川西水平井钻井技术研究

2015-10-21李树林

建筑工程技术与设计 2015年8期

李树林

【摘要】水平井是在定向斜井钻井技术基础上发展起来的一项钻井技术，单井增产效果明显。近年来由于水平井的大量投产，水平井技术在川西得到了较广泛的应用，通过不断研究和探索，总结出了部分川西水平井施工工艺技术。本文从川西地层钻井状况结合水平井工程难点进行分析，详细阐述了针对难点的技术措施，为今后的水平井施工提供参考。

【关键词】川西；水平井；钻井技术

一、川西地层钻井状况分析

川西地层复杂，上部地层易漏，下部地层高压，施工难度较大，下面以新场构造、孝泉构造、马井构造为例分析川西地层钻井状况：

川西新场气田蓬莱镇组气藏为大型次生气藏，区块内为陆相砂、泥岩沉积，断层、裂缝不发育，新场构造地层岩石强度大、可钻性差、机械钻速低、钻井周期长，由于高压超高压地层，易出现常规钻井井涌、井漏等复杂情况。

川西孝泉构造气藏，为下覆地层通过断层裂缝向上运移而成的次生气藏，储层处高压状态，裂缝性高压气藏，往往伴随着井漏，严重时会导致井喷，并且裂缝通道的漏失安全密度窗口很窄，安全钻井液密度窗口选择困难，井控难度大。

马井构造位于川西中部，马井构造浅部地层的第四系及白垩系以种植土、砂砾层、泥岩及石膏、砾石为主。由于浅井段的砂砾层及地层界面的不整合接触在钻井过程中易发生井漏。砂砾层、泥岩与粉砂岩及石膏夹层造成井眼失稳，极易产生井塌、掉块卡钻、下套管作业困难等情况。

二、川西水平井钻井施工难点

川西地区地质条件复杂，水平井施工风险高、易发生井下复杂情况，除设计上合理确定井身结构外，更重要的是解决施工过程中的难点问题。川西水平井施工难点主要集中表现在以下三个方面：

一是轨迹控制难度大。由于水平井一般是三维靶体，井眼轨迹不仅要求进入窗口，更要求避免进入水平井段时由于钻头穿出靶体而导致的脱靶现象；摆放工具面角难度系数大。水平井斜井段不断延伸，随之井眼摩阻不断增大，导致钻具在井眼中不易转动，工具面角的摆放问题尤其表现出难度所在；控制难度系数大。因工具造斜能力的模糊性以及地质的不确定性和测量信息缺乏时效性等各种客观因素的制约，致使水平井中的水平井段控制和着陆控制难度大大增加。

二是钻柱与井眼之间的摩阻较大。受水平井造斜段井斜角的作用，井眼的弯曲程度对相应钻柱的受力具有较大的影响，并且当钻具进入水平段后，随着井眼轨迹的上下波动，摩阻越来越大，钻具拖压压风险增大。因此，确定合理的钻具组合是水平井又一施工难点。

三是井眼净化难度大。由于水平井段钻具整体躺在下井壁上，钻具与井壁的轴向摩擦和径向摩擦加大了起下钻阻力和扭矩，易造成钻具遇阻、遇卡、钻杆胀扣、脱开等井下复杂情况，大斜度井段和水平段的岩屑不易携带，易形成岩屑床，如果净化不好将导致摩阻和扭矩的增加，造成下套管和固井作业不能顺利进行，因此，加强井眼净化，改善钻井液性能显的尤为重要。

三、针对难点的技术措施

3.1 精确轨迹控制技术

（1）优化水平井靶前距设计，通过有意识的反向或正向小井斜造斜产生较小的位移，以调整靶前距有利于水平井井眼轨迹控制。

（2）加强测斜，每根单根测斜，必要时半根测斜，并充分利用定向时传送的井斜数据，摸清地层造斜规律和钻具造斜能力，密切关注井斜变化，精确预测井底井斜，提前采取措施，防止轨迹穿顶或穿底。

