水平井定向井钻井提速技术措施

水平井定向井钻井提速技术措施

孙伟佳

中石化胜利石油工程有限公司海洋钻井公司   山东省东营市   257000

摘要：传统石油钻井施工作业，大多需要通过组织开采要求和确定施工作业方案完成，为避免出现投入高、时效低等缺点，相关单位应基于投入成本，从方案探讨和开发中总结对石油开采的有利条件，这相比传统的石油开采方法而言，基于成本要素以及工艺技术，探讨钻井深度与设备使用效率之间的关系，更能满足各企业单位对高标准作业、安全开采的需求。按照不同的工艺技术，以及石油开采中所需投入的成本，可将工艺技术的研究主要分为坍塌问题避免、开采效率提升这两段流程。这就需要以产生的成本投入量为基准，确定钻井开采方案的同时，对钻井设备、工程参数进行优化，以人为控制和方案管理的方式，确保石油开采的过程稳定。

关键词：水平井；定向井；钻井提速技术

引言

随着老油田油气开发到后期,各钻探公司在施工难度上都在不断创造新的记录,在胜利海上施工中采用的旋转导向工具多为进口工具,且数量有限,市场供不应求,导致旋转导向工具紧缺。为防止延误生产,采用常规钻井施工。常规施工井占比相应增加,但常规导向施工钻井周期较长,机械钻速低,常规导向施工如何提高机械钻速、缩短周期是加快油气开发的重要手段之一。

1定向井钻井工艺技术概述

与其他钻井工艺技术相比，定向井钻井工艺技术不仅可以提升油气资源开采效率，而且针对结构特殊的地质，定向钻井工艺技术可以有效降低特殊地质结构对开采效率的影响，降低开采成本，提升钻井流程的合理性，并且也可给予钻井工作更有效的安全保障，提升钻井企业开采效率与经济效益。与此同时，随着我国油气资源开采的不断扩大，当前定向井钻井工艺技术的应用已经十分普遍，并且可在处于开采后期的油田得到有效应用，使剩余油气资源得到有效开采，进一步发挥处于开采后期油田的价值，降低钻井成本，属于一种节能降耗的钻井工艺技术。

2水平井钻井提速技术应用

2.1井眼轨道优化设计技术

井眼轨道优化设计在水平钻井过程中具有十分重要的作用，首先需要将地质实际情况作为依据，并对钻井投入情况予以考虑，针对靶前距、造斜点、造斜率等参数进行合理设计；其次，需要充分考虑实际情况实施地质设计，确保设计的科学性、合理性，在井眼轨道设计工作中，需要对钻井液体系、摩阻大小、钻具重量等因素进行分析；最后，对相邻井眼情况予以充分考虑，从而进一步优化各项设计参数。

2.2水平井垂向位置优化

水平井垂向位置优化就是对水平井的井底深度，端点垂深，靶点垂深，水平段海拔高度等参数的优化选择，找出最合理的靶点垂深和最短的井深长度。在做水平井的垂向优化时，应充分考虑油层有效厚度和夹层情况。对于构造油藏，水平段应选在油藏的中上部或油藏的顶部；而对于边底水不发育的岩性油藏来说，水平段最好选择在油藏的中上部，这样即可保证水平井段在油层中顺利穿行，又可为后期的储层改造提供便利。

2.3采用助推套管有效传递推理和扭矩

针对水平定向钻井实施导向孔施工过程中，钻杆韧性有限，在钻机推力超过20t以后会造成钻杆产生弯曲，尤其在超过1200m的长度以后弯曲现象最为明显，这种现象会直接影响到钻机推力向钻头方向的传递，从而进度受到影响。为了向最前端钻头、扩孔器等位置有效传递导向孔和正向扩孔的推力和扭矩，需要选择一定规格的套管夯入到两侧软土层中，实现钻杆和软地层之间的隔离，从而避免由于地层承载力不足而造成钻杆发生严重的弯曲现象，并且避免钻杆在承受较大推力时发生折断现象。

