水平井定向井钻井提速技术措施

刘佳兴1  李悦2 刘鑫3

中国石油渤海钻探定向井技术服务分公司 天津市 300000

摘要：随着全球范围内油气资源的大力开采，能源消耗总量逐渐加剧并且逐渐产生了供应不足的现象，资源开发利用和相关开采技术的开发也逐渐受到了全球范围的重视。在我国现阶段石油资源开采工程中，在各个地区都广泛应用了水平井钻井技术，这一技术在石油开发工程中发挥了十分重要的作用，实现了高效、清洁的油气资源开发。

关键词：水平井；定向井钻井；提速技术；措施

1水平井、定向井的概念

1.1水平井

水平井是一种钻井方式，其特点是在垂直井段之后，通过调整钻头的方向和倾斜度，使井眼在地层中水平或接近水平延伸。水平井的主要目的是增加油气开采面积，提高产能。水平井通常应用于油气田开发中，特别是对于低渗透和致密油气储层的开采，能够有效提高采收率。

1.2定向井

定向井是一种钻井方式，通过调整钻头的方向和倾斜度，使井眼朝特定的方向延伸。与传统的垂直井相比，定向井具有更大的井角，可以在地下进行更长的水平或倾斜段。定向井的主要目的是满足特定的工程需求，例如在地下水勘探中获取垂直井无法获得的水文地质信息，或者在地热能开发中实现更有效的热能采集。

2水平井定向井钻井提速技术的重要性

（1）提高钻井效率。水平井和定向井的钻井过程相对复杂，需要调整钻头的方向和倾斜度，因此钻井速度相比传统垂直井较慢。钻井提速技术的应用可以有效降低钻井时间，提高钻井效率，减少勘探和开发成本。（2）增加有效井长。水平井和定向井可以在更大的地层范围内进行油气开采，有效井长比传统垂直井更长。钻井提速技术可以减少钻井时间，从而使得更多的井段可以被钻进，进一步增加有效井长，提高油气产量。（3）改善钻井质量。钻井提速技术的应用可以减少钻井过程中的不稳定现象，如井眼塌陷、钻头卡钻等，从而改善钻井质量，降低钻井事故风险。（4）提高油气产量。水平井和定向井的应用可以增大油气藏的有效开采面积，提高油气产量。钻井提速技术的应用可以缩短钻井时间，更快地实现油气开采，提高油气产量。

3水平井钻井提速技术应用

3.1井眼轨道优化设计技术

井眼轨道优化设计在水平钻井过程中确实非常重要。以下是一些重要的考虑因素和优化设计方法：（1）基于地质实际情况进行设计。在井眼轨道设计中，需要充分考虑地质情况，包括地层类型、地层厚度、地层倾角等因素。这些信息可以作为设计的依据，以确定钻井参数，如靶前距、造斜点、造斜率等。（2）考虑钻井投入情况：钻井投入情况也需要纳入设计考虑。例如，钻具的尺寸和重量、钻井液体系的性能等，都会对井眼轨道产生影响。因此，在设计过程中，需要综合考虑这些因素，确保设计的科学性和合理性。（3）分析摩阻和液体系。摩阻是水平钻井过程中的一个重要因素，会对井眼轨道产生影响。因此，在优化设计过程中，需要对摩阻进行分析，并采取相应的措施来减小摩阻，如合理选择钻具、调整钻井液体系等。（4）考虑相邻井眼情况。在水平钻井中，相邻井眼的情况也需要考虑。特别是在多井复合井眼的情况下，需要确保井眼轨道的相互配合和协调。因此，在优化设计过程中，需要充分考虑相邻井眼的位置和轨道，以进一步优化各项设计参数。

3.2采用助推套管有效传递推理和扭矩

对于水平定向钻井中钻杆韧性有限的问题，采取套管夯入到两侧软土层中的方式来隔离钻杆和软地层，是一种有效的解决方法。套管夯入可以在钻孔中预埋一段套管，并利用夯击力将套管固定在地层中。通过套管的固定，可以有效地隔离钻杆和软土层，避免钻杆在推力过大时产生弯曲和折断现象。选择适当规格的套管非常重要，套管的直径和壁厚应根据具体的工程需求和地层情况进行选择。套管的直径要足够大，以确保钻杆能够顺利通过，同时也要保证套管的壁厚足够强度，能够承受夯击力和钻杆的推力。在套管夯入过程中，需要注意控制夯击力的大小，以避免对地层和套管造成过大的损伤。同时，还需要注意套管与地层的紧密连接，确保套管能够牢固地固定在地层中，以达到隔离钻杆和软地层的效果。通过套管夯入的方式，可以有效地解决钻杆韧性有限的问题，保证钻机推力向钻头方向的传递，提高施工进度，同时也能避免钻杆在承受大推力时产生弯曲和折断现象。这是一种常用的解决方法，在水平定向钻井中具有重要的应用价值。

