水平井修井工艺技术现状分析

王华锋

（中海油服一体化和新能源事业部钻修井作业中心，天津 300459）

1 水平井技术的发展现状简述

水平井钻井相关技术源于上世纪的30 年代，显著发展阶段是上世纪80 年代，尤其是在80 年代的中后期，石油开发勘探行业为了大力提升单井的石油资源产量以及原油采收率指标，有效压缩现有的油气开发以及生产的综合成本，水平井钻探技术更加普遍地应用在各类油气矿藏的开发过程，世界上每年度实施开发的各种类型的水平井在2 500 口左右。国内最初在60 年代就于四川省境内的碳酸盐类型的地层中尝试打出了2 口水平井，不过受制于当时相对落后的技术水平，这2 口水平井并没能获得相应的经济收益。水平井的钻井技术属于油气田矿藏中的一项非常高效的关键性开发技术，也是现阶段世界石油工业领域中最核心的重要技术之一。伴随着钻井相关技术能力的持续提升以及油气田矿藏的开采生产进入到整个生命周期的后段，水平井相关技术的实际应用已经越来越普遍[1]。水平井钻井技术如图1 所示。

图1 水平井钻井技术

2 水平井井体维修工程现状

2.1 水平井维修工作的难点

水平结构的井体由于其井身结构具有的特殊形状以及特征，和常规类型的直井相比较，水平井类型的井体维修工作的难度系数非常大，工程施工推进的风险也非常大。主要表现在如下几个方面：（1）受到井眼部位的轨迹形状的重要限制，直井类型井体维修过程中使用的常规型号的井下维修工具以及管柱等装备无法适应水平井类型的井体维修需要。（2）斜井部位、水平段部位的管柱结构处于贴近井壁的低边区域，受到钟摆力与摩擦力载荷作用的影响和制约，加上流体流动过程中的方向和重力载荷作用的方向存在不一致的情况，造成井内脏物例如砂粒等等可能生成砂床效应，此时作业管柱部件工作过程中容易被卡住。（3）对于打捞的作业过程，鱼头装置导入以及修整操作非常困难；位于斜井段部位、水平段部位的普通类型的可退形式的打捞工具无法顺利进行相关的操作，如果遇到卡顿的情况很难退出，进行“落鱼”操作。（4）水平井井体的摩擦阻力相对比较大，扭矩数值、拉力数值以及钻压在传递过程中的损耗比较大，解卡与打捞操作过程非常困难；倒扣操作过程的中和点位置的把控很难做到准确。（5）井下铅模打印操作的过程中铅模部位容易被磨损，井下情况的准确评估过程比较困难。（6）套、磨、钻此类操作过程的工艺执行困难相对比较大，套管部位磨损情况非常突出，套管部位的保护工作实际操作的难度比较大。（7）规划设计的修井液一方面能够确保降低钻具部位的摩擦阻力以及具备良好的携砂效果，另外还要减少漏液损失和对油气层进行合理保护。（8）小井眼类型的水平井部位的维修难度非常大、风险非常大[2]。小井眼水平井修井作业过程如图2 所示。

图2 小井眼水平井修井作业过程

2.2 水平井维修设备及相关技术

2.2.1 维修设备以及管柱工具

鉴于水平井井体结构的结构属性，相关的检测用工具、用于解卡和打捞的工具、钻孔、打磨、铣削等操作工具及其他类型的辅助用工具与设备需要符合井眼部位的特殊轨迹的实际要求，保证工具和设备做到下得去，起得出。通常此类工具和设备都需要进行特殊的规划设计与加工，才可以符合水平井维修工作的相关要求。对于水平井井体具有的特殊形状与属性，各个油气田都配备和设计了对应的水平井部位的特定维修工具与设备，例如具有防掉功能的铅模、特定的打捞用工具、特殊钻头、特殊打磨工具、特殊铣削工具及具有防砂能力的管捞矛、钢球设备扶正用的工具、滚子设备的扶正用的工具、液压模式的安全接头、万向节、具有挠性的连接接头以及液压增压辅助用设备等等，具有上述工具和设备之后，能够大体上满足水平井的井体维修工作的实际需要。斜井段部位以及水平段部位的管柱相关的维修要求：油管柱部位应用具有节箍倒角设计的油管或者无节箍类型的油管进行操作；钻杆在工作的过程中采用20°的斜坡角度进行钻探操作。

2.2.2 水平井井体常规的打捞过程简述

水平井修井相关工程技术人员在打印工作过程中经常采用防掉的铅模来操作，铅模部位需要佩戴护罩装置，前部需要裸露出铅模本体，字体要求整体形状科学合理、容易打印，印痕部位保持清晰完整而且具备防刮碰的效果[3]。连续油管回压阀结构如图3 所示。

