水平井钻井技术在石油开发中的应用

＊于海超

（延长油田股份有限公司志丹采油厂 陕西 717500）

引言

近年来石油企业的不断的发展，为国家社会经济发展提供了丰富的石油资源。但除此之外，由于煤炭资源经过长期开采，导致油田产量逐渐减少，而且石油开采对生态环境的影响问题也逐渐凸显出来。为合理应对这一问题，石油公司在石油开发中采用新的钻井技术，提高油田的石油生产能力，减少对周边生态环境的影响。其中，水平井钻井技术在石油开发中应用广泛，但仍需对其存在的不足之处进行完善和改进，使其更加的完善、具有科学化，促使石油资源的增产以及生态环境的健康。

1.水平井钻井技术的概念和优势

(1)水平井钻井技术的概念

水平井是指在目标地层中能保持一定长度的井段，井段水平井斜角一般控制在90°以内。水平井钻井技术是基于定向钻井技术的基本发展。在石油开采的整个过程中，操作麻花钻，保证麻花钻能沿白边充填液的方向运行，从而提高石油开采效率。

(2)水平井钻井技术的优点

水平井钻井技术有着突出性优势。充分融合了定向钻井技术及垂直钻井技术这两者的优势，具有其他钻井技术所不具备的优点。

①水平井钻井技术应用水平井法，传统的钻井技术是几口井的组合。水平井钻井技术，可以将钻井效率提高到一定程度，并且可以避开周边区域。避免对自然环境造成破坏。

②水平井钻探技术基于白边充填液特性分析，可辅助工作人员分析白边充填液特性，可采集大量物料在整个钻孔过程中。

③在整个钻井过程中，宜采用我国双层陡白边充填液。

④我国有大型薄白缘充填液。在整个开采过程中，水平井钻井技术上完成了薄白边充填液的高效提取，石油生产制造效率稳步提高。

⑤水平井钻井技术可应用于垂直缝隙较大的条件，广泛应用于低渗透油水平藏，降低采油成本。

2.在石油开发中的钻井技术

(1)欠平衡钻井技术

欠平衡钻井技术是油田开发中比较传统的一种钻井技术。欠平衡钻井技术有很多优点，也有很多缺点。优点是用于油田开采时，可以合理提高油田产量，油水平田效率高，可完成油田、矿山工作的实时监控系统。当油水平田出现问题时，它可以立即提醒，方便油田开挖施工队进行处理，保障油田开挖工程建设的顺利开展。此外，欠平衡钻井技术可以改善油水平田开采压差卡滞问题，保证石油开发的安全系数。欠平衡钻井关键技术的缺点是适用范围很小。一些经营规模大、产量大、多样化强的油田不能采用这种钻井技术，而且关键技术成本高，施工难度系数很大。

(2)水平钻井技术

在石油开发中对于水平井钻井技术的使用频率是非常高的，这一技术种类繁多，防水套管钻井技术就是其中之一。防水套管钻井技术工程施工阶段相对简单，适用于剩余油。稳定的油水平田开采工程项目越来越多，采用防水套管钻井技术可以合理处理油水平田开采中较为常见的卡钻和井喷问题，从而保证采油的可靠性和安全系数。在防水套管钻井关键技术的全过程中必须对防水套管进行严格的操作，以防止油水平田开采全过程中防水套管的泄漏。

(3)开发新的油气藏，提高油田的采收率

上世纪末，国际石油产业的发展进入瓶颈期，石油资源逐步减少，主产油国也逐步跨入开采中后期，其开采量逐步减少，但全球对于石油的需求量却逐步增加，油价随之攀升。结合这一现实问题，世界各大石油能源公司逐步加大创新研究力度，对原油的采收率等越来越关注。立足于信息化智能化技术的基础上，又逐步开发出新的钻井技术。

3.水平井钻井技术存在的问题

(1)地质因素

地质构造复杂性较高，很难掌握各个地质环境。所以，钻井难度的大小也在一定程度上取决于地质环境。在石油开采过程中，倘若开采的地段地质环境复杂，就会导致整个钻井速度比较缓慢。除此之外，在施工过程中，往往会选择使用大钻孔，由此会使钻井速度得到大幅提升。

