水平井钻井技术难点及对策

王淼

中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井技术服务公司 辽宁盘锦 124010

伴随着水平井技术逐步的应用到页岩气的开采领域中，全面的提升开采施工效率，但是水平井与普通的直井存在着明显的差异，为了可以更好的增大泄油面积来提高产能，水平井井眼轨迹需要在油层中穿过，并且具备比较长的水平段不足，因为井身部分具备一定的特殊性，所以钻井施工存在比较多的难点，在实践中要进行系统的总结与分析，制定出有效的技术处理措施，全面提升水平井的成功率[1]。

1 水平井钻井技术难点

1.1 水平井井壁稳定性差

水平井井身非常的特殊，一般会存在有非常长的水平段的部分，在泥页岩的结构中，地层胶结层、层理发育性良好，再加上一些深度较小的水平井结构，斜度会相对较大、稳斜部分比较长，所以整个井壁的稳定性非常差。页岩气水平井在开采施工环节，钻井液会直接通过地层进入到裂缝、岩石层理中，严重损坏岩石形态，造成泥页岩在雨水之后发生了较大的膨胀问题，进而使得裂隙发育变大，稳定性下降。因为泥页岩容易出现膨胀变大的情况，会导致钻井施工难度比较高，尤其是水平段部分，泥页岩会处于钻井液内，长期的浸泡作用之下使得内部结构出现脱落、崩塌的问题，进而导致缩径、井液流失、卡钻等问题的存在，严重者会引发井喷事故的发生，会给钻井施工安全性产生不利的影响[2]。

1.2 井眼轨迹难以精确控制

（1）因为泥页岩的稳定性相对较差，雨水膨胀比较严重，进而使得井壁坍塌的问题出现，导致了水平井部分的井径增大，井眼会呈现出不规则的形式，影响钻井质量控制。

（2）浅水平井因为其造斜点相对来说较浅，会导致造斜段与稳斜段的施工难度更高[3]。

（3）因为井壁稳定性较差，所以容易存在井漏或者坍塌的问题出现，影响井眼准确性。

（4）在正式进入水平段之前，定向工具的放置会存在较高的难度。

（5）水平井井壁稳定性非常差，井眼呈现出不规则的布置方式，钻柱扭矩变化较为严重，导致钻具控制难度过高、钻头无法有序的调节，最终影响钻井施工效果。

（6）页岩汽水平井进入到开采后期阶段，极易导致压裂的问题，为了能够有效的消除该现象，就需要在钻井水平段延伸出直接通向垂直与地层的最大应力方向上，井眼轨迹无法准确的控制。

1.3 钻进施工环节存在摩擦阻力大、扭矩大的问题

水平井井身内部构造具备较高的复杂性，因为水平段部分的存在，导致了钻柱受到重力的影响后与井壁存在过大的摩擦，钻进施工环节就会出现摩阻力、扭矩都比较大的情况。同时，由于该井水平段部分长度较长，产生的岩屑无法快速的被钻井液带出，就会导致井内出现岩屑床的问题，进而导致钻进施工环节摩擦阻力变大。因为泥页岩雨水之后膨胀，会出现缩径的问题，进而出现卡钻的问题，导致钻具提升与下方都比较困难，钻进阻力会大幅的增加。最后，因为摩阻力、扭矩的增大，会导致钻进施工速度下降，还会导致安全性无法保证，其具体为如下两个方面：①起钻负荷过大，下入到井内是应力较大。②定向滑动钻环节，无法精确判定钻头操作中的实际钻进压力。在摩阻力、扭矩都非常大的情况下，会造成钻柱轴向压力超出规定的范围，进而导致钻杆损坏，造成事故的发生[4]。

2 技术对策

2.1 提升轨迹控制精度

对于水平井经验轨迹无法准确控制的问题，需要采取下面措施来保证其精确度达到要求：①合理选择造斜点。造斜点的影响是比较直接的，所以一般都会选择在成岩性比较好且稳定性高的井段中，选择合适的钻具类型，保证造斜、加压部分的质量合格；②选择圆弧形造斜类型，可以降低摩擦作用，避免套管磨损严重的情况出现；③选择合适的钻具组合类型，可以提高经验轨迹质量；④钻进环节应该选择使用复合钻近与滑动钻进交替的方式进行，同时需要保证钻进施工环节少滑动钻具、多旋转钻具，而调整的幅度需要加强控制，不能超出规定范围，从而可以使得井眼更加的规则；⑤选择合适随钻测量工具，要随时的了解钻进施工状态，确定钻具与地层岩性之间的联系，确保井眼轨迹符合要求。

2.2 降低钻柱摩擦阻力和扭矩

为了能够有效的确保钻进过程中摩阻力与扭矩都能够达到要求，可以采用斜坡钻杆的方式。造斜井段上，需要应用柔性斜坡钻杆的方式，可以缓解其摩擦过大的清理。同时要选择最佳的钻具结构形式，采取合理的组合方式，以有效的降低摩擦阻力，提高钻压，从根本上消除卡钻的问题。最后需要提升钻井液的性能，使其具备较高的润滑性与携岩能力，提高钻进施工效果。

2.3 净化井眼，避免形成岩屑床

对于水平井钻进施工环节所容易存在的岩屑床问题，通过如下措施来处理：①选择高性能的钻井液，并且需要及时进行高分子聚合物材料的补充，保证其携岩能力达到使用的需要；②适当的增加钻井液的排量，可以更好的保证岩屑及时排出，但是要严格控制其速度，确保不会超出合理的范围；③钻进施工环节，需要充分考虑到岩屑床的设计情况，然后按照实际需要来进行划眼、起下钻等方式来进行井眼净化处理[5]。

3 结语

水平井的钻井施工环节，还存在着很高的难度，容易出现钻进施工质量无法保证的情况。基于此，需要严格的控制水平井钻井环节，加强各个环节的管理控制，提升钻井液的性能，保证其润滑性与携岩能力达标，提高钻井施工质量水平。