（3）合理分配滑动钻进和复合钻进井段，计算每个分次定向中滑动定进和转盘钻进的进尺分配，尽量多的采用转盘钻进，以提高施工速度，避免长段滑动钻进，控制好狗腿度，保持井眼轨迹光滑，防止出现局部造斜率高的情况。

3.2 优化配置钻具组合和相应的技术措施

根据实际情况对钻具的受力分析，确定合理的钻具组合结构，以利于钻具和随钻设备的合理使用。水平段单弯螺杆钻具用1.25°代替了 1°，复合钻进时增斜率低，减少了滑动钻进降斜几率，同时滑动钻进调整效率高，节省了滑动钻进时间。采用加重钻杆代替钻铤进行加压，在斜度井段使用斜坡钻杆，以有效地降低摩阻。尽量简化钻具底部结构，在全井段采用柔性倒装结构，根据斜井段的长度及时调整倒装钻具长度，使钻具与井壁的接触面积减少，减少了大斜度井极易出现的粘附卡钻及键槽卡钻等井下事故。优化配置钻井参数，在满足仪器、工具、地面设备的情况下尽量增大排量，及时带出岩屑，防止卡钻情况的发生。根据机械钻速调整转盘转速，防止螺旋型井眼形成。每次接单根前，进行循环划眼，每 100～150m 短起下钻一次，保证井眼的通畅。

3.3 合理调节钻井液性能

通过控制含砂量、滤失量和固相含量，尽可能使钻井液形成薄的致密的滤饼，充分利用地面的固相控制系统，对钻井液中有害的固相含量岩屑及时处理。加入足量的润滑剂，以改善钻具和井壁的摩擦状态和接触状态，降低钻进扭矩和摩阻。提高钻井液的屈服值，增加动塑比，以增强其对岩屑的悬浮和携带能力。通过增大排量以及钻柱的旋转诱导来提高钻井液紊流状态，迫使钻井液中的岩屑在大斜度井段，尽可能充分携带到地面，在必要的时候可以采用高粘钻井液针对性地改善岩屑的携带。采取混油或加液体润滑剂将滤饼摩擦系数降至 0.08 以下，在保证钻井液具有良好携带和悬浮能力的前提下，尽可能调低钻井液的黏度和切力，避免在斜井段形成的岩屑床，防止钻头泥包。

3.4 加强事故预防，确保安全生产

由于井斜大、位移长，存在大井斜段和水平井段钻屑清除困难、摩阻、扭矩、拖压问题突出，井眼稳定性变差易发生阻卡、沉砂、井塌、井漏等复杂情况。这就需要施工人员加强事故预防，确保安全钻井。

（1）加强钻具管理，使用高强度钻杆，简化钻具组合，多使用加重钻杆，减小钻柱刚性，采用倒装钻具；每趟钻都倒换钻具，改变钻具的受力状态。对入井钻具和工具必须定期进行探伤，防止有伤钻具入井。

（2）做好预防和清除岩屑床工作，保持井眼净化。尽可能使用大排量，坚持打完单根划眼，并根据上提时的悬重和附加拉力的变化，及时的打稠塞或加强短起下钻，克服岩屑床，使井眼尽可能的干净。

（3）做好起下钻工况下的防塌、防卡工作并预防划出新井眼。

四、结论：

（1）通过优化水平井靶前距、加强测斜、合理分配滑动钻进和复合钻进井段、合理进行实钻预算等措施可有效提高轨迹控制精度。

（2）通过优化钻具结构，在相应的井段采取倒装钻具的方式，可有效降低摩阻和扭矩，减少滑动粘阻现象。

（3）通过改善钻井液性能，可有效降低钻进扭矩和摩阻，增强对岩屑的悬浮和携带能，减少岩屑床的形成，有效清潔井眼。

（4）通过加强钻具管理、大排量循环、合理施工等技术措施，加强事故预防，确保安全生产。

参考文献

[1] 夏家祥.川西马井构造钻井问题及对策探讨[J].石油钻探技术.1998，26（04）：10-12.