提高水平井钻速的钻井技术措施应用

谢平 向伟

摘要：水平井钻井技术在我国已经发展了十几年，如今技术已经日趋成熟，特别是近几年，水平井钻井技术已经达到全球钻井技术的领先水平。由于近年来全球油气能源总量消耗急剧增加，能源供求不足，全球对于资源的开发利用以及相关开采技术都十分重视。目前，水平井钻井技术已经广泛被应用各個地区、各种规模石油资源开采工程中，并且随着水平井钻井技术的不断提高，为石油开发提供了坚实的技术支持，促进了油气高效、清洁开发。

关键词：水平井钻井;提速技术;问题;措施

随着科技的不断发展，石油钻井技术也不断提高，并日趋成熟。目前在石油资源开发中环保意识也不断增强，高效清洁的开发资源成为十分重要的一部分，而水平井钻井技术的出现，在保护环境的同时也满足了石油资源开采的需求。首先探讨了水平井钻井提速的重要性，然后结合实际工程案例分析了提高水平井钻井提速技术有效措施。

1.水平井钻井提速的重要意义

1.1水平井钻井提速技术的概述

水平井是一种特殊类型的定向井，水平井钻井技术是利用特殊的井底动力工具与随钻测量仪器，钻成90°左右的井斜角，且保持相同角度钻进一定长度井段的定向钻井技术，而水平井钻井提速技术是在水平井钻井技术的基础上发展来的。水平井钻井技术可以有效增加泄油面积以及单井石油天然气产量，同时石油天然气开采中有效减少直井钻井，避免油田储层受到破坏，极大提高了经济效益。

1.2水平井钻井提速作用

在石油资源开采过程中往往地形、地质都比较复杂，传统的钻井技术经常会出现地层出水现象，给石油开采工作造成不利的影响。水平井钻井提速技术的应用可以更好地应对各种复杂情况地质，能够掌控油气井流体特征，有效钻遇优质储层，促进石油资源的开采。另外，通过水平井钻井提速技术的应用，可以选择更合适钻具，钻井参数更加科学合理化，从而进一步地掌握开采区储层具体特征，精准钻探位置。总之，水平井钻井提速技术可以通过科学合理的判断，分析出钻井每个环节中各个成本损耗的成因，有效降低成本的同时降低了施工过程中的安全隐患，在很大程度上提高了钻井速度与质量，提升了环境效益，为以后水平井钻井技术奠定了良好的基础。

2.工程概况

2.1项目介绍

所选取研究工程项目位于新疆塔里木盆地顺北油田，先后四次定向井深均超过7100m，采用Φ149.2mm井眼尺寸，设计定向井深8368m，目的层为古生界奥陶系中下统，岩性以泥岩、灰岩为主，井底压力100-110MPa，井底温度140-150℃，具有高温、高压、含硫化氢等特点。

2.2工程特点

（1）岩石可钻性好，裂隙发育，地层易发生垮塌、井漏等复杂情况。根据实钻结果显示，定向钻进过程中，泥岩、灰岩PDC钻头磨损比较严重，且裂缝井段多次发生卡钻故障。

（2）本工程定向井段深，四次侧钻井深均超过7100m，地层温度高，MWD仪器及螺杆钻具抗温稳定性差，直接影响施工效率。。

（3）由于地层裂隙、破碎发育，钻屑颗粒大、数量多，大斜度井段易形成钻屑床，为保证泥浆尽可能多的携带井眼钻屑，对泥浆性综合性能要求高。

（4）根据实钻油气显示需不断调整井眼轨迹，以达到地质目的，同时也带来井眼轨迹控制难度大，阻力增大，稳定性变差等一系列问题，甚至重新回填侧钻，增加施工周期。

3.水平井钻井提速技术应用

3.1井眼轨道优化设计技术

在水平井钻井中对井眼轨道优化设计是十分重要的。首先根据地质实际情况，结合钻井投入设计合理的靶前距、造斜点和造斜率等参数;其次，地质设计也要根据实际情况科学合理设计，在井眼轨道设计中要分析钻井液体系、摩阻大小、钻具重量等多种因素;最后，结合相邻的井眼情况，对设计参数进行优化。