(2)设备因素

现如今，之前所用的机械设备麻花钻已经告一段落，在开采过程中经常会遇到设备故障等问题，进而导致钻井施工不得不停止整顿。

(3)稳定因素

假设井筒弯曲程度比较大，钻柱的刚度就会相对较高。现阶段我国使用的钻柱可靠性比较低，在钻孔过程中经常出现麻花钻脱离正常运动轨迹的现象。

(4)井眼清理的重要性

一般来讲，钻井人员更关注的是钻井速度的快慢，缺乏对井眼清理重要性的认识。将井眼清理干净，对于降低钻柱的滑动摩擦有着重要意义。

(5)泥浆因素

如果砂浆的相对密度过大或过小，都会阻碍钻孔工作，危及钻孔的高效率。相对密度太大，容易膨胀模具，相对密度太小，容易产生反力，伤害钻柱。

另外，水平井钻井技术在实际应用中也会存在一定的问题，比如以下几点实际问题：①套管深入井下距离较短。在采用水平井钻井技术进行石油开发时，主要是利用套管深入井下开展开采作业，但是由于水平井结构复杂，并不是所有的水平井下都维持竖直或者水平的状态，因此将套管深入到井下过程中，如果井内结构较为倾斜，就会导致油井侧壁与套管距离太近，从而导致套管与井壁接触，在受到井壁压力后，还会产生一定的阻力，进而导致套管难以深入的井下，无法达到预设的深度，从而影响井下石油开采的稳定性与安全性；②固井施工稳定性比较差，对于一些长度较长的井下施工中也可以采用水平井钻井技术，但是在固定环节的施工中，一般对于水泥浆的性能要求比较严格，从而保证水泥石与水平井壁的凝结效果。但是如果水平井的井眼轨迹在油气层凝析的环节中水泥石受到破坏，那么便会导致水泥浆收缩等问题，从而对固井施工造成影响，不利于稳定施工；③在石油开发中运用水平井钻井技术也会存在水泥凝结效果不佳的现象，水平井钻井技术的应用也要将适量的原油计入到泥浆状，有效地降低井壁和套管之间的摩擦力，但是这样还会导致水泥凝固后之间存留缝隙，同时对水泥结构的稳定性造成影响，无法使水泥凝结达到预期效果，同时凝结后机构强度也会发生变化，在进行油田开采施工时，套管冲击比较大，对水泥结构造成的压力也比较严重，所以还会引发水泥结构断裂的问题。

4.石油开发中应用水平井钻井技术的措施

(1)下套管施工

在处理矿井内压差坍塌、卡滞问题时，会出现摩擦或机械设备问题。所以，防水套管工程的整个施工需要充分结合现实条件来循序渐进地开展。除此之外，真正做好对机器设备净重做好维持以及管理，特别是对力量管理方法全过程的专业分析。综合新建项目整体破损率，采取措施，确保摩擦阻力防水套管管理办法的实际效果得到落实。在具体应用的整个过程中，除科学对顶部驱动技术加以应用外，还需要对循环系统压井液的操作流程进行优化，完成工程建设管理中新项目的领先解决方案和新项目升级。当专业技术人员用顶推技术时，他们可以建立辅助工程建设模块的管理方法和操作，以确保项目的顺利和高效建设。

(2)剖面设计

在水平井模型设计方案制定阶段，需要对半维护进行分析。半维护可分为长半维护、中半维护和短半维护。目前，最常见的是长半维护和短半维护。中途采用曲壳驱动力法，避免矿山施工现场的滑动摩擦，降低施工现场各种安全隐患的风险。在具体项目建设的整个过程中，应选择无线网络跟踪技术，能够控制井的运动轨迹，避免拉力过大的问题。

(3)水平井钻井技术的控制工作

对于水平井钻探关键技术而言，其重中之重是确保关键技术的质量和实际效果，需要做好工程建设的操作。首先，当钻井到倾角环节时，根据斜视角度的大小选择合适的钻具，在坡度较小的情况下使用一般的无磁钻杆。如果倾斜视角太大，也没关系。需要改用无碳耐压钻井工具进行钻井工程施工，保证钻井视角准确。其次，在钻探工程的施工中，要使用优良的建筑科学和机械设备，对钻探全过程的实际效果进行测量和检测，在有效范围内操纵力的效果。最后，在进行水平井钻探施工时，影响施工质量和效率的首要条件是施工期间的摩擦。如果水平井水平位置之间的距离较大，则应使用专用工具来减少滑动摩擦。采取解决方案，防止过大的滑动摩擦影响工程建设的顺利发展，从而提高工程建设的安全系数和可靠性。

(4)合理地控制好钻井空间范围

在具体工作情况下，相关人员会提前对矿山的真实空间布局和总体规划进行有效的预测分析，并在施工的全过程中适当利用。项目采用水平井钻井技术，有效操纵钻井室内空间，本次技术应用基本上是根据预先设计好的工程建设方案进行，再通过技术和专业测量设备的有效应用，对矿井具体室内空间进行实际确定。这些工序实施后，然后进行具体的工程建设。在具体工作情况下，相关人员应对工作全过程中产生的各种数据和信息进行即时检测，确保钻孔室内空间的范围和结构完整。符合预计的规划规格。此外，相关工作人员还需要高度重视对水平井液位及其部分偏斜的监督，以更好地保证室内空间类别的数据和信息的可信量。设置得规范。按照这种方法，可以在更大程度上保证施工的整体质量及其安全要素，使钻孔工作能够一次性顺利完成，杜绝因为空间范围出现问题而进行相关修整工作的情况发生。

