深層小井眼側鉆水平井鉆井技術實踐分析

郭彥麟

摘要：伴隨科學技術不斷發展，諸多新型技術如雨后春筍般出現，其中，深層小井眼側鉆水平井鉆井技術便是具有一定代表性的技術之一，這一技術的出現促使鉆井工藝正式步入一個全新階段，此技術因自身提升油氣采集率、前期投入少等優勢得到廣泛應用，基于此，本文將主要針對深層小井眼側鉆水平井鉆井技術的相關實踐應用展開探討。

關鍵詞：深層小井眼;側鉆;鉆井技術

1側鉆概述

在明確要側鉆的新部位之前，首先要掌握防水套管和井結構，然后用斜向器等專用工具對防水套管進行打磨套管開窗，這也是一個非常完整的技術，但是測試儀器很可能會受到防水外殼的影響，為了更好地保證側面正確的鉆孔位置和定向，需要使用旋轉導向等專用工具，導致成本上升[1]。

2深層小井眼鉆井技術的設計要點

2.1鉆井過程所需設備的基本要求

在深位小井筒進行實際側鉆作業時，對鉆井機械設備的要求非常高，必須能夠承受循環系統非常大的工作壓力。一般來說，電動油泵是一種在運行過程中必須配置的設備，電動油泵在工作過程中可以非常方便地調節排量;此外，高質量的鉆井液對鉆井工作也非常重要，它會直接影響井眼光滑、潤滑和凈化。

2.2側鉆水平井定向軌道設計方法

造斜率是設計定向井道時必須考慮的內容，一般情況下，原環節造斜率的坡度不宜過高，主要是為了更好的安全施工，若坡度太高，很容易造成卡頓，為了更好的完成目標的落地，通常在進入目標前降低造斜率，增加白邊填充，提高油層穿遇率。

2.3鉆井液設計

砂漿設計方案難度系數高是小孔深側鉆的特點，對鉆井液的要求非常苛刻，為了更好地提高鉆井液的應用，需要綜合考慮鉆井工程施工過程的各個環節，對于小井眼側鉆，重點考慮防塌和潤濕性，一般選用氯化鈉鉆井液[2]。

2.4鉆頭以及相關參數設計

選擇鉆頭時要考慮的因素很多，即鉆進速度、鉆頭進尺、鉆頭成本等應用的實際效果，還必須考慮巖石力學的特性，要實現經濟效益，必須綜合考慮所有相關因素，最好選擇牙輪鉆頭和PDC鉆頭緊密結合。另外，為了更好地降低鉆頭的磨損率，施工初期的鉆頭轉速不宜過高，否則，會縮短鉆頭的使用壽命，還要防止頻繁更換鉆頭，以免增加成本。

3工程概述

該井具體目標前距僅為194m，設計方案最大增加切線斜率為10.53°/30m。大傾角井段鉆壓傳遞困難，影響機械鉆速;側鉆裸眼段838m，泥巖段為堅硬的韌性地質構造，鉆孔速度低，浸泡時間過長，礦井容易塌陷。設計方案較大排量8L/s，泵壓25MPa，只能達到規定排量。調整幅度小，對設施要求高;?118mm鉆頭廠家及鉆頭型號規格較少，鉆頭型號選擇有限;擠出機螺桿的使用時間為70—80h，脫扣頻率往往限制了鉆頭的工作能力。另外，為了破壞煤巖層，需要進行短時間的升降作業，全角彈性系數大的位置容易產生凹槽，有卡鉆的風險;空間小，在整個升降過程中會出現很大的問題，若工作壓力大，有塌井、失循環的危險。

4側鉆水平井現場實施

4.1開窗及修窗

（1）開窗位置選擇。開窗位置需要考慮目標前方距離的限制、開窗方式、專用工具的工作能力、原井防水套管的完好情況、地質構造的可靠性、管接頭的位置、卷收器的位置和井道的位置，綜合考慮斷面的密封質量，明確開口和通風部分。（2）開窗作業。鉆壓0.5t，速比50r/min，排量10L/s，泵壓17MPa。修窗直至窗口處于靜止狀態，鉆井設備上下升降，重量設備沒有明顯振動，一般振動量在0～1t范圍內為達標。

