长水平段水平井钻井技术难点分析及对策研究

杨志勇

摘 要：文章结合目前我国长水平段水平井钻井技术的发展和应用现状，分析此技术应用中表现出的难点，并针对这些难点提出了相应的解决对策，以供参考。

关键词：长水平段;水平井钻井技术;难点;对策

1、引言

近年来随着我国经济的快速发展，我国社会对石油天然气等能源的需求量也在不断提升，给油气勘探和开采公司带来更大的生产压力。在近年来更加关注页岩气等非常规油气资源开采的趋势下，水平井在其中的应用更为广泛，这主要由于通过水平段在油层中穿行来增加井眼和油层的接触面积，有利于单井原有产量和采收率的提升。但是由于水平井的井眼轨迹在油层中穿行的水平段距离较长，加之其井身结构与直井不同，表现出施工难度比较大的特点，需要针对其技术难点进行研究和解决来提升水平井钻井成功率。

2、长水平段水平井钻井技术难点分析

2.1确定长度和位置的难点

正如前文所述，由于水平段在油层中穿行的距离较长，甚至需要穿过多个油层，需要综合所用的钻井技术和完井技术来对其长度和位置进行确定，但是这也会受到资金以及产量等方面的影响，增加了确定长度和位置的难度。

2.2控制井眼轨迹的难点

在造斜区段和稳斜区段进行长水平区段井眼轨迹的设计和控制具有较大的难度，同时由于此位置的井眼轨迹控制精度要求较高，在水平区段不断延伸的同时也会增加井眼的摩擦阻力，这就会增加钻井作业中使用导向作业工具进行钻压传输的难度，加之钻井作业中的岩性本身存在多样性的特点，更是导致井眼轨迹控制难度的增加。

2.3钻具摩阻扭矩大的难点

在距离较长的水平区段，由于井筒的长度也较长，这也会增加钻井工具和井壁之间的摩擦力，从而增加钻柱轴向摩阻和轴向摩擦扭矩。这主要是因为管柱结构本身比较复杂，容易与井筒底部接触;所应用的钻井工具本身会与井壁底部的岩屑出现相互作用;钻井液中的固体含量较高，如果有细小的岩屑进入钻井液中也难以发挥其润滑作用;由于井筒较长也降低了井壁的稳定性，导致卡钻概率的增加，加大了钻井工具的操作难度以及所承受的压力，也会增加加压操作难度。

2.4稳斜段和水平段容易形成岩屑床的难点

在对稳斜段和水平段进行钻井作业时容易导致岩屑床的形成而增加钻井作业技术问题，这主要是由于在此段进行钻井作业时，在所用钻井作业工具与井壁比较接近时会导致岩屑沉入下井壁中而难以被清除;在钻井作业中如果井眼中出现比较大的环空现象也会造成所用钻井工具的偏心问题，这就会降低环控返速的降低并降低携带岩屑的效果;在造斜井段会增加钻井岩屑的返排难度，也容易在此位置出现堆积问题;在出现钻井液性能降低加之所用钻井工具的结构比较复杂的情况，会降低钻井液的携岩效果而导致岩屑床问题的出现。

3、长水平段水平井钻井难点解决对策

3.1合理确定水平段的长度和位置

在不断增加水平区段长度的同时也会增加井筒和油层的接触面积，但是这也会增加井筒内流体的摩擦阻力。而前者会增加油气产量，后者则起到抑制油气产量的负面作用，为此需要对水平段长度进行合理确定。通常来说需要控制水平井长度需要满足井筒中摩擦阻力降低导致油井产能降低20%时的长度。而针对水平段的位置，应该尽量有油气储层顶部位置比较接近，而且要确保底水油气藏为油气层厚度的0.9倍，防止油层底部水增加水平井的渗流阻力而降低油气产量。

3.2合理控制井眼轨迹

应该尽量在具有良好岩性条件、稳定岩层性质的地区中确定造斜位置点，提高造斜速度并保证井眼稳定性。通过准悬链式圆弧开展造斜作业，确保造斜区段的类型可以减小摩擦阻力产生的扭矩，防止对套管造成破损问题。还要通过对MWD、钻头、无磁钻具等钻井工具的优化组合来形成单弯柔性倒装钻具，便于进行加压、造斜以及井眼轨迹控制等工作的开展。通过滑动钻井和复合钻井交替作业的方式来减少滑动操作、增加旋转控制，通过及时调整来确保井眼的规则性，保证井壁处于稳定状态。此外，还要对随钻工具进行合理利用，通过MWD技术实时监测井眼轨迹，做好底部钻井工具是否与地层岩性匹配的判断以及做好对滑动钻井与复合钻井间隔时间与占比的控制，进而有效控制井眼

轨迹。

3.3针对钻摩阻扭矩过大难点的应对

对斜坡鉆杆进行合理应用，比如将柔性斜坡钻杆应用在倾斜井段中来减少钻井工具与井壁的接触面积以及二者之间的摩阻。通过使用加重钻杆来优化钻井工具结构，在具有较小井斜角的井段使用加重钻杆，以及在斜井段和水平段使用斜坡钻杆或者是倒装钻井工具组合方式，确保在钻头部位施加钻压，实现粘卡概率的降低。同时还可以通过改进钻井液性能的方式来提升携岩和润滑能力的提升，以及摩阻扭矩的减小。

3.4稳斜段和水平段容易形成岩屑床的对策

可以通过对泥浆排量加大的方式做好对环空返速的控制，针对具有大的环空返速情况，需要做好上述控制工作的同时，还要避免岩屑的产生。通过对钻井液性能的优化来提升钻井液的动切力，通过在钻井作业中应用高分子聚合物的方式来提升钻井液的携岩性能。通过短程起下钻、划眼等工序的有效配合，还要针对倾斜角度超过30°的情况，需要考虑岩屑床的情况做好岩屑清除以及短程起下钻作业，同时要结合分段循环钻井液的方式及时清除岩屑。而如果岩屑床现象比较严重，为了达到清除岩屑的效果需要采取多次划眼的操作，还要优化设计井眼轨迹并对造斜和稳斜区段长度进行合理确定，防止在造斜区段出现岩屑堆积的问题。

4、结语

为了满足日前我国社会不断增加的石油天然气等能源需求，为了提升单井油气产量，长水平段水平井在其中起到关键作用，尤其是在页岩气等非常规油气在原的开发中起到提升页岩气开发效率等重要作用。然后在水平井钻井技术应用中也容易出现确定其长度和位置、经验轨迹控制、钻具摩阻扭矩大、稳斜段和水平段容易形成岩屑床等难点，需要针对性地采取对策进行解决，提升钻井作业效率并保证钻井作业的顺利开展。

参考文献

[1] 王浩文， 孙铁柱. 长水平段水平井钻井技术难点分析及对策研究[J]. 信息周刊， 2019， 000（005）：1-1.

[2] 李苗. 长水平段水平井钻井技术难点及解决对策[J]. 中国化工贸易， 2019， 11（2）.

[3] 黄福忠. 长水平段水平井钻井技术难点及控制对策[J]. 中国化工贸易， 2018， 010（018）：63.