(5)要对钻柱进行强度管理

确保新建水平井工程安全系数，严格监测钻柱抗压强度，完成斜结构使用的总体目标和主要参数。从源头上保持新项目管理方法和应用层次达成一致。为增强钻井设备管理方法所发挥的实际作用，需要将扭矩与摩擦力予以进一步减小，当水平段距离较长时，需要选择专用工具以达到减少摩擦力的目的。进一步保障摩擦阻力以及实际应用效果达到最佳状态，除此之外，也可以使钻井设备安全事故率得到进一步降低，确保处理水平及应用机制达到最佳状态。

(6)井身轨迹控制

在水平井钻井技术的应用中，还要做好井身轨迹的有效控制，首先要全面分析井身轨迹受到影响的主要原因，同时做好良好的控制效果，通过合理地运用综合分析技术、井身轨迹测量技术以及井底预测技术等多种控制手段，实现良好的井身轨迹控制效果。对于井身轨迹的控制工作来说，一般包括两个方向的内容：首先，需要对直井区域的井身轨迹进行有效控制，通过直井井身轨迹控制能够有效避免出现轨迹偏移的问题，同时在控制过程中要尽量保持井身垂直状态。其次还要做好造斜段的井身轨迹控制工作，在针对这个阶段的轨迹控制中，主要采用以下几种技术进行轨迹控制：①在该区域的井身轨迹控制在可以采用轨迹跟踪和预测技术，对于造斜井段的施工过程中，可以通过轨迹跟踪预测技术来判断井斜的方法，同时了解预测结果和实际情况的差异，从而为轨迹控制提供依据；②采用随钻测量仪对造斜井段井身轨迹控制，首先要结合实际情况科学的选择随钻测量仪，还要合理地运用控制方法，一般可以运用MWD无线随钻测量仪器，对井眼的轨迹开展有效测量，从而有效提高轨迹控制水平；③采用导向钻井技术也可以提高造斜井段的井身轨迹控制效果，在实际应用中要结合实际情况，合理地选择转盘钻，和定向造斜井交替部位进行井身轨迹调整与控制，从而符合实际要求，而且这种方法也能够保障钻井安全。

(7)做好钻井施工区域的清洁工作

对于水平井钻井技术的施工中，一般会包括水平段与造斜段，而在开展水平将的造斜段钻井施工过程中，经常会在钻井作业环境中产生大量的泥水等杂物，这些杂物如果没有得到及时的清理，就会导致杂物留存在境内，进而对后去的井下开采作业产生严重的影响。所以，为了保障后期井下石油开采作业的有序开展，必须要重视水平钻井施工过程中产生的杂物处理工作，及时清除钻井施工周围的碎屑，尤其是在造斜段的钻井施工中要格外重视。由于造斜井段钻井施工中产生的碎屑没有及时清理会进入到开采的石油中，又或者会进入到开采中的注水环节中，进而对开采出来的油品质量产生影响。所以，在清洁工作开展中，要保障造斜井钻井段的施工时，及时做好清洁工作，保障钻井施工区域清洁，以此为后续的石油开采提供支持。

5.水平井钻井技术在石油开发中的应用效果

对于一些特殊的油田中采用水平井钻井技术能够起到良好的应用效果，比如丰低、油层薄的油田以及裂缝油藏、抽油油藏和低渗透率油层中，通过水平井钻井技术的应用，可以有效解决以往石油开采中难度较大的问题，有效提高单井的石油开采量，同时也有效提升了石油开采效率。目前，我国水平井钻井技术在石油开发中的应用越来越广泛，相关技术的应用也越来越成熟，同时各地区的油气井都实现了水平井钻井技术的应用，国外采用水平井钻井技术施工每年大约会开展2000口井施工，而我国采用水平井钻井技术已经超过了200口，提高了石油产量的5倍以上，而且水平井钻井技术可以对多种油藏的开发提供帮助，同时在石油开采中可以展现出良好的应用效果。

6.结束语

综上所述，水平钻井技术在我国虽然取得了较大的发展，但仍存在明显的不足。因此，需要不断改进钻井设备和技术，努力提高设备的整体综合性能，以有效适应未来不同的钻井环境。提高建设质量和速度，使油田增收增产。随着技术的持续进步，积攒各种作业氛围的油田开采经验，将有效加快我国油田开发技术的提升，有利于水平井的开发。