图3 连续油管回压阀结构

2.2.3 水平井卡堵水相关技术研究

（1）水平井采用化学模式进行堵水相关技术的研究

在通常状况下水平井修井相关工程技术人员一定会找出各种不同类型的出水原因，基于不同类不利因素应用各种不同种类的水平井注入调堵相关先进技术，一般情况下指的是分隔式灌注、精确定位灌注以及采用笼统形式进行灌注的3 种堵水技术。国内某省油田H1972 井水平井堵水是到目前为止国内进行的复杂井堵水施工作业的第一例项目工程案例，将堵水技术与调剖技术进行行之有效的合理结合。水平井修井相关工程技术人员在施工作业以后收到了非常明显的效果，有效期至少是215.5 d。

（2）水平井采用机械卡堵水式相关技术的研究

国内某省的大型油田CK2313H 井直径116.175 mm，尾部管体射孔完成，水平井修井相关工程技术人员射开井段的含水量增加导致原油产量在最短的时间内出现了非常快速的下降状况。水平井修井相关工程技术人员使用KLI314P 防止中途坐封实施快速封堵，桥塞最大安全额定下潜深度4 955.125 m，水平井修井相关工程技术人员经过相关试验数据得出试压是完全合格。水平井修井相关工程技术人员把这个先进技术使用在很多个口井。水平井修井相关工程技术人员68H井136.125 mm 机械桥塞水平段坐封将下层进行了行之有效的封闭，彻底解决了“易窜”的问题。水平井修井相关工程技术人员在最短的时间内使用KLI314P 裸眼封隔装置挤水泥混凝土堵水，结果显示成功。堵水管柱二维平面剖视图如图4 所示。

图4 堵水管柱二维平面剖视图

2.2.4 套损井大修先进技术研究

（1）套管补贴技术研究

在通常状况下最大的困难是水平井修井相关工程技术人员补贴工具怎样才能通过造斜井段的问题。水平井修井相关工程技术人员规划设计的水平井套管补贴装置一般是由多级三项同步液压油缸、连接杆装置、摆向装置、分流装置、拉杆环装置、挂钩以及座封卡爪等等零部件精密组成。因为每一级同步液压油缸的摆动幅度是2.125°，水平井修井相关工程技术人员完成了可以针对垂直区域套损部位实施补贴修复的工作。

（2）水平井进行错断套管进行大修相关技术的研究

在通常状况下水平井修井相关工程技术人员经常使用的水平井错断套管大修相关先进技术指的是快速取出水平段错断套管以及使用鱼顶部位置进行侧方钻二次下套管完井两个技术领域。

3 目前水平井修井工艺技术出现的问题

当前我国在水平井施工作业所采用的相关技术远远落后于钻井相关先进技术，这就导致水平井修井相关工程技术人员在后期施工作业过程中遇到的难度非常大，尤其是面对分支井与鱼骨井这些比较特殊的类型，我国目前并没有修井先例。现阶段我国水平井修井仍然处于初级起步阶段，比如：专用封隔装置、分支井井眼防护以及密封相关装置工具等等。水平井修井相关工程技术人员在一般情况下的修井施工作业周期是比较长的，而且相关解决方案的一次性成功率还是比较低的。现阶段我国水平井找水以及相关堵水工艺施工技术仍然处在开发起步的阶段，施工作业工艺的难度是非常大的，成功几率并不高，因此小井眼水平井修井的技术难度系数是非常大的，所以根据相关试验结果得出目前我国水平井修井相关技术还具有非常大的进步开发空间。

4 结束语

综上所述，现阶段我国水平井修井相关工艺技术仍处于发展进步的阶段，根据目前的实际状况水平井修井相关工程技术人员不能实现，比如：侧面钻探、打捞、钻孔、打磨、铣平面作业等等技术操作过程，基于这种不利状况就需要我国水平井修井相关工程技术人员进行全方位、大量、深入细致的专项研究与探索。现阶段国内水平井修井相关工程技术人员的职业素养及专业技术水平对比国外相关领域的专业技术人员仍有较大的差距，我们暂时没有非常专业的水平井施工作业队伍，也没有非常科学合理的水平井修井施工作业的标准技术操作指导规程。建议水平井修井相关工程技术人员周期性进行水平井修井相关先进工艺技术的专项深入研究，必须在最短的时间内做好水平井修井相关工程技术人员的技术培训工作。水平井修井工艺技术相关专家强烈建议必须在最短的时间内成立水平井修井专业维修团队，并培养一批水平井修井相关工程技术人员，为我国将来水平井修井工艺技术的发展进步打下坚实的基础。