水平井修井工藝技術現狀分析

王華鋒

（中海油服一體化和新能源事業部鉆修井作業中心，天津 300459）

1 水平井技術的發展現狀簡述

水平井鉆井相關技術源于上世紀的30 年代，顯著發展階段是上世紀80 年代，尤其是在80 年代的中后期，石油開發勘探行業為了大力提升單井的石油資源產量以及原油采收率指標，有效壓縮現有的油氣開發以及生產的綜合成本，水平井鉆探技術更加普遍地應用在各類油氣礦藏的開發過程，世界上每年度實施開發的各種類型的水平井在2 500 口左右。國內最初在60 年代就于四川省境內的碳酸鹽類型的地層中嘗試打出了2 口水平井，不過受制于當時相對落后的技術水平，這2 口水平井并沒能獲得相應的經濟收益。水平井的鉆井技術屬于油氣田礦藏中的一項非常高效的關鍵性開發技術，也是現階段世界石油工業領域中最核心的重要技術之一。伴隨著鉆井相關技術能力的持續提升以及油氣田礦藏的開采生產進入到整個生命周期的后段，水平井相關技術的實際應用已經越來越普遍[1]。水平井鉆井技術如圖1 所示。

圖1 水平井鉆井技術

2 水平井井體維修工程現狀

2.1 水平井維修工作的難點

水平結構的井體由于其井身結構具有的特殊形狀以及特征，和常規類型的直井相比較，水平井類型的井體維修工作的難度系數非常大，工程施工推進的風險也非常大。主要表現在如下幾個方面：（1）受到井眼部位的軌跡形狀的重要限制，直井類型井體維修過程中使用的常規型號的井下維修工具以及管柱等裝備無法適應水平井類型的井體維修需要。（2）斜井部位、水平段部位的管柱結構處于貼近井壁的低邊區域，受到鐘擺力與摩擦力載荷作用的影響和制約，加上流體流動過程中的方向和重力載荷作用的方向存在不一致的情況，造成井內臟物例如砂粒等等可能生成砂床效應，此時作業管柱部件工作過程中容易被卡住。（3）對于打撈的作業過程，魚頭裝置導入以及修整操作非常困難；位于斜井段部位、水平段部位的普通類型的可退形式的打撈工具無法順利進行相關的操作，如果遇到卡頓的情況很難退出，進行“落魚”操作。（4）水平井井體的摩擦阻力相對比較大，扭矩數值、拉力數值以及鉆壓在傳遞過程中的損耗比較大，解卡與打撈操作過程非常困難；倒扣操作過程的中和點位置的把控很難做到準確。（5）井下鉛模打印操作的過程中鉛模部位容易被磨損，井下情況的準確評估過程比較困難。（6）套、磨、鉆此類操作過程的工藝執行困難相對比較大，套管部位磨損情況非常突出，套管部位的保護工作實際操作的難度比較大。（7）規劃設計的修井液一方面能夠確保降低鉆具部位的摩擦阻力以及具備良好的攜砂效果，另外還要減少漏液損失和對油氣層進行合理保護。（8）小井眼類型的水平井部位的維修難度非常大、風險非常大[2]。小井眼水平井修井作業過程如圖2 所示。

圖2 小井眼水平井修井作業過程

2.2 水平井維修設備及相關技術

2.2.1 維修設備以及管柱工具

鑒于水平井井體結構的結構屬性，相關的檢測用工具、用于解卡和打撈的工具、鉆孔、打磨、銑削等操作工具及其他類型的輔助用工具與設備需要符合井眼部位的特殊軌跡的實際要求，保證工具和設備做到下得去，起得出。通常此類工具和設備都需要進行特殊的規劃設計與加工，才可以符合水平井維修工作的相關要求。對于水平井井體具有的特殊形狀與屬性，各個油氣田都配備和設計了對應的水平井部位的特定維修工具與設備，例如具有防掉功能的鉛模、特定的打撈用工具、特殊鉆頭、特殊打磨工具、特殊銑削工具及具有防砂能力的管撈矛、鋼球設備扶正用的工具、滾子設備的扶正用的工具、液壓模式的安全接頭、萬向節、具有撓性的連接接頭以及液壓增壓輔助用設備等等，具有上述工具和設備之后，能夠大體上滿足水平井的井體維修工作的實際需要。斜井段部位以及水平段部位的管柱相關的維修要求：油管柱部位應用具有節箍倒角設計的油管或者無節箍類型的油管進行操作；鉆桿在工作的過程中采用20°的斜坡角度進行鉆探操作。

2.2.2 水平井井體常規的打撈過程簡述

水平井修井相關工程技術人員在打印工作過程中經常采用防掉的鉛模來操作，鉛模部位需要佩戴護罩裝置，前部需要裸露出鉛模本體，字體要求整體形狀科學合理、容易打印，印痕部位保持清晰完整而且具備防刮碰的效果[3]。連續油管回壓閥結構如圖3 所示。