2.4水平井方位优化

水平井方位优化是对水平段方位的确定与优化，水平段方位优化应考虑多方面的因素，就胜利油田而言，沙河街组的油藏因其油层物性好，含油丰度高，油水分异明显，边底水活跃，因此，开发沙河街组的水平井其方位应平行于构造等高线，且由构造的高部位向低部位延伸。

3水平井定向井钻井提速技术措施

3.1利用钻柱力学以及井眼仿真设计

利用计算机强大的算力支持，可将仿真软件安装在计算机中，并利用仿真软件对井下钻柱力学的表现方式进行仿真设计，构建科学的力学模型，有助于提升大斜度定向井钻井工作的合理性，确保定向井钻井工作可以有序开展。此外，在定向井钻井仿真软件的帮助下，工程人员可直接在计算机中对不同施工方案进行模拟，从中选择出最合理的定向井钻井工艺技术方案。与此同时，钻井工具的屈服特性好坏，将直接影响钻井工作的工作状态，所以可借助三轴应力法，对钻井工具的抗拉强度进行验算，确保钻头在旋转时，其轴向载荷不会超过弯曲临界荷载。与此同时，在钻井过程中，要对井眼的清洁状态进行监测，利用计算机构建井眼模型，计算出井眼的清洁状态对后续钻进工作的影响程度。如果井眼清洁状态不达标，将会产生卡钻问题，影响钻井效率与质量。因此，在钻井作业时，应针对地质特点严控控制钻进速度，做好井眼清洁工作，密切监测井眼清洁状态，保证后续工作可以顺利进行。

3.2举升工艺参数的确定

在保证油井产量以及安全生产的前提下，优选出理想的抽汲参数及杆管泵组合，总的指导原则是长冲程、慢冲次、小泵径和低能耗。（1）根据理论测算并结合压后放喷、排液求产等数据，综合标定水平井初期日产量。（2）根据地层压力、流动压、饱和压力等参数确定动液面及泵挂深度。（3）充分考虑开发初、中、后期的产液能力选择经济实用的抽油泵。（4）在产量、泵径、泵挂已知的情况下，利用抽油参数优化软件，优选出最佳的油杆组合。（5）综合考虑抽油杆自重、液柱重量、杆管磨阻、泵挂深度等因素最后确定抽油机型号和与之配套的电机。

3.3做好各项管理工作

在实际开展油气开采工作中，需要对各个环节的管理工作予以重视并加强，充分协调各个部门之间的工作。首先，针对人力资源配置工作予以强化，结合定员编制要求，对工作人员进行合理分配，并对各个部门、相关各项设备等方面配置情况进行全面核实；其次，各个部门要充分发挥自身监管职能，高效率处理好施工中产生的各项问题，保证顺利实施量化工作；再者，针对各种施工机械设备，严格开展维修和养护工作，避免机械设备在施工过程中出现故障，从而避免由于设备问题而延长施工的周期。

3.4优化定向井钻井井眼轨迹控制措施

在钻井过程中，常规钻井区段与垂直段井区拥有近乎一致的井眼轨迹。但是，对于垂直段井区而言，如果垂直段井区井眼轨迹控制不当，不仅会加快钻头磨损程度，而且也会影响后续开采作业的安全开展。因此，为了严格控制垂直段井区的井眼轨迹，应在作业前针对垂直段井区的特点，合理选择钻头型号，确保钻头性能符合后续施工要求。在确定井眼位置后，应对钻井区域地质情况进行勘测，如果钻井区域的油气含水量高，则要注意避开此类位置，否则将会影响钻井质量。

结束语

目前制约胜利油田海上深井进一步提速的因素有地层高温、高压、岩性高压实等，应用的提速工具需满足井下复杂环境的要求，国内成熟的仪器、工具较少，大扭矩螺杆钻具的输出功率、寿命、可靠性都还有待进一步提高。

参考文献

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