu)化鉆井液設計方案、提升其儲層保護能力就顯得至關重要。比如，遇到裂縫較多的儲層時可向鉆井液當中添加適當?shù)乃峄舛聞瑥亩档土芽p滲透問題，保證水平井鉆進的順利進行;再比如，針對低滲透儲層可降低鉆井液濾液表面張力控制水鎖損害，保護儲層穩(wěn)定性。

3結論

相對于常規(guī)直井、常規(guī)水平井而言，深層水平井的鉆進難度更大、需要處理的地層問題更加復雜，具有施工費用高、施工困難性高的特點，在實際工作中，鉆井液性能上的欠缺，是造成深層水平井技術應用問題的主要原因。因此，工作人員必須要充分了解深層水平井鉆井液技術難點，并積極主動地調整鉆井液設計方案，使鉆井液的潤滑防卡能力、井壁穩(wěn)定能力、儲層保護能力得到提升，為深層水平井施工提供強有力的支持。

參考文獻

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