长水平段水平井欠平衡钻井技术应用探讨

袁西望

（大庆钻探工程公司钻井四公司，黑龙江大庆163000）

在油气井钻进过程中，应用欠平衡钻井技术可以控制地层流体进入井筒中。运用该技术既可有效控制钻井液漏失等情况的发生，还能够使油气井产能得到显著提升[1]。近些年，实钻经验表明，欠平衡钻井技术可对油气层起到比较全面的保护，并且将勘探开发成本降到最低，因此市场前景非常广阔。

1 欠平衡钻井技术概述

对欠平衡钻井技术的定义，至今并不统一。总的说来，主要是在整个钻井过程中，在欠平衡压力作用下，利用人工方法或自然条件使地层压力高于井筒内钻井液液柱压力，使得井筒内形成一定负压，使得地层流体可以进入井内并循环出井[2]。在实际操作过程中，通常会将一套旋转控制头安装与常规环形防喷器的上部，使得地层压力高于环空液柱压力，以此对井口一定压力与井底负压进行有效控制，实现最终的连续钻进。

2 长水平段水平井钻井技术难点

2.1 下套管难度较大

与常规油井相比，长水平段水平井的水平段长度与井下斜度相对都比较大，由此加大了井壁在整个下套管过程中施加到套管上的应力，不断提升管壁之间的摩擦力。

比如，在实际下套管作业过程中，相关技术人员需对这种类型的油井进行多重工序后，才能顺利到达指定的位置。因此，如果油气井的深度较小，才通常会进行下套管作业。

2.2 水泥浆顶替效率低

水泥浆的顶替效率受到套管自身重量的影响而大打折扣，长水平段的油气井加大了井壁施加给套管的应力，因此水泥浆顶替效率还不得不遭受井壁应力的影响。

比如，长水平段油气井上下环之间的差异比较大，层流替代状况非常显著，致使相应增加了泥砂含量，在整个循环过程中水泥浆会受到持续增加的阻力，最终致使替代率降低。

2.3 对固井质量的影响

与普通直井相比，长水平段水平井进行固井作业时，对水泥浆的性能的要求较高。因为水平井水平段较长，与储层接触面积大，大量油气资源在水平段会从地层缝隙中进入到水泥浆。当储层缝隙较发育时，大量油气资源进入到水泥浆中后，凝结后的水泥浆体积会大大减小，导致水泥浆在凝结之后，内部会因为产生大量缝隙，势必会对固井质量造成不利影响。

2.4 胶凝性能差

在对长水平段水平井使用欠平衡钻井技术进行钻井的过程中，需要使用一定量的原油增加润滑性，同时起到稳固井壁的作用，由于原油的存在，虽然能在一定程度上增加润滑性的能力，但不能忽视原油自身的疏水性能，它会致使裂缝不断出现在已经凝结的水凝胶中，大大降低胶凝质量。

3 长水平段水平井欠平衡钻井技术应用提升措施

3.1 提升长水平段水平井钻井设计水平

对于长水平段水平井而言，为了达到钻井目的，必然存在较长的水平段。在进行钻井施工设计时，可以使用适当方法将长水平段的斜度减小，从而显著降低所施加的应力。当斜度较大时，会增加相应的套管应力，导致出现诸多钻井问题，降低水平井造斜段斜度，能够降低套管所受到的应力，从而避免出现钻井问题。此外，欠平衡钻井技术关键之一是要使井底负压值在可控制范围内。在保持排量不变的前提下，要正确判断井底负压值，可以依据井内实际压力关系进行判断。井底负压在泵压下降的情况下会出现同比增长，在泵压上升的情况下会出现同比减少。在整个钻井过程中，如果保持入口流量与钻井液性能始终不变，可有效对井底负压值进行判断。依据井口压力下降值与排量下降值的关系，如果出现正比，反映井底负压值增加，如果二者不成正比，井底负压值就不会增加。

技术人员在实际钻井过程中，需要不断优化井眼轨迹设计，同时不断提升钻井液的性能，此外，还应采取多种有效措施，降低套管所受到的应力，在确保钻井效率得到提升前提下顺利实施整个钻井过程。

