长水平段水平井钻井技术难点及对策

长水平段水平井钻井技术难点及对策

李文龙

华东石油工程有限公司江苏钻井公司江苏省扬州市225200

摘要：目前，国内外长水平段水平井的数量不断增加，在油气开采过程中，长水平段水平井的运用，可以有效提高油井采收率，未来，长水平段水平井技术仍然具有很大的发展空间。但是在钻井过程中，极易出现各种难点问题，这些难点问题的存在，不仅会使钻井效率严重下降，还会间接影响油井的产量。

关键词：长水平段；水平井钻井技术；难点；解决对策

1水平段长度与位置确定

1.1技术难点

对于长水平段及水平井的相关技术，其最主要的技术优势是水平段相对较长，但其长度及在储层中位置的确定会受到很多因素的影响，如产量要求、作业成本、完井技术等。

实际情况中大多从产量角度进行分析：伴随水平段实际长度不断增加，井筒和油气藏之间的接触面积随之增大，但流体的流动阻力也在增大，虽然前者能起到增大产量的作用，但后者却起到相反的作用，最终对正常生产造成不利影响。

1.2处理对策

通常情况下，长水平段水平井长度最佳值和井筒中由于摩擦作用损失的单井产能明显降低情况下的长度相等。而水平段位置，越接近气藏顶部，水平井的渗流阻力越大，产能因此降低。基于此，水平段最佳位置可用以下方程表示：

ZW=0.9h（1）

式（1）中，ZW表示水平段至油气界面直线距离，单位：m；h表示油气层实际厚度，单位：m。

2井眼的轨迹控制

2.1技术难点

（1）造斜段与稳斜段对于设计工作有较高要求。

（2）水平段的最佳位置选择要求决定了轨迹控制同样有极高的精度要求。

（3）在水平段不断延伸的条件下，井眼摩阻增大，导向工具难以传递，加大控制难度。

（4）钻遇岩性所具有的多样性特点进一步增大了轨迹控制难度。

2.2处理对策

（1）优化选取造斜点。对于造斜点而言，其应选择在岩性相对较好、岩层较为稳定的位置，以便提高造斜效率，同时保证井眼的稳定性。

（2）优化选取造斜段的种类。大多情况下优先选取圆弧形造斜段，这样可以有效降低摩擦阻力，并减轻套管磨损。

（3）优化选取钻具组合。钻具组合包括钻头、螺杆、钻具、扶正器和LWD等，通过对钻具组合的优化选取与灵活调配，能为加压和轨迹控制提供极大的便利。

（4）交替进行复合钻进和滑动钻进。尽量少滑动、多复合，微调勤调，确保井眼足够规则及井壁的稳定性。

（5）合理使用随钻测量设备。通过对LWD等工具的应用，实现井眼动态监测，并对底部钻具组合及岩层之间的关系进行分析，以此为依据对不同钻进方式的作业时间与比例进行配置，从而精准控制井眼的轨迹。

3钻具摩阻扭矩较大

3.1技术难点

钻井作业中，钻具和井壁间接触产生的摩阻力一般由钻柱上轴向摩阻力与周向摩阻扭矩构成。产生摩阻扭矩相对较大的主要原因为：

（1）钻柱结构复杂，与下井壁接触面大。

（2）钻具和停留在下井壁的岩屑产生相互作用。

（3）钻井液润滑性能下降。

（4）水平段长与井壁的稳定性较差，导致钻具难以进行上提和下放。针对以上难点，可采用如下处理对策。

3.2处理对策

（1）采用防粘接头。防粘接头主要使用在斜井段，采用防粘接头以后，可大幅减少钻具和井壁之间的接触面积，进而降低二者接触后产生的摩擦阻力。

（2）钻具结构优化。选用加重钻杆取代钻铤，将其接在井斜相对较小的井段上，斜坡钻杆则安装在大斜度井段上，以此确保钻压可以传递至钻头，避免产生复杂。

（3）保证钻井液润滑性能。对于钻井液而言，其必须具备良好的润滑与携岩性能，在采用良好钻井液以后，可降低摩阻扭矩。

（4）利用清砂钻杆，及时将堆积在下井壁的岩屑清除出来。

4润滑与井眼稳定

4.1技术难点

随井深不断增加，水平井钻进摩阻扭矩大幅增加，易产生卡钻等问题。除此之外，在井深达到一定限度后，井眼所受力学及化学作用显著加剧，稳定性因此降低。对此，可采取以下对策进行处理。

4.2处理对策

（1）使用润滑剂减小滤饼的磨阻因数。该方法可在保证润滑效果的基础上，为携岩提供便利。

（2）对滤失量与滤饼厚度进行严格控制。实践表明，含砂量与滤饼的摩擦因数呈正比关系，过高的含砂量也是造成卡钻的主要原因之一。此外，如果滤饼的厚度较大，并且十分松散，起不到护壁的作用，则在起钻的过程中会造成井眼垮塌等复杂情况。对此，可以采用相应的净化设备对有害固相进行清理，以起到降低有害固相的作用。

（3）合理使用添加剂。添加剂包括降失水剂、大分子包被剂、防塌剂甲酸钾等。

5套管严重磨损

5.1技术难点

套管磨损是所有钻进作业的常见问题，套管磨损到一定程度后会被挤毁，严重影响生产，甚至导致报废。造成磨损的因素有很多，如：钻进过程中几乎全部钻柱都是依附在套管外壁上，极大的增加了钻柱对于套管本体的正压力；起下钻与划眼的次数多、钻进作业时间过长、固井过程中套管没有完全居中等。

5.2处理对策

（1）钻杆保护装置。在钻杆上固定特殊材料，如钻杆保护器与橡胶护箍等，以此减小或防止套管和工具的接头接触。

（2）减摩接头。在钻杆上接入特殊接头，钻杆旋转后减小套管和钻杆接头间的接触面积，将接头和套管间的相对运动转换成钻杆和全新减摩接头间的相对运行，以此降低套管的磨损。

（3）设置耐磨带。采用特殊工艺对钻杆的接头表面实施化学处理，使接头表面具备一定耐磨性，减小摩擦因数，此外这种处理方法还能对钻杆提供有效的保护。

（4）钻井液。通过对不同种类钻井液添加剂的合理使用，对系统的润滑性能进行改善，最终达到降低摩擦因数和减小磨损的目的。

（5）优化钻井工艺。对钻具结构进行简化以及提高套管的居中度，进一步缩减套管的磨损。

6结束语

综上所述，长水平段水平井钻井技术难点主要由其较长的水平段引起，为不影响正常的钻进作业，确保生产质量与效率，必须采取相应处理对策，克服各个技术难点。另外，在对技术难点进行处理的过程中，需要对多种因素进行综合考虑，同时结合地区特点编制合理、有效的技术处理方案。

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