水平段水平井钻井技术难点及改进

蕊　中国化工贸易　Ｃｈｉｎａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｒａｄｅ　三ｊ　水平井钻井技术提高措施探讨　宋永　胜利油田黄河钻井四公司，山东东营２５７０００　摘要：本文对水平井钻井技术存在的问题进行了分析，提出了做好水平井的剖面设计，优化井眼轨迹，注意减小水平井的摩阻和扭矩，做好井眼的净　化工作，加强钻柱的强度设计等措施，实现水平井的安全快速钻井　关键词：水平井钻井优化井眼轨迹钻柱强度　随着石油堪探开发的不断深入，水平井的数量、难度，在逐年提高。　加大对水平井技术的研究，提高水平井钻井技术意义非常重大。由于水平　井钻井的技术含量较高，开采施工过程难度较大。　一、水平井钻井技术存在的问题分析　１＿水平井钻井专业技术人员队伍水平还需提高。目前，水平井的钻井　专业技术人员水平仍然不太高，许多单位缺乏专业的技术人员和施工队伍　一方面是施工队伍和水平井的现场服务人员不固定，存在流动性，造成了　施工不熟练，对于水平井的技能掌握不够，影响了水平井施工的正常速度　和水平，还带来一定程度的隐患。另一方面是某些油井的技术设备存在老化、　陈旧等情况，导致性能差。设备的问题直接影响到水平井钻井专业技术人　员技术的提升空间。　２．水平井工艺技术还需要提高。水平井工艺技术缺乏配套性，设备的　不配套和设备性能的不稳定与性能低导致水平井工艺技术低下。设备不配　套造成设备修理的时间周期长，同时施工周期也变长，还会存在安全隐患。　特别是在水平井钻井的优化设计和井眼轨道的控制上工艺技术不高，缺乏　专业的技术人员和施工队伍。此外，油田企业在水平井低部的钻具组合受　力分析方面，在水平井安全钻井方面，在如何提高水平井的钻井速度方面，　在水平井的采油作业和增产方法等方面的研究都还不够深入，不能够适应　油田的大规模应用水平井的发展要求，以致于对水平井的应用效果和经济　效益的提高产生不好的影响。　３．此外，水平井钻井技术发展还存在一些其它问题，比如工程和地质　的结合存在些许问题；水平井的完井方法比较单一，后期改造存在困难：　提高水平井钻井速度的方法不多等等。　二、水平井钻井技术提高措施　１．做好水平井的剖面设计，优化井眼轨迹　水平井施工的主要因素之一是井身剖面设计是否科学。一般来讲，水　平井的剖面有３种。一种是造斜率＜６。／３０ｍ的长半径（水平井的长半径　剖面因为斜井段较长，产生的下放载荷会比较大——下滑的阻力较大，同　时旋转扭矩也比较大，这样就会对钻柱强度的要求十分高。）；第二种是　造斜率在６。至２０。／３０ｍ的中半径（中半径剖面所产生的摩阻与扭矩相对　比较适中）；还有一种是造斜率＞３０。／３０ｍ的短半径（短半径剖面中产生　的扭矩是最低的，同时摩阻最大，加剧钻杆和套管的磨损）。经过对上述　三种剖面的分析，水平井的剖面一般介于中长半径之间，采用常规的弯壳　动力钻具就能够实现，扭矩和摩阻比较小，井下安全的风险系数不大。对　于水平井剖面的设计要注意，一是工程上要容易实现，一般可采用常规螺　杆与无线随钻跟踪进行实施，这样避免井下产生键槽，也不至于磨损套管，　同时轨迹的控制难度系数小；二是水平井的剖面设计要按悬链线设计，以　实现拉力小、扭矩小、摩阻小的目标，有利于水平井的安全施工　２．注意减小水平井的摩阻和扭矩　水平井大井斜井段较长，钻进时钻具的姿态多以躺在井眼的下井壁上　为主，导致钻具有非常大的“重力效应”。所以会出现钻具在上提下放乃　至于旋转时表现出较大的阻力和扭矩。