大位移井钻井难点与提速工艺技术分析

大位移井钻井难点与提速工艺技术分析

张贺鹏

中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井技术服务公司

摘要：现阶段，水平井钻井技术得以推广和运用，能够在不同规模的石油资源开采工程当中发挥出良好的作用，不但体现出技术方面的优势，而且提升了对油气的利用率，实现了清洁开发的效果。水平井钻井提速技术主要以水平井钻井技术作为重要的基础，经过改进和优化之后最后形成。应用此项先进的技术，一方面，能够达到增大泄油的面积、单井石油产量的效果；另一方面，依靠石油开采处理的方式，能够减少直井钻井的情况发生，有效规避形成油田储层受损的现象，获得了更多的经济收益。

关键词：大位移井；钻井；提速；工艺技术；研究

科学运用水平井钻井提速技术，能够科学处理不同类型地质的情况，深入了解油气井流体的特点，便于井控工作的开展，有效提升了石油资源开采工作的效率。同时，合理运用水平井钻井提速技术，确保所选用钻具的科学性，让相关钻井参数符合有关规定，能够深入了解实际开采区储层的特点情况，确保钻探部位的准确性。

1.大位移钻井技术难点

1.1岩性较差，岩石强度高

大位移井主要应用于地形复杂的地区，随着钻井深度的不断增加，岩石密度和硬度也不断增加，岩石可钻性和研磨性大幅降低，使得钻井效率大幅下降。油田深部钻井时可能钻遇片麻岩地层，该地层研磨性极强，钻进时进尺较慢、且钻头磨损，严重影响施工进度和成本。钻遇砾石井段兼具一定的冲击特性，导致钻头钻进过程中崩齿磨损影响整个井段钻速。若采用常规钻井工艺，不仅钻速慢、成本高、效果差，而大位移钻井若采用合理的钻井提速工具或钻井工艺技术则可以有效提高岩性较差地层的钻井速度，从而实现降本增效。

1.2井眼轨迹控制难度高

井眼轨迹控制对定向井至关重要且大位移井的井眼轨迹相比一般的井更为复杂，需多次造斜、稳斜，为调整井斜与方位，钻具大多处于滑动钻进模式。现场作业时，由于钻柱并没有转动、井眼整洁能力较差，岩屑堆积使得钻具摩阻扭矩明显加大，加上钻压施加困难，滑动模式受到很大阻力，使局部狗腿明显加大，反过来导致扭矩增大。油田旋转钻井时，有些软地层粘性强对造斜率影响较大，而且方位可能出现“漂移”现象。钻井时根据井斜、方位及钻具实际的造斜率，分析井眼轨迹，实时调整钻压和转速等钻井参数以优化轨道确保井眼轨迹尽可能圆滑平整。油田大位移井钻进时，轨迹控制应满足：设计轨迹与实际井眼基本一致，且具有较高的灵活性以便随时调整；测斜仪、随钻测量工具等必须保持一定精准度，确保高效快速钻进。

1.3井眼清洁难度大

油田大位移井应用较广泛，但其浅部地层地质条件复杂。岩屑和固相颗粒容易混入泥浆中，从而破坏钻井液性能，引发井漏、卡钻等井下复杂事故，造成严重的经济损失。而油田禁止排放废弃固相颗粒，因此井眼清洁技术和固相控制对大位移钻井是关键。此外，大位移井井斜角较大时，泥浆中的岩屑上返容易偏离井眼轴线径向运动，从而容易形成岩屑床，使得岩屑更为困难，极大地增加了大位移钻井施工作业的事故。

1.4钻井时磨阻扭矩大

由于大位移钻井一般井斜角较大、水平延伸距离长、施工周期长，而油田成本较高，必须尽可能缩短钻井周期，提高钻井效率，因此摩阻扭矩的预测和分析是成功实施大位移井的关键所在。丛式钻井井眼轨迹控制困难，深部增斜易造成严重托压，滑动钻进困难。摩阻和扭矩是大位移井施工的重要参数，很大程度上决定了水平位移的延伸长度，必须采取必要降阻措施以保证井下作业安全。优化井身结构，尽量降低井斜角和扭方位，确保整体井眼轨迹平滑，从根本上起到降摩减阻的作用，以达到降低施工载荷的目的；通过优化钻具组合，钻进软地层、硬地层或其他地层时采取不同的导向钻具组合、钻进方式及钻进参数，以保证较高的机械钻速，此外还可通过优化泥浆和提速工具的方式来降低摩阻。