3.2 提升钻井施工技术

为了使长水平段水平井井眼轨迹得到有效控制，要不断提升钻井工艺技术，并充分应用地质导向技术，与邻井实际钻井资料相结合，使井眼轨迹数据更加科学、合理，并非常符合长水平井段钻井所需的技术要求。当然，在实际操作中也可灵活控制计算机程序对井眼轨迹进行设计，使其轨迹能够与长水平井段水平井钻井施工的需要完全相符。比如，操作人员在钻井过程中先要找准靶点位置。可先对斜井段类型进行科学合理选择，对钻具组合形式不断优选，根据水平井段靶点与造斜角度，设计最佳钻井组合。然后对造斜的具体位置进行确定，在合理程序设计与自控系统分析下确保造斜位置与所设计的要求完全相符，选择出最好的钻井方式。此外，钻井技术人员还要对钻井液的密度进行随时观察与调整，为了防止安全事故的发生，要确保钻井液密度与长水平井段钻井施工需要相适应。

3.3 开展创新技术

为了将对钻井效率有负面影响的相关技术难点一一解决，就有必要逐步攻克水平井钻探施工技术的难关。深入研究钻井中的控制技术并监测扭距和摩阻，正确分析上述数据就能够获得比较准确的井斜数据，并将这些数据作为基础结合实际情况对井眼轨迹进行纠正，使得钻探施工质量得以迅速提高。操作人员要在保持井眼轨迹与钻井设计相符合的要求上，对井眼轨迹控制技术措施进行充分应用。基于此，工作人员要注重对钻井施工方面的设计。经过充分调查，做设计的方案要同时具备既能体现钻井施工难点又能将钻井事故有效避免的条件，这样才能顺畅完成水平井钻井任务。详细的调查，可有效避免钻井周期的可能延长并使钻井效率得以显著提升。简单来说，操作过程中所采用的钻井技术，既要符合长水平井段的设计也要符合地质导向原则，这样才能得出比较理想的井眼轨迹效果。

比如，技术人员在具体过程中要反复对钻井液体系进行研究和实验，这样才能开发出与水平井钻井技术要求相符合的钻井液体系。同时，技术人员还要进行实时监测，及时调整钻井液性能参数并提升其携屑能力，以此预防钻井通道可能会受到岩屑堵塞的可能，在上述基础上避免卡钻事故的发生，保证施工能顺利完成。

3.4 提升风险应对措施

为了确保欠平衡钻井施工顺利进行，有必要对井控工作进行有效落实，同时还要不断完善井控责任制，对各种应急预案进行完善落实。地质录井值班人员与钻井坐岗人员要实时进行监测，一旦察觉油气出现溢流状况，就要向值班干部或井队工程师等主要负责人员进行上报。同时，要在规定15min内关井，待稳定之后再继续进行欠平衡钻井工作。如果遇到井壁不稳定等状况，操作人员要立即停止钻井施工，将钻具上提，循环钻井液，提升钻井液密度，改善钻井液性能，还要对钻井液返出情况进行实时监测。在实钻过程中，技术人员一旦发现出水量比较小，就要使欠平衡钻井工作立时停止，并对进口实施一定回压而对地层出水量进行有效控制，这些操作都要在不对欠平衡钻井施工工作进行影响的前提下完成。如果地层出水量非常大，就要立即停泵，这样才能对钻井液循环进行有效维持，并使钻井液密度上调，从而对出水量进行有效控制。如果操作过程中发现二氧化碳或硫化氢气体，也要当即停止欠平衡钻井作业，将钻具上提到安全井段内并关井。

4 结语

欠平衡钻井技术的应用，使得石油勘探已完全迈上了一个新台阶，这项新型技术近些年被人们广泛应用，不仅使得储层采收率得到显著提高，而且勘探开发收益也不断增大。虽然欠平衡钻井技术所带来的综合效益非常高，但也伴随着很高的风险。在实际钻井过程中，要从安全工程系统角度入手，优化钻井设计，实钻过程中进行细致分析，有效辨别危险源并采取相对的技术对策。现阶段，欠平衡钻井技术依然是一项具备较高施工难度与复杂工艺的技术，只有不断提升从业人员的实践技能并制定与之相符合的应急程序，才能确保钻井工作的顺利进行。