长水平段水平井钻完井技术难点分析及对策

刘一波(武汉长江大学石油工程学院石油工程专业油工,湖北 武汉 430100)

随着钻井技术的不断进步，长水平段水平井钻井技术也越来越成熟，长水平段水平井在开发“三低”油气藏及页岩气等资源中都发挥了非常重要的作用。但是在长水平段水平井的钻井施工和完井施工中，由于水平井段过长，还存在很多问题，这样问题直接影响着长水平段水平井施工速度和固井质量。

1 钻完井难点分析

1.1 钻井难点分析

1.1.1 井眼轨迹控制非常困难

长水平段水平井经常需要穿越多个靶点，因此需要在进行井眼轨迹控制时，制定相应的技术预案，才能实现地质设计目标。而且，随着水平井的井深增加，相应的摩阻扭矩也在不断的增大，使常规定向工具无法正常施加钻压，造成工具面角不稳定，无法实现井眼轨迹的精确控制。

1.1.2 摩阻和扭矩大

伴随着井深的增加，首先是钻井工具与井壁之间的接触面积也在不断增大，增加纵向摩阻增大，同时钻杆的长度也在不断的增长，钻具的轴向方向的摩阻和扭矩也在增大；其次是钻头破碎的岩屑颗粒在随着钻井液返出过程中，会磨打的很细小，地面的固控设备很难将他们清除出钻井液，使钻井液中的有害固相含量不断增加，润滑性能降低，增加了摩阻扭矩。

1.1.3 下井壁形成岩屑床

在长水平段水平井施工中，随着井深的增加，斜井段不断的在延长，钻具会与下井壁的接触面积不断增大，在井眼的低边位置会出现钻井液的流速非常低，甚至为零，使岩屑沉积下来，形成岩屑床，随着岩屑床的不断增厚，会使起下钻具出现阻卡现象，给钻井施工造成相当大的隐患。

1.1.4 井壁稳定性差

井壁稳定问题是关乎长水平段水平井施工成败的关键问题，在井深不断增加的同时，井壁也发生着力学和化学两个方面的变化。在受力方面井壁除了受到剪切应力的作用，还受到上覆岩层的压力作用，在化学方面，由于虑失作用钻井液中的水分不断进入到井壁中，使井壁中的泥页岩吸水膨胀，内部结构发生变化，导致井壁不稳定，发生井下事故复杂。

1.2 完井难点分析

1.2.1 套管下入困难

长水平段水平井不只在钻井施工过程中摩阻比较大，在下套管的过程中也同样具有大的摩阻，而且有时候为了保证固井质量，需要在套管串中加入不同的弹性扶正器、刚性扶正器和半刚性扶正器，这样扶正器的加入都会增加下套管的摩阻，使套管不能安全下入。

1.2.2 套管不居中

套管与钻具一样，都会贴在下井壁，虽然在套管串中加入各种扶正器来保证套管居中，但是由于长水平段水平井的水平段太长，也会出现套管不居中的井段，严重影响固井质量。

1.2.3 顶替效率差

顶替效率差主要有两个方面因素，一是因套管不够居中，井眼底边的钻井液流动速度非常低，驱动低边的岩屑困难；二是在长水平段水平井施工中普通应用油基钻井液，使井壁形成油膜，不容易驱替。

1.2.4 水泥浆性能要求高

在长水平段水平井固井施工中，对水泥浆的流变性能、稠化性能和失水性能都提出了很高的要求，特别是要求水泥浆具有零失水性能。

2 技术对策

2.1 钻井对策

2.1.1 轨迹控制困难对策

优选造斜剖面类型，降低施工的摩阻扭矩，利用加重钻杆代替钻铤，采用倒装钻具组合，实现钻压的有效传递，保证工具面角度的稳定，必要情况下可应用旋转导向钻具工具；在井眼轨迹控制施工过程中，依据“少定多转与勤调少调”的原则，使井眼轨迹更加光滑，实现精确命中各个不同的靶点。

2.1.2 减摩降扭对策

全井段应用18°斜坡钻杆，尽量简化施工钻具组合，；调整钻井液性能，使用润滑性好的高效润滑剂，保证润滑效果，降低施工的摩阻扭矩。

2.1.3 破坏岩屑床措施

采用大功率泥浆泵，保证足够的钻井排量，降低岩屑床的厚度，同时定期进行短起下钻，划眼破坏岩屑床，在长下钻过程中采取分段循环的方式，保证被破坏的岩屑床颗粒及时上返到地面。

2.1.4 保证井壁稳定对策

根据地层压力情况选用合理的钻井液密度，调整好钻井液各项性能，控制钻井液失水，形成薄而致密的井壁泥饼；控制起下钻速度，减小抽吸压力和激动压力，保证井壁稳定。

2.2 完井对策

2.2.1 套管安全下入技术

在保证井眼轨迹控制比较平滑的前提下，采用模拟下套管刚性钻具组合进行通井，选用自导式扶鞋、漂浮接箍，优化套管串的结构，应用套管自动加压工具，实现套管的安全下入。

2.2.2 套管居中技术

选用刚性、半刚性和弹性套管扶正器，优化各种扶正器的下入位置和数量，保证套管居中度在70%以上。

2.2.3 提高顶替效率技术

大排量洗井，清除岩屑；使用优质油基钻井液前置冲洗液，清除油膜；采用变排量进行顶替，提高顶替效率。

2.2.4 水泥浆技术

调整水泥浆性能，保证具有良好流变性，密度差控制在0.03g/cm3，自由水析出控制在0ml，控制合理的稠化时间，提高固井质量。

3 结语

长水平段水平井钻井技术兼有了水平井钻井技术、大位移井钻井技术的技术特点和难点，因此在长水平段水平井钻井和完井施工过程中，要针对不同的施工难点，制定出准确地、出合理技术对策，才能保证长水平段水平井施工的顺利进行和提高长水平段水平井固井质量。

[1]郭元恒，何世明，刘忠飞，等.长水平段水平井钻井技术难点分析及对策[J].石油钻采工艺，2013：35（1）：14-18.