2.水平井钻井提速技术的科学运用

2.1做好井眼轨道的优化设计工作

（1）结合具体的地质、钻井投入等状况，科学设计靶前距、造斜点、造斜率等相关参数；（2）进行地质设计时，应结合具体的状况，设计井眼轨道时，应对钻井液体系、摩阻的大小以及钻具的重量等进行科学分析；（3）根据相邻井眼的状况，不断调整相应设计参数。因而，做好井眼轨道的优化设计工作显得尤为必要，拥有一定的研究意义与实施价值。

2.2合理运用助推套管，发挥推力、扭矩的传递作用

开展水平定向钻井导向孔的施工时，受到钻杆韧性因素的影响，出现了弯曲的现象，导致钻机推力无法传递给钻头，产生进尺缓慢的情况。以确保导向孔的扭矩可以传递到最前端钻头上的目的，应该把套管夯入在两侧的软地层中，使钻杆和软地层处于隔离的状态，降低了钻杆由于地层承载力不足造成的弯曲发生几率，让推力传递变得更加顺畅。除此之外，对钻杆弯曲量控制到最小区间中，以便减少出现钻杆弯曲现象的次数。

2.3不断优化泥浆配方，进一步增强泥浆长距离携带的能力

因为属于超长距离岩石的穿越，单边泥浆的携带能力超出了泥浆排量，需要借助大牙轮与钻头，切削的岩屑颗粒很大，参考地质勘察的状况，利用泥浆的性能，搭配使用泥浆泵，增加泥浆的排量，增强了泥浆的性能，尽量携带出岩屑。除此之外，在岩屑携带方面，还能够采用增设清孔策略的方式，向洞内进行注浆施工，达到良好的效果。结合地层出现的改变情况，不断优化泥浆的性能，进行全钻进施工时，拥有良好的泥浆携带性能。所以，不断优化泥浆配方，进一步增强泥浆长距离携带的能力是非常必要的，其重要性是毋庸置疑的。

3.水平井钻井提速技术运用策略

3.1紧密参考水平井地质情况，不断改进井身结构

进行水平井钻井施工以前，应该紧密参考水平井地质的情况。对水平井地质环境实施描述的过程中，一方面，应对相关地质系数加以分析，并且详细了解当地的地应力、岩石硬度等情况，另一方面，科学预测水平井的井壁能否稳定处于钻井内，对岩石承受力度、硬度等情况加以分析时，需要考虑到以上影响因素。

3.2做好环保工作，发挥出良好的环保效应

在提升施工人员安全意识的基础上，做好钻井提速工作，有针对性的保护生态环境，以便充分发挥出良好的环保效应。与此同时，油田需要参考自身的状况与具备的环境条件，组织施工人员进行实践训练，进一步提升其专业能力，当其遇到事故之后，应该对其加以指导和帮助，制定出科学的解决策略。借助此项措施，当进行水平井钻井提速生产时，通过强化环境保护工作，能够达到节能减排的良好效果，进而减小水平井钻井提速带给生态环境的危害。

3.3加大对新型技术的运用力度，不断改进钻头选型技术

进行水平井钻井施工时，加大对新型技术的运用力度，不断改进钻头选型技术，凭借深厚的施工经验，可以达到加快水平井钻井速度的目的。并且科学选取和利用相应钻井参数、型号及功能非常重要。例如，在底层钻井施工的过程中，需要借助牙轮钻头。对于软地层油田来说，则需要借助刮刀钻头实施操作。由此可见，经过上文的论述与分析之后，从中可以获悉，加大对新型技术的运用力度，不断改进钻头选型技术可谓十分关键，具有很大的研究意义与实施价值。

3.4注重设备管控，落实相关工作

进行水平井钻井施工时，需要注重对设备的管控，做到与时俱进，及时更新水平井钻井设备，有利于水平井施工工作的顺利进行。同时，需要班组人员定期进行相关设备的维护与保养工作，如此可以使施工过程中的设备故障率下降。为了凸显出油田生产工作的经济效应，实现可持续发展的效果，要求有关管理人员制定出决策方案，发挥出水平井钻井提速技术的良好作用。

4.结语

综上所述，进行石油开采工作的过程中，需要科学运用水平井钻井提速技术，借助此项先进的技术，一方面，能够确保石油资源开采工作的质量满足相关要求，降低了施工的成本；另一方面，也达到了对自然环境保护的目的，加快了石油行业发展的速度。从未来的角度来看，受到科学技术日益进步的影响，必将促使水平井钻井提速技术日趋成熟，其应用的空间必然更大。