大斜度和水平井钻井作业的安全控制

王 伟

（中石化中原石油工程有限公司钻井三公司内蒙项目部，河南 濮阳 457001）

1 大斜度和水平井技术分析

1.1 钻井液封堵技术

在进行开采时，水平井和大斜度井的钻井过程中经常会出现液体渗到油页岩的裂缝中的情况，从而加大钻井作业的难度。由于钻井液具有很强的封堵能力，其原理是利用其液柱的压力来支撑井壁，从而保证液体不会进入到油页岩的裂缝中，使钻井作业能够顺利进行。另外，由于钻井液的液柱产生的压力主要作用于井壁，因而使钻井液能够充分的发挥其对井壁的支撑能力，尤其是在大斜度井和水平井的钻井作业中发挥作用。因此，目前，我国科研人员将提高钻井液的封堵能力作为研究重点，不断创新，并研发出了封堵能力出众的新型钻井液。

1.2 钻井液密度控制技术

在油田的开采过程中，油页岩的强度普遍比较低，在钻井作业时一旦没有控制好钻井液的密度，就会带来各种危险。当密度过大时，就会导致岩层浸泡在钻井液中，从而降低井壁的支撑强度，导致钻井坍塌事故，产生安全隐患。但是，当钻井液的密度较小时，反而会在井壁的内部产生一定的应力，用以抵抗外界对井壁的压力，来保证钻井中的各个结构受力均匀，但会使油页岩沿着节理和裂缝产生崩裂和坍塌。因此，我国始终致力于研究如何提高钻井中的上部地层井眼的承重能力和抗压技术。

2 钻井作业的安全技术现状

2.1 钻井设计安全技术

钻井设计主要是指钻井工程设计、完井设计、井控设计，充分参考作业地区的地质材料和相关的钻井资料，遵守国家的各项法律法规，坚持安全第一的原则，将环境保护作为重点，优质高效的进行作业，保证设备和人身安全，定期检查钻井作业的器具是否完好，并及时维修，杜绝使用报废设备。

2.2 固井安全技术

完井作业是指按照设计好的流程，钻至固定的深度，并调整好钻井液的密度，检测其封堵性能后，并对井壁和钻井设备进行统一测试，保证作业的后续中人员参与时的安全。同时，在作业时要认真执行各项规章制度，并保证技术措施的完善。完井中的重要工序是固井施工，即保证井壁的稳固，从而保证井的继续开钻，在进行固井时，必须注意将油、气和水层进行隔离，保证在钻井作业中不会出现压力失衡。完井作业对油井的产量以及设备的 以及人员的安全都有着重要的影响，因此，固井时的安全是不可忽略的。

3 大斜度井及水平井钻井作业的安全问题分析

大斜度钻井技术是指使用一定的钻井动力工具，并使用固定的钻头和定向仪器进行施工，保证钻井的斜面长度和深度的比值大于2，并使斜面角度控制在60°～80°。大斜度井可以从距离钻井点一定长度的地方开始进行勘探，并主要用于做救援井，但其成本较高，开采难度大。

水平井钻井技术是指使用规定的钻井动力工具和测量仪器，在钻井时保持其倾斜角大于80°，并在控制好这一角度开始钻井的定向钻井技术。在油、气田钻井作业中，水平井可以增长目的层的长度，并增大开采勘探的面积，大大提高油、气的开采量。目前，国、内外应用的水平井钻井作业技术主要包括：随钻测量技术、井壁稳定技术、钻井完井液技术等，但从检测的数据可以看出，水平井的钻井半径越小，开采难度越大。

大斜度井的钻井和水平井的钻井作业中，由于钻井的设备需要长期放置于井下，因此加大了井眼的钻屑清洗难度，从而加重岩屑床的不稳定性。另外，钻井设备在作业时会产生研磨效应，即残留的钻屑会在设备中进行反复碾压直至破碎，导致大量的钻屑粉末进入钻井液内，造成钻井液的密度升高，增大井内的摩擦力和旋转扭矩，产生黏着性增加。水平井钻井时，地层的应力分布不平衡，使水平井产生井漏，甚至导致井塌。

4 大斜度井及水平井钻井作业的安全控制策略

4.1 提高钻井液性能

钻井作业时，在选择钻具的结构时，要注意简化过程，使钻井的轨迹和设计更简单，除此之外，还要根据钻井采用的方式，在一定程度上减少阻力来保障钻井安全。钻井液设计大斜井钻井作业的关键，在钻井作业时，钻井液的性能好坏会直接影响钻井的成功与否，钻井液有三种形态：水基、油基和气基，合理的选择和使用钻井液对钻井的作业速度和钻井作业的质量以及安全都有较大的应先个，性能优良的钻井液可以保持井眼的清洁和润滑度，减少阻力的产生，防止井塌，保持井壁的支撑能力和稳定性。

4.2 提高安全管理技术

在钻井作业中，必须要不断的完善安全技术管理，创新发展，使用科学技术并结合实践进行研究探索，才能更好的完成每口井的作业任务。钻井作业的安全隐患较多，例如：设备安全隐患、环境潜在危险、人员的责任心、材料的性能问题等，对于以上的种种危险因素，可以采用一定的安全技术对策来解决，例如：提高员工的责任心，并对员工的作业技术进行考核和培训；设备在作业前都必须全面的检测，排除危险因素；材料的配制和选择必须保质保量，不能偷工减料，防止出现安全隐患等。

结语

随着石油开采的力度加深，其钻井作业的安全技术控制得到人们的广泛关注。本文重点对大斜井和水平井的特点、安全问题以及解决措施进行分析，以期对我国的石油钻井开发提供帮助。

[1]刘永祥.大斜度和水平井钻井作业的安全控制[J].中国石油和化工标准与质量，2012（11）.

[2]楼一珊，刘刚.大斜度井泥页岩井壁稳定的力学分析[J].江汉石油学院学报，1997（01）.