针对这个问题，要充分考虑影响阻　力和扭矩的因素　在水平井的实际施工过程中，要采取选择最优的井身剖面、　携带与润滑性能和增强钻井液的悬浮等等几个方面的措施来减小阻力与扭　矩。还要考虑水平井的井眼弯曲、钻柱结构和钻进参数等等。　３．做好井眼的净化工作　在水平井易形成岩屑床，特别是４５。至６０。的井段，所以要净化井眼　２１０　ｌ中国化工贸易ｌＣｈｉｎａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｒａｄｅ　以实现钻井作业的顺利完成。具体来讲要增大排量，保持环空适当的流速　分布，起钻前要充分循环钻井液（钻井液有较好的流变性能，可有效地悬　浮和携带岩屑），还要搞好短程起下钻和分段接力循环。在井眼的净化工　作中一定要重视钻井液的性能，以实现水平井的效益提高。　４．做好稳定井壁工作　水平井钻井过程中大井斜井段比较长，地层的层面暴露较大，导致井　眼出现不稳定的现象，因此，在钻进施工过程中，为了达到平衡地层的需要，　一定要根据地层的特性来确定合适的比重，防止井壁垮塌，处理好钻井液，　抑制地层和钻井液之间的化学作用。　５．加强钻柱的强度设计　水平井中对钻柱强度的要求十分严格，因此，钻柱的设计要满足强度　要求，还要满足井眼轨迹对钻柱的要求，减少井下接头数量。对于井斜大　于４５度的井，要并考虑简单实用的原则，尽量减少井下接头的数量，井斜　超过４５。的油井，要使用无磁承压钻杆来代替无磁钻铤，要注意倒装钻具，　降低摩阻扭矩，确保钻具向前推进和钻进作业顺利开展。对于水平段较长　时要考虑选择使用高扭矩接头并加入减摩工具以预防或减少钻具事故的发　生。　６．搞好随钻测量　随钻测量技术是水平井施工的重要组成部分之一，在水平的施工中，　要选择性能可靠的ＭＷＤ（ＭｗＤ即：随钻测量Ｍｅａｓｕｒｅ　Ｗｈｉｌｅ　Ｄｒｉｎｉｎｇ）或　ＬＷＤ（ＬＷＤ即：随钻录井Ｌｏｇｇｉｎｇ　Ｗｈｉｌｅ　Ｄｒｉｌｌｉｎｇ）测量系统，要完善测量　工艺，以提高测量的准确度，缩短到钻头的测量距离，要使用短无磁钻铤　或者钻杆、较短的动力钻具或使用近钻头测量系统来提高轨迹的控制精度。　７．做好水平井套管的顺利下入　水平井下套管必须考虑三个主要条件：设备能下入的最大重量，下入　重量的摩阻损失和下入重量的机械损失。机械损失是指由井下岩屑、坍塌、　台阶、压差、卡钻、扶正器嵌入地层等引起的重力损失，也能减少套管的　下入量，因而，在位移较大的水平井下套管中应多方考虑减小下套管的阻　力的措施。另外，可考虑使用顶部驱动系统实现循环钻井液、上下活动套管、　旋转套管及下压套管以及漂浮下套管技术等操作，以利于套管的顺利下入。　三、结束语　综上所述，水平井的钻井技术水平含量较高，能够数倍提高油气的产　量，效果突出。但同时也存在施工难度大的特点，只有认识和掌握水平井　的特殊性才能够实现钻井效益的最大化　本文从井眼净化、稳定井壁、强　化钻柱强度等七个方面来谈如何提高水平井的钻井水平，希望可以实现水　平井的安全快速钻井。　参考文献　［１］李府标．　水平井快钻技术在ＹＴ２－１０Ｈ井的应用［Ｊ］．钻采工艺．　２００８（０３）　［２］王洪光，肖利民，赵海艳．　连通水平井工程设计与井眼轨迹控　制技术［Ｊ］．石油钻探技术．２００７（０２）　［３］王志国，李希霞，王立波，佟永坚，杨军．　冷４卜平１４“Ｌ”型　水平井轨迹优化与控制技术［Ｊ］．石油钻探技术．２００６（０２）　［４］韩志勇．　三维定向井轨道设计和轨迹控制的新技术［Ｊ］．石油钻　探技术．２００３（０５）　