圖3 連續油管回壓閥結構

2.2.3 水平井卡堵水相關技術研究

（1）水平井采用化學模式進行堵水相關技術的研究

在通常狀況下水平井修井相關工程技術人員一定會找出各種不同類型的出水原因，基于不同類不利因素應用各種不同種類的水平井注入調堵相關先進技術，一般情況下指的是分隔式灌注、精確定位灌注以及采用籠統形式進行灌注的3 種堵水技術。國內某省油田H1972 井水平井堵水是到目前為止國內進行的復雜井堵水施工作業的第一例項目工程案例，將堵水技術與調剖技術進行行之有效的合理結合。水平井修井相關工程技術人員在施工作業以后收到了非常明顯的效果，有效期至少是215.5 d。

（2）水平井采用機械卡堵水式相關技術的研究

國內某省的大型油田CK2313H 井直徑116.175 mm，尾部管體射孔完成，水平井修井相關工程技術人員射開井段的含水量增加導致原油產量在最短的時間內出現了非常快速的下降狀況。水平井修井相關工程技術人員使用KLI314P 防止中途坐封實施快速封堵，橋塞最大安全額定下潛深度4 955.125 m，水平井修井相關工程技術人員經過相關試驗數據得出試壓是完全合格。水平井修井相關工程技術人員把這個先進技術使用在很多個口井。水平井修井相關工程技術人員68H井136.125 mm 機械橋塞水平段坐封將下層進行了行之有效的封閉，徹底解決了“易竄”的問題。水平井修井相關工程技術人員在最短的時間內使用KLI314P 裸眼封隔裝置擠水泥混凝土堵水，結果顯示成功。堵水管柱二維平面剖視圖如圖4 所示。

圖4 堵水管柱二維平面剖視圖

2.2.4 套損井大修先進技術研究

（1）套管補貼技術研究

在通常狀況下最大的困難是水平井修井相關工程技術人員補貼工具怎樣才能通過造斜井段的問題。水平井修井相關工程技術人員規劃設計的水平井套管補貼裝置一般是由多級三項同步液壓油缸、連接桿裝置、擺向裝置、分流裝置、拉桿環裝置、掛鉤以及座封卡爪等等零部件精密組成。因為每一級同步液壓油缸的擺動幅度是2.125°，水平井修井相關工程技術人員完成了可以針對垂直區域套損部位實施補貼修復的工作。

（2）水平井進行錯斷套管進行大修相關技術的研究

在通常狀況下水平井修井相關工程技術人員經常使用的水平井錯斷套管大修相關先進技術指的是快速取出水平段錯斷套管以及使用魚頂部位置進行側方鉆二次下套管完井兩個技術領域。

3 目前水平井修井工藝技術出現的問題

當前我國在水平井施工作業所采用的相關技術遠遠落后于鉆井相關先進技術，這就導致水平井修井相關工程技術人員在后期施工作業過程中遇到的難度非常大，尤其是面對分支井與魚骨井這些比較特殊的類型，我國目前并沒有修井先例。現階段我國水平井修井仍然處于初級起步階段，比如：專用封隔裝置、分支井井眼防護以及密封相關裝置工具等等。水平井修井相關工程技術人員在一般情況下的修井施工作業周期是比較長的，而且相關解決方案的一次性成功率還是比較低的。現階段我國水平井找水以及相關堵水工藝施工技術仍然處在開發起步的階段，施工作業工藝的難度是非常大的，成功幾率并不高，因此小井眼水平井修井的技術難度系數是非常大的，所以根據相關試驗結果得出目前我國水平井修井相關技術還具有非常大的進步開發空間。

4 結束語

綜上所述，現階段我國水平井修井相關工藝技術仍處于發展進步的階段，根據目前的實際狀況水平井修井相關工程技術人員不能實現，比如：側面鉆探、打撈、鉆孔、打磨、銑平面作業等等技術操作過程，基于這種不利狀況就需要我國水平井修井相關工程技術人員進行全方位、大量、深入細致的專項研究與探索。現階段國內水平井修井相關工程技術人員的職業素養及專業技術水平對比國外相關領域的專業技術人員仍有較大的差距，我們暫時沒有非常專業的水平井施工作業隊伍，也沒有非常科學合理的水平井修井施工作業的標準技術操作指導規程。建議水平井修井相關工程技術人員周期性進行水平井修井相關先進工藝技術的專項深入研究，必須在最短的時間內做好水平井修井相關工程技術人員的技術培訓工作。水平井修井工藝技術相關專家強烈建議必須在最短的時間內成立水平井修井專業維修團隊，并培養一批水平井修井相關工程技術人員，為我國將來水平井修井工藝技術的發展進步打下堅實的基礎。