水平井钻井技术难点及对策分析

发表时间:2021/4/28   来源:《工程管理前沿》2021年第3期   作者:姬忠民
[导读] 随着社会发展对油气资源实际需求量的不断增大,
        姬忠民
        渤海钻探第一钻井分公司 天津市滨海新区 300280
        摘要:随着社会发展对油气资源实际需求量的不断增大,我国在近年来的发展中对非常规油气资源展开了重点研究,尤其是在页岩气的开发中,对水平井的关注度逐渐增高。随着页岩气中水平井实际应用范围的不断拓宽,促进了实际开发效率的提升。水平井与普通直井之间有所差别,为促进泄油面积提高实际单井的产能,水平井需要保证井眼轨迹穿行在油层之中,同时能够保证水平段实际长度。水平井本身结构较为复杂,在施工中钻井技术的应用具有难点,为此需要对其进行深入的研究,制定应对策略,提高对质量效果的保证。
        关键词:水平井;钻井;技术难点;对策分析
1、水平井钻井技术概述
        水平井钻井技术是常规钻井技术的创新和发展,水平井虽然可以提升油气的质量,但是水平井在掘进的过程中存在一定的难度。水平井的关键在于井眼轨迹,只有符合了设计要求的井眼轨迹才能够使得水平井质量达到要求。水平井通常应用于低渗透地层以及垂直裂缝中,在浅层的油气开采中应用效果较好。水平井钻井技术中专用工具:低转速、大扭矩的马达,能够进行灵活控制的弯头,稳定器,扩孔器,加压器(给水加压)以及高效PDC钻头等。为了能够提升钻井效率,可控弯头和稳定器可以灵活活动,保证水平井的井眼轨迹符合设计的要求。随着水平钻进技术的发展,水平井钻井的优化设计、井眼轨迹控制、钻具的优化组合、钻井液以及钻头组合等都得到了很大的发展和进步。
2、水平井钻井技术难点
        2.1水平井井壁稳定性差
        水平井自身整体结构较为特殊,通常水平段长度较长,在泥页岩地层所体现出的特点为地层胶结效果较差、层理发育状态较好,膨胀性好。此外,水平井的深度较浅状态下,实际斜度较大且稳斜段的长度较长造成井壁不具备较强的稳定性。页岩气中水平井在钻井中需要保证水平状态,而钻井液流入地层裂缝,在岩石层理等地方存在会队岩石结构造成破坏,最终泥页岩遇水发生膨胀状态,导致岩石之间的裂隙扩大,稳定性逐渐降低。泥页岩有遇水膨胀的特点,导致在钻井中具有一定的难度,尤其是水平井长度较长的状态下,泥页岩在钻井液中浸泡时间过长,会发生井壁脱落或崩塌等情况,最终井径缩小、钻井液泄漏、钻头被卡等在施工中有异常状况的出现,严重情况会导致井喷事故的发生,在影响施工进度的同时造成安全风险。
        2.2套损严重
        水平井的井身结构具有一定的特殊性,导致在施工中有极大的可能会发生套损情况,在钻井过程中,一旦快完工发生套损情况,严重会导致井眼报废,特别是在水平井较长井段中所呈现出的效果最为明显,为此需要加强对其重视度,套损产生的原因较多,主要分为以下方面:(1)水平段受钻柱重力作用,进而套管之间具有较大的摩擦阻力,导致在钻井过程中套管发生损坏;(2)钻头进入与抽出过程以及划眼会损坏套管,钻具的整体结构将较为复杂,固井没有将套管居中,在钻进过程中时间过长会使得套管发生损坏;(3)套管材质和钻具材质具有一定差距;(4)钻井液属性与内容物会对套管发生腐蚀作用,导致套管发生损坏。
3、水平井钻井技术优化对策
        3.1提升轨迹控制精度
        在水平井把控井眼軌迹的过程中,具有较大的难度,以此通过以下措施的采取,实现对井眼轨迹的良好控制:(1)对造斜点进行合理的选择。造斜点在井眼轨迹的控制中具有较大的影响,对井段的选择应该以成岩性好且地层稳定为标准,确保造斜与井眼在钻井中的稳定性;(2)造斜的类型选择以圆弧形为主,有助于对造斜段在钻井中摩擦阻力的减小,避免套管发生磨损;(3)对钻具组合的使用进行合理的选择,有助于造斜的稳定性,实现对井眼轨迹的有效控制。


        3.1做好润滑防卡,保护井眼稳定