水平井的水平段施工难点及相应的措施

和普通定向井钻井施工相比，水平井钻井作业有一定的难度,特别是小井眼水平井,由于钻具尺寸小、柔性大、钻具和井壁间的环空间隙小等特点，施工存在不少难点，主要包括：(以下主要讨论小井眼水平井的施工)

1.1钻具偏心弯曲变形大，滑动钻进加压困难

小眼水平井施工时，下部所用钻具外径只有60.3mm，刚度高、柔性小。在下部井段躲进时，因钻具偏心伸展变形，引致滑动躲进摩阻非常大、旋转躲进扭矩小，钻压传达非常困难，严重影响钻井速度，这就是小眼水平井施工的最小难点。

1.2泥浆上返速度底，岩屑输送困难

小眼水平井施工，由于钻具和井壁的环空间隙最轻处只有8mm，泥浆排在

量低、上返速度慢，进尺快，满足不了大排量携砂的需要，造成岩屑输送困难，给安全施工带来了隐患。

1.3水平段长，中靶精度建议低

小眼水平井，水平段和常规中、小尺寸的水平井一样，水平段长、水平位移大、靶点多，同时水平段上下0.6米、左右7.6米的靶点范围，使得轨迹控制难度增加。

1.4井下繁杂情况多

1.4.1在小井眼循环系统中其功率分配与常规井眼不同。在常规井眼中，环空

压耗只占到10%左右，而在小井眼中则占75%以上，国外一些资料甚至指出占90%，环空压耗的大幅度减少并使钻井液的当量密度也大幅度减少。

1.4.2井眼小，钻具与井眼之间的环空间隙小，起下钻具产生的压力波动大。1.4.3临近油气井经过多年的开采后地层实际压力系数低。

1.4.4大井眼环路空间隙大，环空返速低，泥浆剪切吸收促进作用显著，而在大肚子

井段则返速很低，给携沙洗井带来很大的困难。

1.4.5环空压耗低，压持效应显著，而钻头水眼处的水功率又大，井底冲洗困难，

并容易留下隐患。

1.4.6大井眼环路空间隙大，钻具上加划拨产生的压力兴奋和穿刺促进作用很大，极易导

浅谈我国水平井钻井技术的发展及应用

摘 要：随着经济的发展，人们对石油的需求越来越大，平井钻井技术成为最重要的钻井技术之一。水平井技术于20世纪20年代提出，40年代付诸实施，80年代相继在美国、加拿大、法国等国家得到广泛工业化应用，并由此形成一股研究、应用水平井技术的高潮。如今，水平井钻井技术已日趋完善，由单个水平井向整体井组开发转变，并以此为基础发展了水平井各项配套技术，与欠平衡等钻井技术、多分支等完井技术相结合，形成了多样化的水平井技术。

关键词：钻井 水平井 发展

一、引言

近年来，水平井钻完井总数几乎成指数增长，全世界的水平井井数为4.5万口左右，主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等69个国家，其中美国和加拿大占88.4%。在国内，水平井钻井技术日益受到重视，在多个油田得以迅速发展，其油藏有低压低渗透砂岩油藏、稠油油藏、火山喷发岩油藏、不整合屋脊式砂岩油藏等多种类型，石油剩余资源和低渗、超薄、稠油和超稠油等特殊经济边际油藏开发的低本高效，是水平井技术发展的直接动力。

智能化钻井系统是自动化钻井的核心，是多种高新技术和产品的进一步研究和开发，其微型化的发展趋势，可望在21世纪前半叶实现，随着钻井过程中工具位置、状态、流体水力参数、地层特征参数的实时测试、传输、分析和控制指令的反馈、执行再修正、钻井信息日益数字化，越来越脱离了人的经验性影响和控制，钻进过程逐步变成一个可用数字描述的确定性过程。当前出现和正在发展的三维成像技术就是钻井信息数字化的一个典型例证。

自水平井技术获得进展以来，出现了明显的专业分工和作业中的合作，现在这种趋势更加明显。测试工具开发和应用，多分支井完井管柱系统开发，都体现了专业服务公司和作业者之间的专业分工和作业合作趋势。这种趋势有利于新技术、新工艺的研究和应用。

总的来说，21世纪水平井钻井技术发展的趋势是向自动化、智能化、轻便化和经济化方向发展。

定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的钻井技术之一。采用定向井技术可以使地面和地下条件受到限制的油气资源得到经济、有效的开发，能够大幅度提高油气产量和降低开发成本，有利于环境保护，具有显著的综合经济效益。近年来，定向井已成为常规技术而得到普遍应用。

长水平段水平井钻井技术难点及解决对策

随着油气田勘探深入和储量的需求，钻井深度越来越深，对于长水平段水平井的钻井技术难点也随之增加。本文将从钻井过程中的井身稳定、井眼质量、动力装备和安全环保等方面探讨长水平段水平井钻井技术难点，并提出解决对策。

一、井身稳定

在长水平段钻井的过程中，井身稳定一直是关注的重点。因为井段长度增加，井筒的强度、稳定性和渗透性等特性会发生变化。因此，如何保持井身稳定是长水平段水平井的一个重大难点。以下是一些可能遇到的稳定性问题，以及如何解决这些问题的对策：

1. 钻井井眼光滑

在钻井过程中，井眼光滑可能会导致井壁垮塌，钻头损坏、断层开裂等问题。此时，可以使用选用合适的作业流程和技术来解决问题。比如利用钻具纵向和横向振动技术促进岩石和泥浆之间的楔形压力，改善井眼条件等。

2. 井筒折损

在钻井过程中，井筒的弯曲程度可能会超过其极限，导致井筒折损。如果发现井筒出现折损，要立即停工排查故障并做出调整。调整的方案可能涉及到加装强度更高的井筒套等。

3. 对井筒中的岩石、土壤以及井筒壁的压结性质的未知

许多长水平段井筒是在岩石中打的，而岩石的稳定性和结构特点可能很难预测。这也是一个技术难点。一个解决方案是先对井筒区域进行彻底的地质和地球物理学研究，然后再制定合适的钻井计划。此外，还可以使用井眼监测技术监控井壁的情况，有可能抢救出现的危险。

二、井眼质量

井眼质量是影响钻井效率和效果的重要因素。常见的井眼质量问题包括：垃圾井眼、过度富含砂石的井眼、粉状钻屑膨胀井眼等。 砂石含量高、粉状钻屑膨胀局部出现，对于钻头磨损，提高钻头失效时间。如何应对这些问题呢？

1. 深井眼和粉状钻屑

为防止深井眼和粉状钻屑产生，可以采用高效的井眼清理技术以及正确的润滑剂和泥浆体系。其中，泥浆体系还可能需要进行特殊的处理。另外，复合钻头是能够降低钻井中井眼掉塌的技术手段之一。