浅析超深水平井钻井技术的研究与应用

陈东阳

摘 要：随着勘探开发的不断深入，常规埋深油藏越来越少，超深水平井技术和配套工艺的成熟，给区块埋深深的油藏带来了广阔的应用前景。水平井随着深度增加，施工负责，风险系数增大，通过优化钻井设计、完善水平井配套工艺、控制井眼轨迹、分段实施技术等，使超深水平井的成功率越来越高。

关键词：勘探开发；钻井；水平井；超深；工艺配套；井眼轨迹

超深水平井近几年在各个油田广泛应用，我们通常认为油藏埋深大于6000米，实施的水平井都为超深水平井。2014年在塔里木油田，由西部钻探公司实施的ZG13-3H 井，埋深将近8000米，钻井耗时7个月，目前是我國陆地上最深的油井，刷新了超深水平井的纪录。

1 超深水平井钻井的难点

超深水平井由于自身埋深大，钻井过程中，由于井下工具负荷重，施工要求高， 实施这类井基本都是具有复杂工艺，一旦井下发生状况，在处理的方法上，受到井深制约难度加大。这就给设备的选择、井下工具的适应性提出了严格的要求。

超深水平井造斜点都在6000米左右，造斜点的地质条件复杂，有的区块伴有高温，定向工具容易失效，必须进行轨迹优化，降低井眼曲率，保证开窗的成功率。

井眼轨迹控制精度要求高， 水平段靶区精度要求为靶半高上下1米， 靶半宽左右10米， 超深井施工中轨迹控制难度较高。

地层温度高， 对MWD随钻测斜仪工作环境影响严重， 一般螺杆钻具耐高温能力差， 使用一段时间后， 螺杆定子胶皮就开始老化脱胶， 易造成螺杆事故。

地质条件的复杂性，超深水平井在区块所占比例不多，地下区块认识不清，裂缝发育异常，地层局部压力过高，油层的保护、放漏、防塌要求高，环境的苛刻，动力钻具、随钻测量使用上带来难题。

对钻井液性能的要求较高， 要确保井壁稳定， 井下安全。

由于超深水平井钻井周期较长，提高钻井效率是难题，必须优选高效的、适合地层钻井的钻头。

超深水平井钻井由于难点较多，设计是一个系统工程，对设计人是和施工人员的素质要求很高，必须考虑全面才能保证安全、快速的实施。

2 超深水平井钻井考虑的安全措施

2.1 扭矩与摩阻的关系

我们通过经验公式计算，摩阻和扭矩存在一定的关系， 通过经过倒置钻具配比组合，钻柱的重量增加以后， 在中性点应用高强度的钻铤， 超深水平井钻井过程中，改变了重量的分布情况，有效地保护钻杆。特殊地层钻井的时候，动力的提高，带来阻较增大，通过上述措施是非常必要的。

2.2 钻头的匹配性

钻井这些年的发展，在钻头的应用上是有目共睹的，根据地层合理地匹配合适的钻头，既能保证安全性，又能提高选井效率。地层研磨性的特点是钻头选择的基本依据，在钻头的选择上还要考虑经济效益，这就需要我们对地下情况有充分的了解。

2.3 岩屑的影响

超深水平井钻井在实施的过程中往往产生大量的岩屑，尤其是在造斜段和水平段，岩屑的及时清理成为超深水平井钻井的一个难点，清理不及时，由于岩屑的自身密度大，就会沉积在井壁上，给后期钻井带来影响。必须优选高性能的泥浆来降低岩屑的沉积速度，通过泥浆的流变性，提高泥浆的悬浮能力。配以机械方法，短程起下钻、加大喷嘴、接力循环来清除岩屑的影响， 始终保持钻井井眼的清洁是钻井实施的一个关键性指标。

2.4 增斜段和水平段钻井

井深的特殊性给超深水平井钻井的增斜段和水平段能否按照设计要求实施带来挑战。钻井组合的优选，柔性钻具组合钻进，减少了钻具井下事故。在井眼监测上可以采用有线随钻测量系统、无线随钻测量系统、电子多点测量系统实现井眼的动态控制，提高轨迹的精准程度。

3 超深水平井钻井的实施

3.1 优化井身结构

在设计井深剖面时，结合地质特征、工艺水平，充分考虑到工具的适应性。并且考虑不稳定因素，设计剖面上留有调整的余地。设计靶区心允许在一定精度范围内，可以调整。

3.2 钻机、钻头、工具的选择

通过对地质特征的研究结合此区块其他邻井的资料，选择合适的钻井设备，保证钻具质量， 确保井下安全。

3.3 超深水平井的钻井液体系

水平井钻井液必须满足水平井对井眼稳定、井底清洁净化、降低摩阻和保护油气层等要求。能够有效提高钻井速度，钻具阻卡现象和井下复杂情况大大减少，井眼稳定， 井径规则， 中途测试及完井作业成功率高，成本低，有效地保护油层。

3.4 井眼轨迹控制

根据地质条件选择合适的钻具组合，有效地控制轨迹精准度，同时利用数值模拟和计算机进行轨迹的预测，对钻井过程中，地层岩性的差异、钻具组合的变化、钻进参数的改变等产生轨迹偏移，实施过程中对偏移进行有效的控制。

4 结束语

近几年超深水平井技术在全国各个油田的广泛应用，配套技术应用日趋成熟。很多难采区块的储量得以有效开发。

超深水平井的实施是一项非常复杂的系统工程，有别于其他普通水平井，井深的客观性，带来钻井过程中的钻井液、钻头、岩屑、轨迹控制等难题。所以说超深水平井设计上要求很高，必须科学管理，紧密配合、严把签字关，根据地层的性质优选钻井液和配套工具。施工时严格执行设计，降低风险。

我们采用微增斜段改变稳斜的调整方式， 增加轨迹的精度，避免井下事故发生。另外， 超深水平井实施到5000米以后，井下条件就会复杂得多，造成一些仪器信号的采集效果差，目前有线随钻测量系统在超深水平井造斜段应用广泛，无线随钻测量起到监测和高精度中靶起到明显的作用。这就需要多种监测手段并存，减弱信号差造成的传递效果不好，精准控制超深水平井的钻井轨迹。

参考文献：

[1]魏刚，满丽，耿安然，张勇.浅析水平井井眼轨迹描述方法[J].内蒙古石油化工，2011（24）.