水平井钻井工艺技术探讨

周森

摘要：应用先进的石油钻探工艺技术，提高钻井施工的标准。应用欠平衡钻井工艺技术措施，并结合井眼轨迹控制技术，有效地控制水平井各个井段的井斜角，使其达到设计的规格。降低事故的发生率，保证安全钻探，提高水平井钻探的机械钻速，降低钻井成本，提高水平井钻探施工的质量，钻探出更多的优质井筒，满足油田开发后期的薄差油层开发的技术要求，达到设计的钻井施工质量，提高水平井钻探的效率。

关键词：水平井;钻井工艺;技术

由于水平井采油优点比较突出，其在采油中的应用越来越多，由于水平井构造的特殊性，其对钻井技术要求较高，需要我们认真做好钻井工艺的优化工作，选择合适的钻井技术，及时对钻井工艺参数进行调整。

（一）欠平衡钻井工艺

最常见的平衡钻井工艺技术，就是对钻井液加以应用并压井，对储层带来严重的污染，甚至会危害后期油气藏的开采效果。为此，将欠平衡钻井工艺技术应用于水平井的钻井作业中，为井筒提供欠平衡的条件，确保井筒液柱压力不超过储层压力，满足技术的绿色环保性要求，对储层的污染问题予以有效地解决。贯彻落实欠平衡钻井施工建设的过程中，一定要与井控技术相互结合，对井控设备以及设施加以合理地选择，以免引发不必要的井喷事故，全面优化水平井钻井安全性。其中，对压力监测提供予以合理地运用，也能够降低安全事故发生的几率。通过对气体钻井工艺技术的使用，即可实现欠平衡钻井的目标，在对气体压力进行有效控制的基础上，促进水平井钻井施工的有效开展。

1.1井身优化设计

在水平井钻进中，最为重要的内容就是水平轨迹的控制，我们在进行水平井钻进是要从以下内容来控制水平井的水平轨迹。（1）井身结构设计依据。水平井钻井的发井顺序为：从上至下，从内向外，以此顺序来确定各层套管与井眼之间的间隙。设计人员在确定套管与井眼之间的间隙时，必须要保证套管能够顺路的下入到井中，同时还要保证能够满足固井的相关要求，下次开始掘进的钻头要保证尺寸小于上层套管的直径，这样才钻头才能够顺路掘进。（2）井身的设计原则。一是，井身对地层的尤其能够起到有效的保护作用。二是，井身的设计要能够保证掘进的安全性，避免出现漏、喷、塌、卡情况，从而保证钻进的进度。三是，在钻进至下部地层时一般会采用重钻井液，此时所产生内部压力不会促使上层管套最薄弱处发生开裂的情况。四是，一旦出现了实际地层压力值大于我们所预测的压力值从而发生了井涌时，那么在能够控制的压力范围内具有处理溢流的能力。在水平井的钻进过程中需要注意的是，管套尺寸、钻头尺寸以及井眼尺寸的确定和三者之前的组合配合对未来采油、勘井等都会产生很大的影响，一旦他们之间的组合配合不合理将会提高水平井钻井的成本。管套尺寸、钻头尺寸以及井眼尺寸通常是从内向外来确定，通常情况下我们要根据实际的钻井工程相关要求和标准来设计油层管套的尺寸，确定好管套之后根据管套的尺寸来确定钻头的尺寸。管套与井眼之间的间隔确定要从以下几个方面因素进行考虑：水平井自身的质量、管套下井时井内的压力变化情况、固井质量要求以水泥环的强度、管套直径大小。一般比较常见的管套与井眼之间的间隙值最大为76mm，最小值为9.5mm。

1.2井眼轨迹控制

水平井钻进中最为关键的技术就是对井眼轨迹的控制技术，通常情况井眼控制主要采用的弯外壳螺杆钻具，这一技术原理就是根据螺杆钻具所具有的特性来将钻井液中的水力转化成为钻头的前进力，在水平井钻进过程中通过地面的追踪器来确定水平井中的螺杆弯角方向，这样便可以保证水平井的钻头能够沿着既定的轨道前进。根据弯外壳螺杆钻所具备的特性对二维水平井钻进轨迹控制技术进行分析。在预增斜轨迹控制技术中，在水平井钻进过程中最好选用弯螺杆钻具，配合使用稳定器以及斜坡钻杆等可以精确的控制钻进轨迹。增斜井的造斜率控制主要分为两个重要的步骤：一是，先高后低。二是，下部井段。在进行水平段轨迹控制时，可以选用倒装钻具组合，这样的优化组合钻具可以很好的降低钻柱摩擦阻力的扭矩，可以很好的传递钻压。

