水平井的水平段施工难点及相应的措施.docx

和普通定向井钻井施工相比，水平井钻井作业有一定的难度,特别是小井眼水平井,由于钻具尺寸小、柔性大、钻具和井壁间的环空间隙小等特点，施工存在不少难点，主要包括：(以下主要讨论小井眼水平井的施工)1.1钻具偏心弯曲变形大，滑动钻进加压困难小眼水平井施工时，下部所用钻具外径只有60.3mm，刚度低、柔性大。在下部井段钻进时，因钻具偏心弯曲变形，导致滑动钻进摩阻很大、转动钻进扭矩大，钻压传递非常困难，严重影响钻井速度，这是小眼水平井施工的最大难点。1.2泥浆上返速度底，岩屑输送困难小眼水平井施工，由于钻具和井壁的环空间隙最小处只有8mm，泥浆排量低、上返速度慢，进尺快，满足不了大排量携砂的需要，造成岩屑输送困难，给安全施工带来了隐患。1.3水平段长，中靶精度要求高小眼水平井，水平段和常规中、小尺寸的水平井一样，水平段长、水平位移大、靶点多，同时水平段上下0.6米、左右7.6米的靶点范围，使得轨迹控制难度增加。1.4井下复杂情况多1.4.1 在小井眼循环系统中其功率分配与常规井眼不同。在常规井眼中，环空压耗只占10%左右，而在小井眼中则占到75%以上，国外一些资料甚至认为占到90%，环空压耗的大幅度增加使钻井液的当量密度也大幅度增加。1.4.2井眼小，钻具与井眼之间的环空间隙小，起下钻具产生的压力波动大。1.4.3临近油气井经过多年的开采后地层实际压力系数低。1.4.4小井眼环空间隙小，环空返速高，泥浆剪切稀释作用明显，而在大肚子井段则返速很低，给携沙洗井带来很大的困难。1.4.5环空压耗高，压持效应明显，而钻头水眼处的水功率又小，井底清洗困难，并容易留下隐患。1.4.6小井眼环空间隙小，钻具上提下放产生的压力激动和抽吸作用较大，易导致井壁失稳，产生掉块，增加洗井时的难度，严重时造成坍塌卡钻。1.4.7在侧钻过程中，发生压差卡钻的几率很高，在斜井段，钻具与井壁接触面积大，与泥饼相粘附，在压差作用下造成卡钻。1.4.8相对于常规井眼而言，小井眼形成键槽的可能性更大一些。在水平井的的造斜段，扭方位段等狗腿度较大的井段，井壁一侧出现凹槽，又因小井眼钻进中钻井参数和水力参数都受到限制，环空压耗高，井底压持效应明显，钻速慢是普遍现象。因而钻进其间起下钻次数多，钻井周期长，尤其是裸眼段较长（300m）和井眼较深、地层可钻性差的小井眼中，这一问题更加突出，极易造成键槽卡钻。1.5轨迹测量小眼水平井施工过程中，对测量仪器的要求比较高。施工过程中采用DWD超小尺寸测量仪器施工，由于施工条件的约束及其自身结构的限制，测量施工存在如下难点：A.泥浆排量小、立管压力低，发射的脉冲信号幅度低。B.泥浆中杂质易阻塞井下仪器，导致施工不能继续进行或仪器不工作。C.井下仪器对泥浆流量反应灵敏，井下仪器的性能要求高。D.因钻具内径小、易弯曲，导致脉冲信号衰减厉害，需要采取措施增强井下仪器发射的信号强度。2.主要技术措施针对地层构造特点和水平井施工的要求，在水平井的水平段设计和施工过程中，采取如下技术措施，取得了良好的施工效果：2.1优化井身轨迹井身轨迹设计过程中，根据工具的造斜能力，合理确定各井段的长度，大幅度缩短靶前位移和造斜段长度，优化井身轨迹，以改善井眼清洗效果、减少摩阻和扭矩、提高工作效率、缩短建井周期。2.2优选钻井参数2.2.1确定最佳的泥浆排量结合测量仪器和马达的性能、特点，确定最佳的泥浆排量，使仪器、马达一直处于最佳的工作状态，以达到延长马达寿命、防止测量时钻具长时间静止的目的，同时达到充分携砂、彻底净化井眼的效果。