长水平段水平井设计与施工难点及对策

张锐

（大庆钻探工程公司钻井一公司， 黑龙江 大庆 163411）

长水平段水平井与大位移井一样，都能够同时穿越多个不同深度的油气层，提高单井的产量，因此最近几年在国内外油田开发中得到了广泛应用。但长水平段水平井的概念并不统一，因为在国内外不同的油田施工的技术水平和装备都存在很大区别，因此也很难对长水平段水平井给出一个统一的概念，只能给出一个相对的概念。长水平段水平井是指在某个油田或地区所钻的水平井的水平段长度是该地区平均水平的一定倍数，或者是水平段长度达到了一定的数量级值，也就称为长水平段水平井了。在长水平段水平井施工中一直都存在很多施工难点未能解决，因此有必要对长水平段水平井的施工难点进行探讨，并提出解决方法，才能使长水平段水平井的施工更加安全与高效。

1 长水平段水平井与其它井的区别

1.1 与普通水平井的区别

长水平段水平井与普通水平井的区别首先表现在施工的摩阻与扭矩上，因长水平段水平井的水平段比普通水平井要长一倍甚至几倍，因此造成施工中的摩阻与扭矩特别大。为此在进行长水平段水平井设计时，设计人员首先要考虑的是施工的摩阻与扭矩问题，然后还要考虑施工中是否需要应用性能优良的油基钻井液，是否需要应用先进的旋转导向钻井工具等问题，而普通水平井的设计与施工中只使用常规的螺杆钻具+MWD随钻仪器就可以完成施工。

1.2 与大位移井的区别

首先是概念上的区别。大位移井无论是在国内还是国外，都形成了比较统一的概念，就是水平位移与垂直深度的比值大于或等于2的井被称为大位移井，而且长水平段水平井到目前为止还未形成一个统一的概念，只能说某个区域内具有长水平段水平井，但是却不是大位移井。其次是施工难度上的区别，有些大位移井的施工难度要远高于长水平段水平井。

1.3 与大位移井施工目标的区别

虽然长水平段水平井和大位移水平井都能够穿越多个油层，实现单井产量最大化，但是在施工目标上是存在很多区别的。长水平段水平井的水平段主要是在目的层中穿行，而大位移井虽然位移很长，但是在目的层中穿行的距离却没有长水平段水平井长，因此大位移井追求的目标就是位移相对大，而长水平段水平井追求的是水平段油层最大化裸露。

2 长水平段水平井施工中的难点分析与对策

2.1 设计中的轨迹选择与施工中轨迹控制难题及对策

长水平段水平井虽然不具有大位移井的如此长的位移，但是施工中由于钻具与井壁之间接触的面积逐渐增加，施工的摩阻与施工扭矩也在不断增加，因此在进行长水平段水平井轨迹设计时，设计人员要考虑的第一个问题就是如何降低施工的摩阻和施工扭矩。而在现场进行轨迹控制中，如果未应用先进的工具，那么较高的摩阻与扭矩也会使钻压消耗在井壁上，难以传递到钻头，而使井眼定向的机械钻速特别低，也不利于井眼轨迹的控制。

为解决长水平段水平井施工中的摩阻与施工扭矩大的难题，需要在设计时进行系统考虑。首先在进行长水平段水平井设计时，设计人员要进行综合考虑，应用水平井设计与施工软件对不同的井眼轨道类型、不同的造斜点和造斜率进行数值模拟，看哪种施工摩阻与扭矩最小，就应该使用哪种井眼轨道类型和造斜率。其次在长水平段水平井施工过程中，井眼轨迹的控制人员要根据设计的基本情况去优选造斜工具与仪器，然后按照设计要求，按照“少定多转、勤调少调”的原则进行井眼轨迹的控制，避免井眼轨迹大起大落，使井眼轨迹不平滑，从而造成施工的摩阻与扭矩都增大。

2.2 施工摩阻与施工扭矩大的问题及对策

随着长水平段水平井施工的持续，必然要使钻具与井壁之间的接触面积逐渐增加，这样就会增加施工摩阻与施工扭矩，同时由于钻井液性能不太优良，在长水平段水平井的井眼底边就会形成岩屑床，一旦形成了岩屑床，将会使井眼变小，增加施工摩擦阻力与施工扭矩。

为了降低施工难度，让长水平段水平井的施工摩擦阻力和施工扭矩降低到可以接受的范围，除了在工程设计时进行优化考虑外，还要在钻井施工中进行以下几方面的尝试。第一是把全井的非斜坡钻杆都更换成18°斜坡钻杆，以便降低钻杆接箍与井壁之间的摩擦阻力，这样能够降低整个钻具组合在井眼中的施工摩擦阻力和施工扭矩。第二是简化钻具，应用倒装钻具组合。首先是将钻铤应用加重钻杆来进行代替比较重的钻铤，降低与井壁的接触面积。其次是将重量大的钻具放置在造斜点之上，这样更有利于钻压的传递，同时也能够降低施工的摩擦阻力与施工扭矩。第三是应用性能优良、润滑性好、摩阻系数小的钻井液体系，例如油基钻井液体系，最大限度地降低钻具组合与套管之间、与井壁之间的摩擦系数，从而使整个施工的摩擦阻力和施工扭矩降下来。第四是利用先进的软件对待钻施工的井段进行摩阻与施工扭矩的预测，发现超出范围，及时采取措施，加大钻井液润滑性，降低施工摩阻与施工扭矩。

2.3 施工中岩屑床清除对策

在长水平段水平井施工中，钻具由于长距离躺在下井壁上，必然要在下井壁形成岩屑床，因此就会早起下钻阻卡。为了有效地解决这一问题，首先是调整好钻井液性能，使其具有非常好的携带与悬浮岩屑的能力；其次是保证钻井排量，使岩屑及时返出地面；第三是利用高转速的搅动作用携带岩屑；第四是及时进行短起下钻，起钻倒划眼起钻破坏岩屑床，下钻分段循环，保证破坏的岩屑床及时返出地面。

2.4 施工井壁失稳问题与对策

长水平段水平井施工中井眼受力情况会发生一些变化，而且比较复杂，因此也就容易出现井壁不够稳定的问题。要使长水平段水平井的井壁达到稳定，不坍塌掉块，一是要保证钻井液的密度能够平衡地层的坍塌压力，从力学上使井壁趋于稳定；二是要控制好钻井液的失水，避免因钻井液失水过多而使井壁膨胀疏松，从而引起坍塌掉块；三是无论是在起钻过程中还是在进行下钻过程中，操作人员都要控制好起下的速度，避免井筒内产生大的压力激动，或者抽吸压力，保证井壁稳定。

3 结束语

尽管长水平段水平井在设计和施工中存在很多难点，但长水平段水平井能够提高单井产量，降低生产成本，目前各油田都在大力研究长水平段水平井的钻井问题，并已取得了一定进展。随着科学技术的不断进步，长水平段水平钻井技术必然会得到更大发展，各种施工难题将一一被解决。

◆参考文献

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