水平井钻井技术难点及对策分析

石磊 秦天宝 刘海龙 李文涛 邱小华

中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津市 300452

摘要：在当前油田水平井的钻井工作实施中，因为井身的结构组成与直井有所不同，水平段横穿于油层之中，井眼和油层之间的接触面积增大，能过更好的促进单井实际开采率的提升，主要应用于非常规油气之中，对资源开采率的提升具有重要作用。水平井井身的结构组成较为特殊、实际钻井所采取的工艺技术较为复杂，水平井钻井技术手井壁影响，稳定性较差、对井眼轨迹无法做到精准控制、导致在实际工作实施中存在一定的技术难点。基于此，本文对其技术难点进行系统分析，提出应对策略，促进钻井质量的提升。
关键词：水平井钻井；技术难点；对策
前言：随着社会发展对油气资源实际需求量的不断增大，我国在近年来的发展中对非常规油气资源展开了重点研究，尤其是在页岩气的开发中，对水平井的关注度逐渐增高。随着页岩气中水平井实际应用范围的不断拓宽，促进了实际开发效率的提升。水平井与普通直井之间有所差别，为促进泄油面积提高实际单井的产能，水平井需要保证井眼轨迹穿行在油层之中，同时能够保证水平段实际长度。水平井本身结构较为复杂，在施工中钻井技术的应用具有难点，为此需要对其进行深入的研究，制定应对策略，提高对质量效果的保证。

1、水平井钻井技术概述

水平井钻井技术是常规钻井技术的创新和发展，水平井虽然可以提升油气的质量，但是水平井在掘进的过程中存在一定的难度。水平井的关键在于井眼轨迹，只有符合了设计要求的井眼轨迹才能够使得水平井质量达到要求。水平井通常应用于低渗透地层以及垂直裂缝中，在浅层的油气开采中应用效果较好。水平井钻井技术中专用工具：低转速、大扭矩的马达，能够进行灵活控制的弯头，稳定器，扩孔器，加压器（给水加压）以及高效PDC钻头等。为了能够提升钻井效率，可控弯头和稳定器可以灵活活动，保证水平井的井眼轨迹符合设计的要求。随着水平钻进技术的发展，水平井钻井的优化设计、井眼轨迹控制、钻具的优化组合、钻井液以及钻头组合等都得到了很大的发展和进步。
2、水平井钻井技术难点

2.1水平井井壁稳定性差
　　水平井自身整体结构较为特殊，通常水平段长度较长，在泥页岩地层所体现出的特点为地层胶结效果较差、层理发育状态较好，膨胀性好。此外，水平井的深度较浅状态下，实际斜度较大且稳斜段的长度较长造成井壁不具备较强的稳定性。页岩气中水平井在钻井中需要保证水平状态，而钻井液流入地层裂缝，在岩石层理等地方存在会队岩石结构造成破坏，最终泥页岩遇水发生膨胀状态，导致岩石之间的裂隙扩大，稳定性逐渐降低。泥页岩有遇水膨胀的特点，导致在钻井中具有一定的难度，尤其是水平井长度较长的状态下，泥页岩在钻井液中浸泡时间过长，会发生井壁脱落或崩塌等情况，最终井径缩小、钻井液泄漏、钻头被卡等在施工中有异常状况的出现，严重情况会导致井喷事故的发生，在影响施工进度的同时造成安全风险。

2.2套损严重
　　水平井的井身结构具有一定的特殊性，导致在施工中有极大的可能会发生套损情况，在钻井过程中，一旦快完工发生套损情况，严重会导致井眼报废，特别是在水平井较长井段中所呈现出的效果最为明显，为此需要加强对其重视度，套损产生的原因较多，主要分为以下方面：（1）水平段受钻柱重力作用，进而套管之间具有较大的摩擦阻力，导致在钻井过程中套管发生损坏；（2）钻头进入与抽出过程以及划眼会损坏套管，钻具的整体结构将较为复杂，固井没有将套管居中，在钻进过程中时间过长会使得套管发生损坏；（3）套管材质和钻具材质具有一定差距；（4）钻井液属性与内容物会对套管发生腐蚀作用，导致套管发生损坏。
3、水平井钻井技术优化对策

