超深水平井钻节能技术的研究与应用

周明强

摘要：结合实际，在分析超深水平井复杂性的同时，对超深水平井钻节能技术的实践要点进行分析，希望研究后能够给相关工作人员提供参考。

关键词：超深水平;井钻节能技术;研究;应用

在我国，有数量众多的油田正在应用这样的超深水平井。在中国陆地上，有一口最深的油井，它是由西部钻探公司在14年施工而成的ZG13-3H，它是我国工程史上的一座里程碑，埋深将近有8000米之多，这口油井坐落于我国西部的能源经济动脉——塔里木油田，钻这口油井周期7个月。

1超深水平井施工的复杂性

超深水平井在钻井设施以及井下的作业工具的选择方面十分苛刻。这是因为超深水平井本身的施工就有极为严格的要求，当钻井的埋深大时，在整个操作过程中，井下的作业工具的负荷也会更加大。公司方面去实施这种类型的钻井，绝大部分都需要具备较为繁琐的工艺。若是井下碰到一些突发的情况，因为受到井深的制约，在处理险情的对策上也会更为复杂。

超深水平井的造斜点往往都是达到了6000米左右。如果在具体施工过程中遭遇到条件不太理想的地质情况，例如在某些区块伴有高温的情况下，可能会存在定向工具失效的情形，为了保证开窗的成功率，降低钻井的井眼曲率，必须对整个施工工作进行轨迹的优化。

超深水平井施工中的轨迹控制比起一般油井的轨迹控制难度更高，对于水平段靶区有着更加严格的要求，要求为靶半高上下1米，靶半宽左右10米。对于精度方面，也有更为复杂的施工要求。

由于地层的温度比起地表温度要高出不少，高温的工作环境下，对MWD随钻测斜仪的工作开展会有很大的影响，尤其是对螺杆定子胶皮来说，脱胶和老化是不可避免的。除此之外，常见的螺杆钻具也不能完全适应超深水平井的埋深温度，在工程开展一段时间后，为了避免螺杆事故，也要经常排查关注。

对于超深水平井来说，实际施工要充分考虑到地质条件的各种情况，虽然它在区块方面所占的比例并不算很多，但实际可能遇到很多施工难题，例如地层的局部压力较高，对于地下的区块存在认识不清，裂缝的不正常发育，对于油层的保护、对于放漏、防塌的苛刻要求，施工环境的恶劣，动力钻具、随钻测量使用方面等等。

为了保障井壁的稳定以及在井下开展工作的安全，施工公司应选用性能较好的钻井液。另外，工欲善其事，必先利其器。严格选择适合地层钻井的优质钻头，对于缩短超深水平井的施工周期，提升钻井的效率方面至关重要。

想要设计一口超深水平井，需要设计师和施工人员具备丰富的工作经验和个人素养。因为实际作业过程可能产生很多困难，想在保障施工安全的情况下快速的实施，需要设计者的严谨考虑，并始终顾全全局观念。

2安全措施

2.1扭矩与摩阻

摩阻和扭矩之間的关系可以依据工程学的相关经验公式进行测量，经过倒置钻具的配比和组合可以有效的增加钻柱的重量，使用强度较大的钻铤在中性点进行施工，在整个的施工过程中，为了保护钻杆，可以适当的改变重量分布情况，有效地保护钻杆。这样的技术对于在特殊地层开展钻井工作尤为重要，这是因为动力的提高也会导致阻较的增大。

2.2匹配钻头

钻井工程日新月异的发展离不开钻头的不断优化，不同的地层应当选用不同的钻头进行钻井，这样既能提高钻井的效率，又可以提升钻井的安全性。在选择钻头时，最核心的选择标准就是要考虑，同时也要兼顾经济成本的控制。这对施工人员的地质相关知识有非常高的要求。

2.3岩屑

超深水平井钻井的一大工程障碍是对于岩屑的清理，因为在钻井实施过程中，在水平段和造斜段都会形成密度庞大的岩屑。如果对岩屑不能及时有效的清理，这些岩屑就会在井壁上形成沉积，对整个工程的效率和安全都会有很大的危害。高性能的泥浆拥有良好的流变性，可以悬浮岩屑并降低其沉积速度，再运用机械方法的方法作为辅助，例如通过短程的起下钻、扩大喷嘴、并进行接力性的循环，都可以降低或是消除岩屑的危害，是否能保持钻井的井眼清洁对于开展钻井工作非常重要。

2.4特殊地段钻井

增斜段和水平段钻井时，因为超深水平井的井深特别深，在增斜段和水平段想要依据设计开展施工就非常困难。这考验施工人员如何进行钻井组合的挑选，如何去组合柔性的钻具进行钻进，精确的钻具组合可以有效避免井下事故的发生。对井眼的精确动态监测也可以帮助工程顺利高效进行，并提高轨迹的精准性，目前多常用的监测系统包括有线或无线的随钻测量系统以及电子多点测量系统等。

3超深水平井钻井的具体实施

3.1对井身的结构优化

在设计阶段考虑井深的剖面时，就要结合钻井工具的适应情况以及地质结构的特征，还有当前的钻井工艺水平来设计。同时也要兼顾施工中的各种不稳定因素，设计出可调整的、靶区心可以存在精度范围浮动的剖面，

3.2工具的选择

在选择钻井设备时，除了要考虑设备本身的质量，也要研究钻井区域的地质特点，并且参考同一区块其他邻井的施工资料，才能有效提高井下安全。

3.3超深水平井的钻井液体系

优质的水平井钻井液既成本合理，又能保护油气层。不仅可以提升钻井的效率，又能够降低钻具阻卡的危险现象。能够在保障井眼稳定的同时，净化和清洁井底情况、降低摩阻。这些优点通过施工中途测试情况和完井的作业成功率都可以体现出来。

3.4 井眼轨迹控制

经验丰富的工程人员懂得利用数值模拟施工情况，也可以运用计算机较为清晰地预测轨迹变化。他们应当因地制宜地选择钻具组合，控制施工过程中的轨迹精准度。如果钻井过程中，由于钻具组合调整或是地层不同的地质特点，造成了钻进参数的变化，他们也可以针对不同的情况去控制轨迹的偏移。

4小结与建议

超深水平井技术已经推广普及到了全国各大油田，无论是技术人员还是技术的应用都一天比一天精确成熟。这使得不少原本难以开采的区块的储量都能够进行开发。和一般深度的水平井不同，超深水平井客观上存在井深方面的技术难度，在钻井过程中要兼顾钻井液的选择、钻头的不同组合、减少岩屑、和控制钻井轨迹等一系列技术难关。它的确是一项对工程人员专业素养要求很高的系统工程。想要降低施工方面的各种风险，就要从设计剖面开始严格管理，让各个部门紧密配合、从源头上就要严控流程签字关，并根据地层的实际地质特点选择钻井液和钻井工具。并在施工过程中时严格按照设计施工。为了避免井下的事故，我们运用了通过微增斜段调整稳斜的方式，加强了施工钻井轨迹的精确性。当整个超深水平井施工突破5000米后，施工人员就要面对更加复杂的地下情况，对于仪器信采集信号方面，效果也会有所下降，目前在造斜段方面，运用有线随钻测量系统进行监测的非常多，另外无线的随钻测量系统监测也能够提升中靶的精确度。多管齐下的监测系统可以削弱由于信号差导致的传递效果不良的问题，从而对超深水平井的钻井轨迹进行精准的控制。

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