长水平段水平井钻井技术难点探讨

（大庆钻探工程公司钻井一公司， 黑龙江 大庆 163411）

长水平段的水平井已经被国内外很多油田应用，水平井与传统垂直井相比较，可以节约更多的井场用地，降低钻井搬迁及安装等费用，在钻井作业过程中需要针对钻井技术难点采取有效的解决措施。

1 长水平段水平井钻井技术难点分析

1.1 水平段长度及位置的确定困难

该种类型水平井具备的技术优势在于可以实现较长的水平区段，有的甚至要穿越多个油层，而水平段长度和位置的确定需要结合所采取的钻井和完井技术，并受到资金投入和产量等方面的影响，因此合理确定水平段的长度和位置比较困难。

1.2 井眼轨迹控制难度大

在对长水平区段井眼轨迹进行控制时，主要面临着造斜区段及稳斜区段设计难度大的问题，水平区段位置对井段轨迹控制精度提出了更高的要求。由于水平区段不断延伸，井眼摩擦阻力也会不断变大，钻井导向作业工具钻压传输存在着较大的难度，会使井眼轨迹的控制发生较大的困难。同时钻井作业过程中岩性的多样性，也相应提升了井眼轨迹控制的难度。

1.3 钻具摩阻扭矩大

由于长水平区段的井筒长度较大，钻井工具和井壁间的摩擦力会导致钻柱轴向摩阻和周向摩擦扭矩变大，主要是由于：（1）应用管柱结构比较复杂，会与井筒底部进行接触。（2）钻井工具和井壁底部存在的岩屑产生作用力。（3）钻井液内的固相占比较大，使得钻井液进入细小的岩屑，无法为钻井提供充够的润滑。（4）水平区段井筒长度大，井壁不具备较高的稳定性，容易产生卡钻现象，钻井工具操作起来难度大，会承受较高的压力，加压操作存在困难。所以，在进行长水平区段水平井作业施工时，准确地进行预测和评估，减小钻井摩擦阻力，是能否顺利完成钻井施工作业的关键。

1.4 稳斜段及水平段极易形成岩屑床

由于进行水平井钻井作业时，存在着稳斜段和水平段，会产生岩屑床现象，给钻井作业带来较多技术问题。导致岩屑床形成的原因主要有：（1）在稳斜段及水平段中，钻井作业工具会在井眼中临近下井壁，岩屑容易沉积到下井壁中，无法进行有效的清除。（2）井眼中间存在着较大的环空，钻井工具会产生偏心现象，环空返速会随之下降，携带岩屑效果降低。（3）在造斜井段，钻井岩屑返排出来的难度变大，会在该位置产生堆积现象。（4）钻井液性能下降、钻井工具结构复杂，会对钻井液的携岩效果造成不利影响，会产生岩屑床问题。

1.5 润滑防卡和井眼稳定的难度大

针对长水平区段的水平井来讲，由于井筒深度的不断增加，钻井过程中产生的摩擦阻力会不断变大，容易出现卡钻问题。同时受到短程起下钻井工具及划眼频次变多的影响，再加上造斜、增斜等工序流程的复杂性，全角变化率会产生较大变化，由于产生键槽而出现键槽卡钻问题。除此之外，由于井筒深度的不断变长，将使井眼承受到力学和化学等方面的影响，降低井壁的稳定性。

2 长水平段水平井钻井难点解决对策

2.1 水平段合理长度和位置的确定

随着钻井作业的持续进行，水平区段的长度也会相应增加，使得井筒与油气储层的接触面积变大，井筒内的流体形成的摩擦阻力也会提高。由于接触面积的增大，油气产量会随之变大，而摩擦阻力的变大会对油气产量形成抑制作用。普遍而言，长水平区段的水平井长度，应该为井筒中摩擦阻力降低导致油井产能降低20%时的长度。水平区段的位置确定，需要使水平区段临近油气储层顶部位置，油层底部水使得水平井渗流阻力提升，使油气产量下降，底水油气藏最为合理的位置应该为0.9倍的油气层厚度。

2.2 井眼轨迹控制对策

确定最为合理的造斜位置点，需要把该位置点确定在岩性条件好、岩层性质较为稳定的地层区域中，可快速地完成造斜来确保井眼稳定。合理选择造斜区段类型，应用准悬链式圆弧进行造斜，有助于减小摩擦阻力产生的扭矩，避免套管产生破损。做好钻井作业工具的优化组合，可以采用MWD、钻头、无磁钻具等组建起单弯柔性倒装钻具，可以方便进行加压、造斜及对井眼轨迹的控制。采用滑动钻井和复合钻井交替作业的方式，少进行滑动操作，多进行旋转控制，及时作好调整工作，更好地保证井眼规则性，保证井壁处于稳定状态。合理利用随钻工具，采用MWD技术来对井眼轨迹进行监测，及时分析出底部钻井工具组合是否与地层岩性进行良好匹配，控制好滑动钻井和复合钻井的间隔时间和占比，实现对井眼轨迹的有效控制。

2.3 钻具摩阻扭矩过大应对策略

合理应用斜坡钻杆，在倾斜井段中应用柔性斜坡钻杆，进一步降低钻井工具和井壁的接触面，减小两者间形成的摩阻。做好钻井工具的结构优化，合理利用加重钻杆，把加重钻杆放置在井斜角度小的井段，把斜坡钻杆放置在斜井区段及水平区段，或采用倒装钻井工具组合的方式，使钻压可以作用到钻头部位，降低粘卡的机率。对钻井液性能进行改进，提高携岩和润滑能力，减小钻井时形成的摩阻扭矩。

2.4 稳斜段及水平段极易形成岩屑床的对策

合理加大泥浆排量，控制好环空返速，避免对井眼净化造成不利影响。如果环空返速较大，会对井壁产生较为严重的冲击，在避免岩屑产生的同时，做好泥浆排量和环空返速的控制。优化钻井液性能，提升钻井液具备的动切力，在进行钻井作业时需要及时填加高分子聚合物，提高钻井液的携岩性能。在钻井作业时，需要做好短程起下钻、划眼等工序的配合工作，如果井筒倾斜角度大于30°，要结合岩屑床的实际情况，做好清除岩屑及短程起下钻作业。在进行起下钻过程中，应采取分段循环钻井液的方式，有利于对岩屑进行更好的清除。当岩屑床现象比较严重，需要采取多次划眼操作来清除岩屑。做好井眼轨迹的优化设计，确定好合理的造斜及稳斜区段的长度，避免岩屑在造斜区段产生堆积。

2.5 润滑防卡和井眼稳定的对策

添加适量的润滑剂来减小滤饼摩擦阻力，把液体润滑剂与固体润滑剂进行合理组合，以便起到很好的润滑作用来避免卡钻问题产生，该办法可以起到较好的润滑效果，以便更好地携带出岩屑，为长水平区段水平井作业提供较好的钻井液体系。在井壁稳定上首先应用高泥浆密度来平衡地层压力，然后控制泥浆失水，使井壁岩石不吸水膨胀，同时配合及时地起下钻操作，以有效地保证井眼稳定。

3 结束语

长水平段水平井在提高单井油气产量方面具有非常大的优势，但是进行长水平段水平井钻井作业，也面临着较多的技术难题，需要分析相关的技术难点，采取有效的措施提高钻井作业效率，保证长水平段水平井钻井的顺利进行。