1.3钻井液的选择

钻井液在整个水平井钻进的过程中占据非常重要的角色，它是保证水平钻井以及完井工艺能够顺利进行的基础。所以，我们进行钻井液的选择时要非常谨慎。一般情况下，水平井的钻井液还应该具备完井液的作用，也就是说在保证钻井能够顺利进行、降低摩擦的同时还要能够做好井眼的清洁、保证井眼的稳定性、防漏技术以及对油气层的保护作用。在钻井过程中选择的钻井液应该具备以下及几个方面：（1）具备良好的化学凝聚力，粘度高，悬浮性能良好，剪切稀释性。（2）固相含量低能够减低水平钻进过程中的微米颗粒，防治对钻速产生影响。（3）钻井液必须要具备较高的防塌陷性能和抑制性能，当钻进到不同种类的地层是能够很好的适应该地层的特性，同时能够保持较高的稳定性。（4）对油气层的能够起到很到的保护作用。（5）具有良好的润滑效果，能够很好的降低水平井钻进过程中所产生摩擦力，同时可以能够极大的避免卡钻的情况，降低扭矩。（6）具有一定的流动调节性，可以很好的应对异常情况。（7）在保证经济效益的同时，要对环境尽可能的产生较小的影响。

1.4水力参数优化设计

随着水平井钻井技术的发展，逐渐的出现了喷射式钻头，而水力参数优化设计就是伴随着喷射式钻头而进行的。钻井水力参数值一般代表的是喷射钻头的水力特性、射流水力特性等。我们进行水力参数优化设计主要目的是为了能够找出相对比较合理的水力参数组合搭配值，使得我们进行水平井钻井过程中能够获得足够的水力能量分配，从而能够最大程度上保证井底的净化效果，提高水平井钻井的进度。但是，影响水平井的井底水力能量分配的因素有很多，例如钻头上面喷嘴的直径长度、循环系统中的能量损耗以及地面上压力泵的质量等。所以，我们在进行水力参数优化设计时必须要以钻头上面喷嘴的直径长度、循环系统中的能量损耗以及地面上压力泵的质量为基础，来尽心设计，否则所设计的水力参数将无法满足井底的水力能量分配。我们在进行水力参数优化时要遵从以下几个方面的原则：（1）在钻井过程中所产生的岩屑在钻井液中的下沉速度要能够低于或者等于上返速度的1/2。（2）井眼的稳定值要低于井眼临街稳定值。（3）环空的岩屑浓度要低于9%。

（二）加砂压裂技术

对于水平井钻井施工建设而言，与加砂压裂技术相互结合，能够保证水平井段渗透性的不断优化，获得理想的产量增加效果。选择使用地面加砂设备，以泵送的方式向水平井段泵入高压压裂液泵。在整个过程中，压裂液经由射孔孔眼，即可进入地层，并且产生人工裂缝。充分发挥加砂的支撑性作用，即可形成永久性的裂缝。而储层当中所含有的油气能够经由裂缝深入到井筒当中，满足水平井开采的条件，并获取理想的油气产能，与水平井勘探开发技术需求相适应。

（三）地震监测技术

在完成水平井的钻探施工作业以后，要开展压裂施工处理，以保证水平井段渗透能力得以增强，进而获得理想的油气产量。其中，可以借助微地震监测技术，将地震检波器放入到老井亦或是相邻井筒内部，进而对井下裂缝活动的具体状况展开实时地监测，对井下压裂施工的实际效果进行系统化地分析，进而了解并掌握水平井段的压力施工增产效果。将地质监测数据资料作为主要的参考内容，对生产方案进行合理性地改善，以实现油气井产能的进一步拓展，与油气藏开发技术要求保持一致。

结语

水平井钻井工艺技术是油气田钻探开发中的重要钻井措施，在油气田资源开发工作中占据不容忽视的地位与价值，现如今该技术主要被运用到剩余油储藏开采活动中，有效提升钻井作业质量，缩短钻井作业周期，进一步提升油气田的经济效益与社会效益。

参考文獻：

[1]王东伟，王翔，单安平。水平井钻井工艺技术措施探讨[J].化工设计通讯，2018（1）：216.

[2]林昕，饶孟余，吴雪飞，等。地质导向建模提高煤层气水平井开发效果[J].石油钻采工艺，2017（5）：559-563.