水平井钻井提速工艺技术的优化与应用分析

摘要：开发油气资源期间，由于地形、地质、环境等外部因素的影响，常常会导致传统钻井作业出现慢井现象，对石油资源开采的顺利进行产生直接影响。而合理应用水平井钻井提速技术可以有效解决多种复杂性问题，降低井控难度、同时也可以选择更合适的钻井工具、科学设置钻井参数、详细了解开采区域的实际情况，为油气资源的顺利开采奠定基础。

关键词：水平井；钻井提速；工艺技术；应用分析

1.水平井钻井存在的问题

1.1井壁稳定性问题

（1）水平井防塌作业难度较大，通常情况大斜度井段、水平段的上井壁更容易出现岩层支撑失稳的情况，还有较薄的易塌地层需要作业很长的井段，在此期间会增加易塌地层的暴露面积大小，再加上反复定向调整井斜方位，多种因素的集合其出现井壁垮塌的可能性更大。（2）容易发生水敏性垮塌情况，由于下部地层泥岩的水敏性相对较强，在遇水化解之后就会变成片的形状，该形状在常规的井中不明显，若遇到塌层正处于大斜度井段，可能需要钻遇几米甚至几十米长度，此时坍塌的问题更为明显。（3）钻具磕碰井壁出现落物，水平段即使不钻遇泥岩，在起下钻的时候也会在井眼轨迹不圆滑的位置出现磕碰的问题，出现落物的可能性就非常大。

1.2井漏问题

（1）区域性漏失现象，在组砂层空隙发育的位置发生井漏的可能性会非常大，这属于区域性漏失现象，该气田钻常规井基本上都出现过不同程度的漏失情况，因此发生漏失的可能性直线上升，且预防作业的开展也有一定的难度。（2）漏失产生的危害较为明显，水平井施工期间可能会发生严重的漏失现象，随后给下部定向段与水平段钻井液的优化带来难度。（3）选择的钻井液与油井实际情况不相符，因为水平井施工期间对钻井液质量、性能要求较为严格，一旦发生漏失就会增加开采作业的成本资金投入。

1.3技术方面

（1）因为地层松软的原因，无法确定工具的具体造斜率，此时就会严格要求井眼轨迹控制以及适当调整井身剖面。（2）水平井井浅也会出现造斜率高且直井段段等因素发生测井不顺利的问题。（3）选择钻井液的难度系数大，在选择钻井液的时候还要对携岩的情况进行综合性、润滑储层保护进行综合性考虑。（4）为了更好的满足采油压裂和油气层保护等要求，将水平段套管放在中间位置，对固井完井有非常高的要求。（5）为了降低企业成本资金的投入，需要适当减少技术套管的下入，以此就会增价水平井钻井阻力。

2.水平井钻井提速工艺技术的应用

2.1优化造斜段和水平段的钻头

作业期间，需要结合实地情况，采用抗研磨性强的钻头，比如可以选择复合片后倾角较小、刀翼数量较多、复合片尺寸较小以及布齿密度高的钻头，这样可以有效解决PDC钻头定向钻井时的工作面不稳定、托压现象以及易粘卡的问题。通过对PDC钻头的结构和长度进行优化，设计出更加适合现场作业的PDC钻头，最大限度保证滑动工具具备稳定性、轨迹控制主动性，避免由于钻头因素导致井眼轨迹要求形成的起下钻，实现有效提高水平井钻速的目的。

2.2合理应用助推套管、优化泥浆配方

在开展水平定向钻井导向孔作业期间，钻杆的韧性也会影响到作业的开展情况，若钻机的推力大于50吨，可能会致使钻头推力无法正常传递到钻头出现钻进缓慢的现象。因此，想要保证导向孔扭矩可以传递到钻头上，施工人员可以采用套管埋于两侧的软地层，从而将软地层和钻杆处于分离状态。减小钻杆受地层承载力的影响，确保推力可以通过钻杆进行顺利传递。钻杆弯曲程度要尽量控制控制在最小范围。还要将钻杆弯曲出现的频率控制好。