2.2.2合理确定钻压由于地层存在一定的倾角，同时导向钻具对钻压的大小及加压方式十分敏感，施工过程中，根据轨迹控制的需要，合理确定钻压，同时采用连续加压、快速间断加压等方法，尽量采用转盘钻方式控制轨迹的走向，避免或少用滑动钻方式钻进，以提高施工的效率、安全，确保轨迹平滑。2.2.3水力参数传统的钻井施工过程中，在钻头上安装水眼、充分利用射流破碎岩石是钻井施工过程中一种主要的提高钻井实效的方法。在小眼水平井的施工过程中，小钻具承受高压的能力有限，同时施工的重点是要提高泥浆携砂的能力，因而施工时钻头不装水眼。2.2.4导向钻井技术采用DWD超小仪器导向钻井技术钻进，提高轨迹控制的质量和精度，提高钻井施工安全和效率，同时为完井作业的顺利进行打好基础。2.2.5优选钻头一般国产马达额定排量低，输出扭矩小，使用寿命相对较短，为了充分发挥马达的效能，施工全部采用知名公司生产的三牙轮钻头。该钻头使用寿命长，适应各种不同类型的地层，符合马达导向钻进的条件。施工时不装水眼，以降低循环系统的压力，同时最大限度地发挥马达的功效、彻底清洗井眼。2.2.6优选马达小眼水平井施工所用的钻具尺寸小，可承受的扭矩小。使用带扶正器的马达时，钻具所受扭矩大，所以应选择不带扶正器的马达以降低钻具摩阻。另外，马达弯壳体度数的选择也是必须慎重考虑的一个问题，弯壳体度数必须满足设计造斜率的需要，同时考虑到摩阻的影响，在滑动钻进方式下，钻具加压困难，需要在较短的井段完成轨迹调整任务，因而所选弯壳体的度数比设计的弯壳体度数大一个级差。2.2.7采用震击器在小眼水平井的施工过程中，井下震击器不仅是保证井下施工安全的需要，也是轨迹控制的需要。水平段钻进时，过大的摩阻使钻压很难传递到钻头，有时只有把钻具的大部分重量加到震击器上，靠震击器向下震击传递钻压，推动钻头前进，提高滑动钻进的速度。2.2.8钻井液控制为了有效保护油气层、节约钻井投资，施工都采用近平衡钻井技术，钻进过程中采用清水钻进。为了满足携砂的需要并减少井下钻具的摩阻和扭矩，定期泵入一定量的高粘泥浆清洗井眼。2.2.9分段钻进小眼水平井钻井施工过程中，由于钻具弯曲变形及井眼尺寸的影响，施工后期普遍存在钻具下放困难，严重时钻具只出不进。在这样的情况下，采取分段钻进的措施，既每次施工时，下部的钻杆每次都不配到设计完钻的深度，而是逐段累加，钻完一定量的进尺后，再接入另外的超小钻杆，使轨迹尽量向前延伸。2.2.10确保DWD正常工作严格控制泥浆性能，根据施工的需要合理选择DWD超小尺寸井下仪器的各配件，采取多种措施控制脉冲信号强度，使信号既在地面仪器可分辨的范围内正常工作，又不至于因信号过强损坏井下仪器，以确保钻井施工正常进行。2.2.11钻井安全措施A、严格执行钻井安全措施。首先要对井下底压易漏失层做到心中有数，并在钻进漏失层前30-50m加入随钻堵漏剂。B、加强入井钻具的安全管理，所有入井钻具必须经探伤、安检合格后才能下井。C、开泵平稳，在裸眼段尤其是易漏层起下钻或上下活动钻具时应控制速度，避免大的波动，段引起井漏、井涌等复杂情况。D、加压均匀，防止扭矩过大，防钻具事故，防井口落物。E、钻井液应具备较高的粘切，每钻进50-100m，根据需要进行短起下，破坏岩屑床，充分携砂，保持上部井眼畅通无阻。F、循环时配制高粘切洗井液携沙，各级净化设备工作正常，严格控制泥浆固相含量及含砂量，防止岩屑堆积卡钻。G、泥浆出口有人不间断观察泥浆上返情况，泥浆上返异常立即汇报，严防因井漏、井涌而造成的恶性事故。H、泵上水平稳，严防因测量施工而导致钻具长时间静止。I、选择抑制性好的钻井液体系，以保持井壁稳定。在钻井液中定期加入足够的润滑剂，降低摩擦系数。J、在满足井身轨迹要求的情况下，尽可能保持较小的井眼曲率。