        在水平井的钻井中,针对井壁稳定性较差会有卡钻情况的出现问题,需要对钻井液实际性能加以改善,促进钻井液在实际使用中润滑效果的提升,提高对井壁的有效保护。通过以下措施的采取,实现对钻井液应用性能的良好改善目的:(1)提高钻井液在使用中的润滑度,降低摩擦阻力,在钻井液体系中适当加入一定的润滑剂,钻井液体系主要是由液体原油与固体塑料小球所组成。具有较好的润滑效果,实际应用中对卡钻的预防效果较好;(2)降低钻井液含砂量,钻井液中所含砂的占比较高会导致实际摩擦阻力增大,会有卡钻现象的出现。钻井液中砂量存在较多会导致钻井液中的滤饼过厚,对井眼的保护效果降低;(3)钻井液在使用中对性能的改善,对滤失量做到实际控制,把控泥饼的整体厚度,滤失量过大会导致泥饼过厚,造成井眼直径缩小,钻头进出井眼受到阻碍;(4)对钻井液使用时的密度进行合理的选择,保证井筒内部的内压力和地层压力持衡,实现对地层的良好保护,避免井漏等事故的发生;(5)在钻井液的使用中,适当对其使用一些添加剂,对性能进行良好改善,大分子包被剂的使用促进钻井液自身抑制性能的提升,避免钻井液所含水进入地层之中,导致井壁发生垮塌,降滤失剂可以避免钻井液发生极大的滤失量,避免地层中有水分子的进入,提高对井壁的实际保护作用。
        3.2套管保护措施
        在水平井的套损情况发生中,可以通过以下改善策略的实施,提高对套管的保护效果:(1)在钻杆中加装保护器。钻杆保护器的组成材料具有一定的特殊性,能够被固定在钻杆上,通过实现钻杆和套管之间的隔离,两者不会直接发生接触,降低其对套管的实际磨损度;(2)减磨接头在钻杆上的安装,通过实际安装应用,同样可以降低钻杆和套管之间发生直接接触,钻杆在钻井中能够降低对套管的实际损坏程度。
        3.3保持钻井施工范围的清洁度
        水平井当中有水平段和有斜度的段,当钻井施工到有斜度的阶段时,钻井的过程中会产生一些泥石的碎屑,这些碎屑是不能够存留在钻井施工环境当中的,需要进行及时的清理,如果没有进这些碎屑进行清理,使这些杂物留在井内,在后期进行油田开采的过程中,可能会使这些杂物进入到开采的石油当中,或者是注水的水溶液当中,影响油田采油的质量。因此,当进行有斜度的钻井部分时要及时将出现的碎屑清理掉,保证钻进施工范围的清洁度。
4、对未来油田水平技术的认识
        通过上文的探究与分析,我们可以对未来油田水平井技术做一个更为全面的认识,在未来的采用工程中水平及技术将会得到更加重要的发展,想要用最高效的的效率去做油田开发工程就要保证开采技术的成熟,只有将技术掌握成熟之后才会带来更高效率的工作,而根据现阶段的实际工程情况,以及上文对水平技术的未来发展探究来看,在未来的工程中最适用的技术就是水平井技术,而随着水平井技术的更实用性,还可以再从中发现更多的问题,从而得以解决,能够将水平井技术进一步的进行完善,在完善过程中将技术变得更加成熟,从而得以稳定运用。
结语:综上所述,在当前水平井钻井技术工作的实施中,受作业内容影响,在整体施工中具有较大的难度,在多方面均有所体现,为促进水平井钻井技术的更好提升,保证水平井钻井技术实施质量,提高施工效率,需要对其技术应用中存在的问题进行针对性分析,制定具体的实施策略,对钻井作业实施中所使用的钻井液、钻井工具加以优化,避免施工磨损等,提高施工精准度。
参考文献:
        [1]刘迎春.水平井钻井技术难点及对策分析[J].西部探矿工程,2019,31(04):75-77.
        [2]李超,刘伟,刘爱国.长水平段水平井钻井技术难点及解决对策[J].化工设计通讯,2018,44(10):234.
        [3]李学明,高辉虎.长水平段水平井钻井技术难点分析及对策[J].石化技术,2018,25(10):312.
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