水平井和大斜度井钻井技术应用

刘耀武

（西部钻探克拉玛依钻井公司，新疆 新克拉玛依 834009）

随着我国经济的飞速发展以及对石油能源的需求日益加大，勘探开发与石油钻井技术也应经不断改革创新，以便更好地适应当今社会发展的发展。因而，对于长石油钻井开采工作，由于该地区的特殊性决定了石油开采难度越来越大，如果仅仅依靠传统、单一、低效的勘探开发技术，根部不能满足日益增长的复杂工程的需要，需要不断推广与应用水平井与大斜度钻井技术，并深入探讨该技术在应用过程中所存在的问题，及时提出解决策略，以保证油田钻井工作的顺利进行。

一、油田石油钻井的难点分析

1 难以准确控制井眼的轨迹

调查显示，我国油田水平地段地势相对比较复杂，钻井过程中会遇到滑动调整能力差，钻进增斜率高等困难。因而，只能大部分使用单弯螺杆+PDC钻头+变径扶正器钻具组合来提高进入油层后水平段的钻井速度，从而达到减少油页岩侵泡时间的目的。但是，由于该组合钻具的钻进机械钻速高，增斜率高，并且出现较大的滑动钻进范围波动，而滑动钻进过程中粘阻严重、工具面难以调整到位，当调整无效时还需要起钻换牙轮钻头，延长了水平段施工周期，极大地降低了钻井效率。

2 地层油页岩垮塌严重

对于部分油田区域由于地质条件的原因，油页岩厚度大约处于20米到50米的范围之间，岩质呈灰黑色。同时，这种地层油页岩中几乎不含有黏土矿物，其水敏性非常弱，在发育出现较多的节理与多节裂隙，从而在相互交叉切割的作用下使得这些裂隙容易形成复杂的微裂隙系统，进一步破坏了地层的完整性，为地层的坍塌提供良好条件。加上钻井过程中由于机器震动较强烈，遇到脆性大的油页岩时，使得地层更加容易遭到破坏而出现破碎、易脱落坍塌的现象，由此可见，油页岩垮塌严重制约着石油开采钻井的安全、顺利进行，无形中增大了石油开采企业的生产成本。

3 斜井段牙轮钻头先期失效严重

由于我国石油开采中的钻井技术大多是从国外引进的，很多时候这些引进的钻井技术根本不适合我国矿井开采的地层，不同程度地影响我国矿井开采的钻井水平。加上部分油田地质存在复杂性的特点，而目前适用于水平段钻进的牙轮钻头系列对大钻压施工环境、斜井段钻进、高转速等均不适应，从而使得部分钻头质量不稳定，钻进速度明显减慢，并且钻头使用寿命短，由此可见，钻头先期失效的问题已严重制约了斜井段钻进速度的提高，也是我国大斜度井钻井技术发展的一大瓶颈。

二、水平井和大斜度井钻井技术策略

1 提高钻井液的封堵能力

在水平井和大斜度井钻井过程中，往往出现滤液渗入油页岩裂缝而导致施工难度加大的现象。因此，必须提高钻井液的封堵能力，因为较强的封堵能力是液柱压力有效支撑井壁，能够有效地减少滤液进入油页岩缝隙，确保钻进的顺利进行。此外，实现了较严实的封堵，钻井液液柱压力作用在井壁上，才能有效地发挥钻井液液柱压力对井壁的支撑作用，尤其是在大斜度井钻井中发挥出更大的功效。

2 提高钻井液密度

在油井开采过程中，由于油页岩强度比较低，在钻井过程中如果不控制好钻井液的密度而使岩层受钻井液滤液浸泡，将会使其强度进一步降低，加大了坍塌事故出现的概率。然而，钻井液密度偏小会造成应力释放，确保在钻井中各向受力均匀，使油页岩沿节理和裂缝崩裂、坍塌，密度较大时上部地层将发生漏失。因此，提高上部地层井眼承压能力是技术关键。

3 严格控制钻井液中黏土含量

在进行水平井和大斜度井钻井时，钻井液中黏土含量与开采效率息息相关，并在很大程度上决定开采速度，因而，严格控制钻井液中黏土含量意义重大。这就要求相关人员必须做好钻井液固相净化，确保钻井液中黏土的含量符合钻井标准，并将其控制在一个良好的范围内，同时充分发挥离心机、振动筛、除砂器、除泥器等固控设备的作用，清除钻井液中有害固相。必要时，还可以采用加量为 1%～1.5%磺化沥青粉和 2%～2.5%的超细碳酸钙粉来改善滤饼质量，使其薄而致密。在混油钻井液中加入固体润滑剂，降低滤饼摩擦系数。

4 对漏失层进行承压堵漏工作，确保施工安全

岩层垮塌是石油开采中最常见的病害之一，也是钻井过程中必须解决的棘手问题。因此，必须漏失层进入油页岩地层前做好充分保障措施，提高钻井液密度到临界漏失密度以控制油页岩的垮塌，避免垮塌事故影响到钻井施工的顺利进行。同时，要在钻井液中进行混油，加入固体润滑剂石墨粉或者加液体润滑剂等，使滤饼摩擦系数降005～0.08，这个范围也是水平井和大斜度井钻井最适合的数值。此外，在确保钻井液具有良好携带和悬浮能力以及不影响开采成本的前提下，尽可能降低钻井液的黏度和切力有效防止钻头泥包，在施工中尽可能使用针对性的防掉牙轮、防卡钻及防划出新井眼等措施，确保井下作业安全，并为石油开采企业最终实现经济效益与社会效益提供可靠保障。

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