3.2采用数据预测技术，减小摩阻扭矩

水平井定向钻进过程中，随着井斜增加，水平井段增长，钻具柔性增大，钻柱的轴向摩擦阻力和径向摩擦扭矩增大，特别是随着井眼轨迹的调整，摩阻扭矩会随着水平段的延伸迅速增大。由此带来的钻压传递困难、工具面稳定性差，导致井眼轨迹控制难度增大。为克服此类难题，利用软件对起下钻阻力、钻进扭矩进行预测，提前根据摩阻扭矩变化情况优化钻井液性能、钻具组合及井眼轨迹，配合改变钻进方式，增加短程起下钻次数等措施应对，避免井下复杂情况发生。

3.3优化钻井液性能，提高井眼清洁能力

针对水平段钻井摩阻扭矩大的难点，通过减阻防卡措施的落实，确保施工安全：①在满足井眼稳定的前提下，采用低密度钻井液，降低压差卡钻风险;②严格控制固相含量低于0.2%，控制HTTP150℃滤失量小雨10ml，改善泥饼质量，减小摩阻系数;③及时加入强抑制封堵材料及非渗透材料，降低地层渗透率，阻止压力传递。

随着井斜角增大，钻井液上返速度受限，井眼清洁效果变差。为防止水平段岩屑床的形成，需要做到以下几点：①增大训话排量，提高环空返速;②改善钻井液性能，提高动切力，采用层流携砂，减小岩屑滑落速度;③控制机械钻速，增加循环划眼时间，减少环空岩屑浓度;④定期短程起下钻，同时注入重稠浆清洁井眼。

4.水平井钻井提速技术有效措施

4.1综合分析地质环境

具体分析水平井地质环境，在水平井钻井施工之前必须要根据当地的地质环境进行合理的分析，以提升水平井钻井速度。比如，加强钻井区土地地质系数分析，详细描述出地应力和岩石的硬度以及分布情况;加强水平井井壁稳定性分析，确保水平井井壁稳定性，保证钻井施工顺利开展。

4.2优化井身结构

在实际施工当中，水平井井身结构对钻井周期有很大的影响，水平井每多下一层套管，工期就会相应延长。所以，在水平井钻井施工中合理优化井身结构可以有效提高钻井速度。

4.3加强新科术应用，优化钻头选型技术

在水平井钻井施工中，只有不断吸收并应用新技术，不断总结经验才能有效提高水平井钻井速度。同时，还需要对钻井参数以及钻具型号、功能等进行合理配置，比如，在对中硬底层钻井施工中可以用牙轮钻头;在软地层油田中，可以用刮刀钻头进行操作，从而提升水平井钻井速度。

4.4做好各项管理工作

在油气开采施工过程当中必须加强各项工作的管理力度，强化各个部门的协作能力。首先，加强人力资源配置，按照定员编制要求合理分配工作人员，并全面核实各个部门、各种设备配置情况;其次，加强各个部门监查力度，对于施工中出现的各种问题，高效的处理好，确保量化工作的顺利开展;最后，做好各种机械设备的维修养护工作，最大程度减少施工中因设备出现故障对施工带来的不利影响。

4.5做好环境保护工作

在施工过程中要加强环境保护工作，加大员工安全环保知识培训力度，着重强调钻井施工中安全环保意识，切实在施工中所有工作人员人身安全和当地环境得到保护。施工之前所有施工人员必须经过安全教育培训，合格以后方可上岗，施工现场安排专人统一指挥机械设备操作，并对机械设备定期检查，发现隐患及时处理;为了保护和改善施工现场环境，防止由于施工造成的作业污染，钻井过程中废水、废油以及生活污水按有关要求进行处理，不得直接排施。废油、废水采取隔油池等有效措施加以处理后循环再利用，以免污染周围环境。

5.结论与认识

总之，水平井钻井提速技术在具体石油开采中有十分重要的作用，通过水平井钻井提速技术可以有效提高石油资源开采效率，节约施工成本，更好地保护生态环境，促进我国石油行业的稳定可持续发展。今后，随着科技的不断进步与发展，钻进提速技术会更加完善，水平井钻井提速技术应用范围会更加广泛。

参考文献：

[1]柳振宇;A区块水平井钻井提速技术[J];西部探矿工程;2019年05期

[2]唐嘉贵;川南探区页岩气水平井钻井技术[J];石油钻探技术;2014年05期