2.3优化井眼轨迹

（1）按照不同定向井钻井目标，合理设计定向井井身剖面。（2）明确地面条件限制也是确定定向井井位与丛式井位置的重要参考资料。（3）优化靶前位移和造斜率，水平井靶前位移的长短对造斜井段现场施工难度有直接的影响，若靶前位移相对较长且造斜率不高，水平井斜井段过长的可能性会非常大，定会增加钻井的成本资金投入。靶前位移相对较短且造斜率高也可能会导致斜井段滑动钻井时间过长，无意中增加PDC钻头磨损程度以及井眼轨迹控制难度。如果工具的实际造斜率无法与设计的造斜率相符，需要更换更大弯度的螺杆提高工具造斜率、用上翘的方式优化井眼轨迹实现，只是需要注意这两种操作方式会导致井眼曲率不断变大，增加井眼的摩擦阻力，疲劳与弯曲出现的几率大大增加，同时施工的难度也随之增加。

2.4预防井喷

根据设计人员的设计方案安装封井器设备，但是需要按照标准进行试压操作，在实验达到相关要求以及标准之后才可以钻井作业。套管时要注意与设计要求相一致，尽量少留口袋确保封固质量可以达到预期要求。还需要对其他探井进行DC指数检测，若地层压力指数异常要及时停钻，并且向上级主管部门汇报，避免问题扩大化带来不必要的麻烦。其次，在进行钻井作业之前需要对井筒周围注水井动态进行全面掌握，根据要求停止注水，参考注水井井口压力数值，对注水层、揭油层钻井液的质量和性能进行优化。保证放喷工具的齐全性，并将其放置于拿取方面的位置。当油层钻开以后起钻前还要精细化观察测后效，对油气上窜的速度数值进行详细计算，使起下钻过程井口位置不会发现溢流现象。过程中如发生抽吸后不能继续进行启动操作，要将钻具下放到其他通用井段中。通过排量循环操作，当排量抽吸现象完成后，再进行起钻作业。在对空井设备进行检查时，必须要重视钻具下放套管鞋位置，在用环空的方式充满钻井液并，预留专人对井口变化进行观察汇报。在完井电测之前，还要对油气上窜速度进行测量，确保电测、起钻、下钻全过程具备安全性，若需要可以考虑采取认为控制电测的方式进行管理。下套管之前还要换装、套管尺寸相符的防喷器闸板芯子。发现溢流情况严重引发的井涌情况，要当机立断控制井口，杜绝问题的扩大化发展。

2.5应用水力振荡器

应用水力振荡器可以快速钻压进行传递，由于定向钻井、滑动钻井会受轴向水力振荡发生器的影响，有效降低在钻井时可能出现的粘卡以及托压的几率，还可以有效减少脱压问题导致反扭矩过大，出现工具面失控的几率。水力振荡器的合理应用可以提升钻井效率。减少钻井时长，轴向水力振荡器具备着降低摩擦与改善钻压传递的作用。水力振荡器和MWD出现兼容，水力振荡器所产生的压力不会对MWD工具信号传播产生任何影响，还能有效降低横向振动以及扭矩波动的显性，也不需要规定位置。最后，钻头的匹配性也非常理想，因为水力振荡器安装位置略远，因此在使用期间并不会产生其他影响，水力震荡器在使用期间既可以和牙轮钻头组合，也可以和PDC钻头搭配。

2.6优选螺杆动力钻具

当高压流体进入螺杆动力工具后，流体会迫使旁通阀活塞下行且密封旁通阀筛孔，使转矩出现变形形成高压密闭环境，液体会在定子和转子组合的操作下，形成连续的密封腔，以此带动转子转动，起到钻头旋转的目的。螺杆动力钻具属于正排量动力钻具类型，该钻具和钻压、泵压、排量都有直接的关联。在排量达到一定程度以后，螺杆动力钻具的压力降就会随着钻头负荷的增加呈现出增加的趋势，此时工作人员通过观察泵压数值的变化情况可以掌握钻头的工作状态是否正常。通常单线螺杆动力钻具的工作效率可以提升到百分之九十左右，定向井钻井作业期间，将井斜产生的磨阻力因素作为考虑因素，通常上部钻具不会出现转动，送钻的时候可能会出现钻具和井壁之间形成摩擦，需要从上下活动钻具情况计算摩擦阻力的大小，将指重表中的参数减去摩擦阻力数值，就可得到准确的钻压数值，通过该数值的计算，工作人员也可以选择最合适的作业方案。

3.结语

利用水平井提速技术可以明显缩短钻井的周期、降低钻井施工成本、确保钻井施工安全性，只是在开采作业期间需要注意该技术的正确应用，另外为了保证将提速技术的优势充分发挥出来，需要结合工程的实地情况并且在作业中总结经验，也为钻井作业的顺利开展夯实基础、提高企业的经济利益。

参考文献

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