水平井钻井技术的难点与对策

袁 伟，曾祥明，臧国军

（西部钻探工程有限公司准东钻井公司，新疆克拉玛依 834000）

水平井钻井技术的难点与对策

袁 伟，曾祥明，臧国军

（西部钻探工程有限公司准东钻井公司，新疆克拉玛依 834000）

水平井钻井是一项常见的任务，钻井技术又是决定整个水平井钻井工程质量的关键所在。为了更好地促进水平井钻井技术水平得到不断的提升和优化，就水平井的钻井技术难点进行了分析，并提出了相应的对策。

水平井；钻井技术；难点；对策

1 水平井钻井技术的难点

1.1 轨迹控制方面的技术难点

在水平井钻井过程中，井眼轨迹控制是一大技术难点。具体的主要体现在以下几个方面：

（1）在中靶精度上的要求较高，水平井的靶体一般是三维靶体，当实钻轨迹点在目标窗口的平面之后，其每个点均需要限制在靶体范围之内，预防钻井时导致钻头从靶体中穿出而出现脱靶的情况。

（2）由于水平井的水平段较长，当斜井段延伸之后，其井眼摩阻也会相应的加大，井眼内的钻具往往难以有效的转动而导致其摆放难度较大。

（3）由于客观的存在地质不稳定和工具造斜能力不稳定的因素，所以在水平井中，从造斜点到增斜井段的控制难度大。

1.2 由于摩阻扭矩较大而导致钻压传输较为困难

在钻井时，由于钻具和井壁的摩擦阻力来自钻柱轴向摩擦阻力和摩擦扭矩组成。而在水平井钻井时，其钻柱结构较为复杂，且下部钻具的结构具有较强的刚性和外径较大的特点，而水平井段因钻柱的重力作用，导致钻柱与下井壁相贴，使得钻井液的紊流被影响，最终导致返砂的效果较差。加上油层井段的地层孔隙度较大，往往砂层较多，且岩石的胶结性较差，容易出现砂桥，最终导致钻柱上提和下放受到影响。

1.3 井眼的清洁难度较大

在水平井段和稳斜段，往往因为重力的作用，导致钻具往往处于井眼的向下井壁，导致钻具周边的间隙宽窄变化较为明显，使得井眼内较宽的间隙往往有着较大的流速，而较窄的间隙的流速则相对较小，且剪切的速度较大，导致井壁中沉积大量的岩屑，不仅难以清除，而且还会生产岩屑床。

1.4 固井技术难点

在固井质量方面，由于固井技术难点的存在，使得固井质量的控制难度较大。这主要是因为下面几点原因：一是难以保证足够的强度，确保套管柱克服阻力，从而顺利的下放到设计的位置。二是在水平井段和大斜度井段中，当套管居中时，难以确保水泥浆是否得到完全的充填。

2 对策分析

2.1 优化经验轨道的设计

井眼轨道设计

2.1.1 优化井眼轨道的剖面类型

加强井眼轨道设计的最终目的就在于将井眼轨迹的控制难度降低，尽可能地将滑动钻进与复合钻进的优势相结合，在促进钻速提升的同时为钻出规则而又平滑的井眼奠定坚实的基础。常见的井眼轨道的坡面类型主要有三种：一是直-增-稳；二是直-增-稳-增-平；三是直-增-稳-增-稳-增-平。就第一种剖面类型来看，在设计时，由于很多造斜工具的稳定性不强而经常出现偏差。就第二种剖面类型来看，主要是对稳斜段的长度和造斜率进行调整之后，将钻具造斜能力带来的不足予以弥补。就第三种剖面类型来看，主要是预防稳斜段太长导致井眼控制困难，提高井眼清洁效果。

2.1.2 优化井眼曲率

当井眼曲率较小时，将导致造斜井段钻进的时间较长，而稳斜段太短，又会在方位调整过程中缺乏回旋的余地。而当井眼曲率较大时，又会导致钻具严重的偏磨，在增加摩阻力的同时导致起钻和下钻较为困难，甚至出现卡钻的情况。因此，我们需要在设计过程中，紧密结合井口坐标与靶点的参数，针对性的对造斜率进行确定。一般而言，在现场施工中，由于造斜工具自身的造斜稳定性不强，所以应在理论造斜率的基础上上浮10%～20%作为其造斜率，才能更好地满足造斜的需要。

2.2 切实注重钻具的组合和优化

2.2.1 直井段钻具的组合和优化

水平井的直井段施工主要是防斜，防斜质量将值得对定向方位调整带来影响。因此，应尽可能地打直直井，这就需要紧密结合地区的特点进行钻具的组合，常见的直井段防斜钻具组合有钟摆、塔式钻具。例如在311.2mm的井眼中，应采取常规大尺寸的塔式钻具组合，而在215.9mm的井眼中，应采取常规双扶刚性钟摆钻具组合，这样才能在控制井斜的同时便于钻具的释放，当钻压提升到120～140kN之后，能有效的促进机械钻速在直井段中得到提升。

2.2.2 造斜段和水平段钻具的组合和优化

为了尽可能地将斜井段的钻具摩阻减少，应尽可能地加强柔性斜坡钻杆达到优化钻具的目的，并利用加重钻杆来替代钻铤，达到优化钻具结构的同时尽可能地将下钻钻具的重量降到最低，从而确保井底的钻压达标，将黏卡机会减少。因而主要是加强LWD随钻地质导向系统的应用，对自然伽马和电阻率曲线进行随钻测量，结合随钻测井对目的层的顶界深度进行确定，并对井眼轨迹进行跟踪调整，并结合实际情况对滑动钻进与复合钻进等方式进行选择，从而更好地对井斜的方式进行针对性的调整和优化。

2.3 优化钻井液体系

在钻井液体系优化过程中，应切实注重以下工作的开展：一是针对岩性较差的地层，由于其泥岩性较软，加上砂层发育，就需要预防坍塌和卡钻的情况。二是对于不整合面的层段，应加强聚合物防坍塌钻井液体系的应用，从而更好地对地层造浆和岩屑的携带等进行抑制，预防出现泥岩缩径的问题，保证其钻进过程的安全性和高效性。三是在对油层段和斜井段施工中，应尽可能地将钻井液携沙性能和润滑性能提升，从而更好地对其失水量进行严格的控制，形成的滤饼薄而坚韧，并尽可能地将摩擦系数减少。

2.4 切实加强固井设计工作的开展

在固井设计工作中，为了确保固井质量得到提升和优化，尽可能地加强大泵紊流作用来进行钻井液的顶替，且排量比钻进排量要低，尽可能地将其驱替效率提升，确保二界面的胶结质量得到有效的控制。此外，还应注重水泥浆体系的优化，尽可能地对其失水与自由水进行严格的控制。

3 结束语

综上所述，水平井钻井过程中，其存在的技术难点较多。所以为了提高钻井技术质量，必须切实注重技术难点的分析，才能更好地促进其改进和优化。

[1] 白臣.长水平段水平井钻井完井技术难点与对策分析[J].化工管理，2015，（21）：73.

Difficulties and Countermeasures of Horizontal Well Drilling Technology

Yuan Wei，Zeng Xiang-ming，Zang Gu-jun

Horizontal well drilling is a common task.Drilling technology is the key to determine the quality of drilling engineering for the whole horizontal well.In order to better promote the horizontal drilling technology level has been continuously improved and optimized，this paper on the horizontal well drilling technology difficulties were analyzed，and put forward the corresponding countermeasures.

horizontal well；drilling technology；diff i culty；countermeasure

TE243

：A

：1003–6490（2017）04–0186–02