侧钻井提速提效的几种方法
发布时间：2022-04-27T13:31:45.811Z 来源：《中国科技信息》2022年33卷第1期 作者： 孙献兵[导读] 侧钻井是老油田挖潜剩余油
孙献兵
江汉油田分公司清河采油厂 山东省潍坊市寿光市 262714
摘要：侧钻井是老油田挖潜剩余油，提高采收率的重要手段，相比钻新井，具有成本低、周期短、见效快等优点。但在实际侧钻过程中还存在施工周期长等问题。本文通过对近几年套管开窗侧钻施工周期和应用情况进行分析，查找影响侧钻井施工周期的主要因素，从优化侧钻井设计、加强钻井监督指导以及引入竞争机制等方面，提出侧钻井提速提效的有效方法，经过2021年实施验证，取得了较好的效果。
关键词：开窗侧钻；施工周期；优化；提速；提效
一、概况
侧钻井技术是指按照油藏工程、地质及开发的需要，采用特殊工具和工艺，对原废弃井套管进行开窗，并按照设计轨迹侧钻出一定距离，实现重新开采地下油气，挖潜剩余油，提高采收率的技术。该技术可以充分利用老井套管和井场，相比钻新井，具有钻井成本低、见效快等优点。老井开窗侧钻工作，主要是对Φ177.8mm和Φ139.7mm套管进行开窗侧钻，平均单井侧钻费用不到不到正常钻新井费用的一半。
虽然相比钻新井，侧钻井具有明显的成本优势，但却因为存在侧钻井周期长、部分轨迹复杂井多井下复杂情况、侧钻前准备时间长等问题，侧钻井技术却没有得到大规模的推广应用。本文对以往侧钻井资料进行分析，总结影响钻井周期、侧钻前准备时间以及井下复杂情况的因素，结合地层物性，通过优化钻具组合、优化钻井运行等方法，解决上述问题。
二、存在问题及原因分析
分析发现，侧钻井主要存在施工周期长，缺乏竞争机制等问题，导致钻井周期和搬迁前停等时间过长。
1、钻井周期长
主要是侧钻过程中出现下钻遇阻，井壁垮塌等复杂情况，导致钻井周期较长，甚至超过同期新井钻井周期的2倍。主要原因如下：
1.1 环空间隙小
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）
提高钻井速度的措施
1、从钻井设备的安装开始，必须保证天车、游车、井口三点一线，方钻杆校直，套管头和防喷器也要与井口垂直一线，这样既保证采用高转速钻进，又可避免在钻进时磕碰防喷器。
2、参考邻井的钻井资料（以近几年为主），瞄准邻井的钻井速度最高指标，制定出可行的优快钻井方案。
3、对于直井
1）在钻头优选上下工夫，上部地层以大复合片PDC钻头为主（如KM226、KM243、KM227等），牙轮钻头以HAT127、FAT127等高效能钻头为主。
2）优化钻井参数，二开第一只钻头如采用牙轮钻头泵压必须要达到16—18MPa，钻压适当加大（100--120KN），转速二档以上，达到120rpm左右。采用PDC钻头时，高转速配以适当钻压，泵压也要提高，14—16Mpa为宜。钻进上部地层时，要配以大排量，满足快钻携砂要求。
3）对于深直井，下部井段可采用PDC+螺杆的钻井技术，提高深井的钻井速度。
4）租用或购置无磁钻铤，随时检测直井的井身质量，避免测连斜检测井身质量（由于大部分直井没有使用无磁钻铤，测斜仪只能测量井斜，不能测量方位，井身质量得不到准确检测，故常常在靶点以前200m左右测连斜来检验是否脱靶）。
5）根据邻井资料，对于易起井斜、易发生方位漂移的区块和地层，采用常规钻具组合无法控制时，要加大资金投入，在此地层采用PDC+导向马达+MWD快速穿过该地层，防止扭方位。
4、对于定向井
1）造斜点>1000m（深定向）时，上部直井段使用PDC或高效能牙轮钻头，在保证井身质量的前提下，适当解放钻井参数，实现优快钻井。
2）深定向采用合适的定向工具和仪器以及钻具组合，优选使用PDC钻头， 定向、增斜一次完成。
3）对于大位移井、施工难度大的定向井以及在一些关键的井段要使用PDC+导向马达+MWD钻井技术，尽量缩短施工时间，以快取胜。
4）加强对定向井的监管并密切协作，确保定向井施工措施合理有效并能付诸实施，尽量减少定向仪器无信号、扭方位等现象。
天然气水平井提速增效方案
水平井是一种重要的油气开采工具，具有井身长、接触面积大、能够提高采收率等优点。在现代石油工程中，水平井已经成为一种非常常见的钻井方式，尤其在天然气开采领域有广泛应用。然而，由于天然气水平井井身长，井眼狭窄，钻井难度大等因素，提高天然气水平井的钻井速度和井效仍然是一个具有挑战性的问题。下面将提出一些提速增效的方案，希望能对天然气水平井的开发有所帮助。
一、合理的井位设计和井眼轨迹优化方案
1.选择合适的井位：在选择水平井井位时，需要根据地质条件、气井开采经验和产能预测等因素综合考虑，选择合适的井位，避免井眼在高阻力地层或具有较大的固井难度地层的情况。同时，应尽量选择控制区域内较为均匀的地层进行钻井，避免井眼在不均一的地层中出现钻井速度不同的情况。
2.优化井眼轨迹：井眼轨迹的设计对于钻井速度和提高井效非常重要。应根据不同的目的（如开发、采集、存储）、地质条件和工程经济等因素，选择合适的井眼轨迹。一般情况下，应选择较小的倾角和弯曲半径，以减小钻井阻力，提高钻井速度。
二、优化钻井液系统
1.选择适当的钻井液体系：在钻井液的选择上，应根据地质条件、井下工况和钻井目标等因素，选择合适的钻井液体系。一般情况下，低密度、低黏度、高润滑性和高渗透率的钻井液可以提高钻井速度。 2.优化钻井液配方：通过调整钻井液的配方，可以改善钻井液的性能。例如，适当增加润滑剂、降低黏度剂的使用量，可以降低钻井液的黏度和阻力，提高钻井速度。
三、改进钻井工艺和装备
1.采用先进的钻井装备：采用先进的钻井装备可以提高钻井效率。例如，使用高效的钻床设备，提高井眼直径；使用全液密封系统，减少钻井过程中的漏失；采用自动化钻井系统，提高钻井效率等。
2.优化钻井工艺：钻井工艺的优化可以提高钻井速度和井效。例如，采用高压钻井技术，减少井下压裂，提高钻井速度；采用快速接头技术，减少接头时间；采用快速液压钻杆下套进技术，提高井下作业效率等。