3.3摸索调整泥浆配方，提升泥浆长距离携带能力

对于需要超长距离穿越岩石的情况，选择大牙轮、大钻头以及增加泥浆排量是有效的解决方法。同时，通过对地质情况的勘察，预估岩屑颗粒的大小，可以根据这些信息来调整泥浆性能和采取相应的工艺流程，以提升泥浆的携带能力。首先，通过泥浆泵并联的方式可以提高泥浆的排量，从而增加泥浆的流动性和携带能力。泥浆的流动性和动塑比是衡量泥浆性能的重要指标，通过增加泥浆排量可以提升泥浆的流动性和动塑比，使得泥浆能够更好地携带岩屑。其次，可以借助工艺流程来增加岩屑的清除。例如，可以使用退扩孔器来清除岩屑，退扩孔器可以在钻孔过程中将岩屑带出井口，减少对钻头的阻力。此外，还可以增加清孔特别方案，通过增加泥浆的冲刷和携带能力，将岩屑带出井口。在推钻杆的过程中，也可以通过泥浆的冲刷作用将岩屑带出井口。另外，在全钻井过程中，应根据地层变化适当调整泥浆的性能。根据地质情况和岩屑颗粒大小，可以调整泥浆的黏度、密度等参数，以确保泥浆具有较好的携带性能，避免钻屑堆积、扭矩异常大、卡钻等现象的发生。

4水平井钻井提速技术措施

4.1综合分析地质环境

在实际开展水平井钻井施工前，对钻井区域的地质环境进行充分分析是至关重要的。以下是一些需要考虑的方面：（1）地质系数分析。对钻井区域土地的地质系数进行加强分析，了解地下地质构造和岩性特征。这包括地层的厚度、性质和分布情况，沉积物的类型和性质等。这些信息对于确定钻井参数和设计钻具具有重要意义。（2）地应力分析。地应力是指地层内部的应力分布情况。了解地应力分布对于确定钻井液的密度和压力控制具有重要意义。通过采集地应力资料，可以预测井眼稳定性，避免井壁崩塌等问题。（3）岩石硬度分析。岩石硬度是指岩石的抗压强度和抗剪强度。对钻井区域的岩石硬度进行详细描述，包括岩石的强度、脆性等特征。这些信息对于选择合适的钻具和冲击工具以及确定钻井参数具有重要意义。（4）井壁稳定性分析。水平井的井壁稳定性是一个重要的问题。在钻井过程中，井壁的稳定性需要得到保证，以防止井壁塌方，避免事故发生。因此，需要对井壁的稳定性进行分析，并采取相应的措施来保证井壁的稳定性。

4.2采用新技术对钻头选型技术予以优化

不断将新技术应用到水平井钻井施工中，并总结施工经验，是实现水平井钻井速度有效提升的关键。合理配置钻井参数、钻具型号和功能也是提高钻井速度的重要因素。举例来说，针对中硬地层钻井施工，可以选择使用牙轮钻头。牙轮钻头具有良好的钻进能力和抗磨损性能，适用于中硬地层的钻井作业。牙轮钻头的设计使其能够有效地切削地层，提高钻进速度。而针对软地层油田区域的钻井施工，可以选择使用刮刀钻头。刮刀钻头具有良好的清洁地层能力，能够有效清除井眼壁上的软土和黏土，减少井眼塌陷和粘滞的问题，提高钻进速度。除了选择合适的钻具和钻头，还可以通过优化钻井液的配方、增加钻井液循环速度、合理控制钻井液的密度和黏度等方式来提高钻井速度。

5结语

总之，水平井钻井提速技术在中国石油行业的发展中具有重要的意义。通过提高石油开采的效率和控制开采成本，实现可持续发展，石油行业可以为中国经济的稳定增长和能源安全做出重要贡献。

参考文献

[1]张铖，肖曰秋.页岩油定向井钻井速度影响因子探讨[J].石化技术，2020，27（10）：141-142.

[2]赵庆杰.影响定向井施工速度因素及提速措施分析[J].西部探矿工程，2020，32（7）：75-76.