4.2鉆頭使用分析

在斜井段，單個鉆頭最大進尺僅為58m，機械鉆速很低，關鍵因素是鉆頭專用工具表面的不穩定性限制了鉆壓;地質構造的可鉆性差;擠出機螺桿的轉速比周期短，限制了鉆頭的工作能力。從井深3114米開始，逐步實現鉆井加速實驗。一是提高鉆井液的潤濕性;二是根據隆起產生的大鉤載荷對鉆壓值范圍進行數值模擬，觀察不同鉆壓下專用工具面的變化，明確有效鉆壓值;選用9頭螺絲鉆，降低轉速，增加扭矩，機械鉆孔速度加倍。從3199m井深再次實現了鉆頭選擇。實際鉆孔表明，選用的三個鉆頭的實際效果非常顯著。進尺分別為137m、125m和184m，機械鉆速較高。

4.3鉆井參數優化

鉆壓是影響小井眼鉆速的主要因素，它同時與鉆井設備的組成、鉆頭類型和鉆井方法有關，壓力、專用刀面變化狀態一目了然，有效鉆壓值，細孔鉆頭損失的比例隨著孔深的增加而逐漸降低。3100m占泵壓的2.7%，當井深達到3750m時，僅占泵壓的0.59%。絕大部分成本都在鉆井設備上，井深3300m時，排量控制在6.3～6.7L/s，最大泵壓23MPa，鉆井液中煤巖成分10%，鉆井造成背壓工況?，F場采用短行程破壞煤巖層，使鉆井液排量保持在6.3L/s以上，增加鉆井液粘度，操縱鉆井效率，降低巖屑的濃度。

4.4鉆井液性能維護

（1）井壁穩定。施工過程中氯化鈉含量控制在5%以上，立即加注各種濾失劑，高壓缺水控制在2mL以內。進一步提高厭氧顆粒污泥質量，避免產生虛擬厭氧顆粒污泥。（2）井眼清洗。保持12—14Pa的動態剪切力和0.4—0.7的動態塑性比，提高井筒凈化處理能力;嚴格遵守四級凈化處理對策，立即消除有害固相。（3）潤滑防粘。在施工過程中，保持原油和液體潤滑液的成分超過設計方案。鉆井液厭氧顆粒污泥的摩擦阻力指數保持在0.06～0.08之間，鉆井設備的摩擦阻力小于30kN。

5深層小井眼側鉆水平井鉆井技術的相關建議

5.1彎螺旋桿的使用

正常情況下，當鉆深到達偏轉點時，井眼的運轉必須依靠彎曲擠壓機的螺桿，而井筒軌跡的調節和控制基本依靠彎曲擠壓機的螺桿，并且還可以擴大井眼，減少卡鉆，保證側鉆作業的順利開展[3]。此外，彎曲擠出機螺桿的有效利用，可以快速提高鉆孔效率，減少循環時間，從而降低成本。

5.2正確采用五段制剖面

深層小井眼側鉆氣井一般呈S形，即五段式建井模式，工程建設難度大，技術標準高，很容易在礦山發生安全事故，降低側鉆工程施工的安全系數。重點分析油氣井的形成條件，選擇合適的專用工具和技術，在保證安全的同時提高作業率，提高工程建設效率，最大限度地縮短作業周期。

結語：

深層次小井眼側鉆水平井鉆井技術還有很多需要完善的地方，在具體應用中可能會出現一些問題，因此，在應用該技術實現操作時，要不斷地進行科學研究，解決問題的同時也豐富實踐成果，推進該技術的完善和發展，以期為為未來鉆井技術進步提供參考，為國內社會經濟發展做出貢獻。

參考文獻：

[1]聞偉峰. 油田小井眼開窗側鉆水平井鉆井技術[J]. 化工設計通訊， 2019， 045（012）：261-262.

[2]趙波， 黃杰， 王德堂. 小井眼側鉆水平井固井技術應用[J]. 石化技術， 2019， 26（11）：2.

[3]馬睿思. 深層水平井鉆井技術探析[J]. 石化技術， 2019， 026（001）：191，229.