3.1提升轨迹控制精度
　　在水平井把控井眼軌迹的过程中，具有较大的难度，以此通过以下措施的采取，实现对井眼轨迹的良好控制：（1）对造斜点进行合理的选择。造斜点在井眼轨迹的控制中具有较大的影响，对井段的选择应该以成岩性好且地层稳定为标准，确保造斜与井眼在钻井中的稳定性；（2）造斜的类型选择以圆弧形为主，有助于对造斜段在钻井中摩擦阻力的减小，避免套管发生磨损；（3）对钻具组合的使用进行合理的选择，有助于造斜的稳定性，实现对井眼轨迹的有效控制。

3.2做好润滑防卡，保护井眼稳定
　　在水平井的钻井中，针对井壁稳定性较差会有卡钻情况的出现问题，需要对钻井液实际性能加以改善，促进钻井液在实际使用中润滑效果的提升，提高对井壁的有效保护。通过以下措施的采取，实现对钻井液应用性能的良好改善目的：（1）提高钻井液在使用中的润滑度，降低摩擦阻力，在钻井液体系中适当加入一定的润滑剂，钻井液体系主要是由液体原油与固体塑料小球所组成。具有较好的润滑效果，实际应用中对卡钻的预防效果较好；（2）降低钻井液含砂量，钻井液中所含砂的占比较高会导致实际摩擦阻力增大，会有卡钻现象的出现。钻井液中砂量存在较多会导致钻井液中的滤饼过厚，对井眼的保护效果降低；（3）钻井液在使用中对性能的改善，对滤失量做到实际控制，把控泥饼的整体厚度，滤失量过大会导致泥饼过厚，造成井眼直径缩小，钻头进出井眼受到阻碍；（4）对钻井液使用时的密度进行合理的选择，保证井筒内部的内压力和地层压力持衡，实现对地层的良好保护，避免井漏等事故的发生；（5）在钻井液的使用中，适当对其使用一些添加剂，对性能进行良好改善，大分子包被剂的使用促进钻井液自身抑制性能的提升，避免钻井液所含水进入地层之中，导致井壁发生垮塌，降滤失剂可以避免钻井液发生极大的滤失量，避免地层中有水分子的进入，提高对井壁的实际保护作用。

3.3套管保护措施
　　在水平井的套损情况发生中，可以通过以下改善策略的实施，提高对套管的保护效果：（1）在钻杆中加装保护器。钻杆保护器的组成材料具有一定的特殊性，能够被固定在钻杆上，通过实现钻杆和套管之间的隔离，两者不会直接发生接触，降低其对套管的实际磨损度；（2）减磨接头在钻杆上的安装，通过实际安装应用，同样可以降低钻杆和套管之间发生直接接触，钻杆在钻井中能够降低对套管的实际损坏程度。

3.4保持钻井施工范围的清洁度

水平井当中有水平段和有斜度的段，当钻井施工到有斜度的阶段时，钻井的过程中会产生一些泥石的碎屑，这些碎屑是不能够存留在钻井施工环境当中的，需要进行及时的清理，如果没有进这些碎屑进行清理，使这些杂物留在井内，在后期进行油田开采的过程中，可能会使这些杂物进入到开采的石油当中，或者是注水的水溶液当中，影响油田采油的质量。因此，当进行有斜度的钻井部分时要及时将出现的碎屑清理掉，保证钻进施工范围的清洁度。
结语：综上所述，在当前水平井钻井技术工作的实施中，受作业内容影响，在整体施工中具有较大的难度，在多方面均有所体现，为促进水平井钻井技术的更好提升，保证水平井钻井技术实施质量，提高施工效率，需要对其技术应用中存在的问题进行针对性分析，制定具体的实施策略，对钻井作业实施中所使用的钻井液、钻井工具加以优化，避免施工磨损等，提高施工精准度。
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