水平井安全鉆井技術(shù)論文(2)
水平井安全鉆井技術(shù)論文
水平井安全鉆井技術(shù)論文篇二
水平井鉆井技術(shù)提高措施探討
摘要：本文對水平井鉆井技術(shù)存在的問題進行了分析，提出了做好水平井的剖面設(shè)計，優(yōu)化井眼軌跡，注意減小水平井的摩阻和扭矩，做好井眼的凈化工作，加強鉆柱的強度設(shè)計等措施，實現(xiàn)水平井的安全快速鉆井。
關(guān)鍵詞：水平井 鉆井 優(yōu)化 井眼軌跡 鉆柱強度
隨著石油堪探開發(fā)的不斷深入，水平井的數(shù)量、難度，在逐年提高。加大對水平井技術(shù)的研究，提高水平井鉆井技術(shù)意義非常重大。由于水平井鉆井的技術(shù)含量較高，開采施工過程難度較大。
一、水平井鉆井技術(shù)存在的問題分析
1.水平井鉆井專業(yè)技術(shù)人員隊伍水平還需提高。目前，水平井的鉆井專業(yè)技術(shù)人員水平仍然不太高，許多單位缺乏專業(yè)的技術(shù)人員和施工隊伍。一方面是施工隊伍和水平井的現(xiàn)場服務(wù)人員不固定，存在流動性，造成了施工不熟練，對于水平井的技能掌握不夠，影響了水平井施工的正常速度和水平，還帶來一定程度的隱患。另一方面是某些油井的技術(shù)設(shè)備存在老化、陳舊等情況，導(dǎo)致性能差。設(shè)備的問題直接影響到水平井鉆井專業(yè)技術(shù)人員技術(shù)的提升空間。
2.水平井工藝技術(shù)還需要提高。水平井工藝技術(shù)缺乏配套性，設(shè)備的不配套和設(shè)備性能的不穩(wěn)定與性能低導(dǎo)致水平井工藝技術(shù)低下。設(shè)備不配套造成設(shè)備修理的時間周期長，同時施工周期也變長，還會存在安全隱患。特別是在水平井鉆井的優(yōu)化設(shè)計和井眼軌道的控制上工藝技術(shù)不高，缺乏專業(yè)的技術(shù)人員和施工隊伍。此外，油田企業(yè)在水平井低部的鉆具組合受力分析方面，在水平井安全鉆井方面，在如何提高水平井的鉆井速度方面，在水平井的采油作業(yè)和增產(chǎn)方法等方面的研究都還不夠深入，不能夠適應(yīng)油田的大規(guī)模應(yīng)用水平井的發(fā)展要求，以致于對水平井的應(yīng)用效果和經(jīng)濟效益的提高產(chǎn)生不好的影響。
3.此外，水平井鉆井技術(shù)發(fā)展還存在一些其它問題，比如工程和地質(zhì)的結(jié)合存在些許問題;水平井的完井方法比較單一，后期改造存在困難;提高水平井鉆井速度的方法不多等等。
二、水平井鉆井技術(shù)提高措施
1.做好水平井的剖面設(shè)計，優(yōu)化井眼軌跡
水平井施工的主要因素之一是井身剖面設(shè)計是否科學(xué)。一般來講，水平井的剖面有3種。一種是造斜率<6°/30m的長半徑(水平井的長半徑剖面因為斜井段較長，產(chǎn)生的下放載荷會比較大——下滑的阻力較大，同時旋轉(zhuǎn)扭矩也比較大，這樣就會對鉆柱強度的要求十分高。);第二種是造斜率在6°至20°/30m的中半徑(中半徑剖面所產(chǎn)生的摩阻與扭矩相對比較適中);還有一種是造斜率>30°/30m的短半徑(短半徑剖面中產(chǎn)生的扭矩是最低的，同時摩阻最大，加劇鉆桿和套管的磨損)。經(jīng)過對上述三種剖面的分析，水平井的剖面一般介于中長半徑之間，采用常規(guī)的彎殼動力鉆具就能夠?qū)崿F(xiàn)，扭矩和摩阻比較小，井下安全的風(fēng)險系數(shù)不大。對于水平井剖面的設(shè)計要注意，一是工程上要容易實現(xiàn)，一般可采用常規(guī)螺桿與無線隨鉆跟蹤進行實施，這樣避免井下產(chǎn)生鍵槽，也不至于磨損套管，同時軌跡的控制難度系數(shù)小;二是水平井的剖面設(shè)計要按懸鏈線設(shè)計，以實現(xiàn)拉力小、扭矩小、摩阻小的目標(biāo)，有利于水平井的安全施工。
2.注意減小水平井的摩阻和扭矩
水平井大井斜井段較長，鉆進時鉆具的姿態(tài)多以躺在井眼的下井壁上為主，導(dǎo)致鉆具有非常大的“重力效應(yīng)”。所以會出現(xiàn)鉆具在上提下放乃至于旋轉(zhuǎn)時表現(xiàn)出較大的阻力和扭矩。針對這個問題，要充分考慮影響阻力和扭矩的因素。在水平井的實際施工過程中，要采取選擇最優(yōu)的井身剖面、攜帶與潤滑性能和增強鉆井液的懸浮等等幾個方面的措施來減小阻力與扭矩。還要考慮水平井的井眼彎曲、鉆柱結(jié)構(gòu)和鉆進參數(shù)等等。
3.做好井眼的凈化工作
在水平井易形成巖屑床，特別是45°至60?的井段，所以要凈化井眼以實現(xiàn)鉆井作業(yè)的順利完成。具體來講要增大排量，保持環(huán)空適當(dāng)?shù)牧魉俜植?，起鉆前要充分循環(huán)鉆井液(鉆井液有較好的流變性能，可有效地懸浮和攜帶巖屑)，還要搞好短程起下鉆和分段接力循環(huán)。在井眼的凈化工作中一定要重視鉆井液的性能，以實現(xiàn)水平井的效益提高。
4.做好穩(wěn)定井壁工作
水平井鉆井過程中大井斜井段比較長，地層的層面暴露較大，導(dǎo)致井眼出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，因此，在鉆進施工過程中，為了達到平衡地層的需要，一定要根據(jù)地層的特性來確定合適的比重，防止井壁垮塌，處理好鉆井液，抑制地層和鉆井液之間的化學(xué)作用。
5.加強鉆柱的強度設(shè)計
水平井中對鉆柱強度的要求十分嚴(yán)格，因此，鉆柱的設(shè)計要滿足強度要求，還要滿足井眼軌跡對鉆柱的要求，減少井下接頭數(shù)量。對于井斜大于45度的井，要并考慮簡單實用的原則，盡量減少井下接頭的數(shù)量，井斜超過45°的油井，要使用無磁承壓鉆桿來代替無磁鉆鋌，要注意倒裝鉆具，降低摩阻扭矩，確保鉆具向前推進和鉆進作業(yè)順利開展。對于水平段較長時要考慮選擇使用高扭矩接頭并加入減摩工具以預(yù)防或減少鉆具事故的發(fā)生。
6.搞好隨鉆測量
隨鉆測量技術(shù)是水平井施工的重要組成部分之一，在水平的施工中，要選擇性能可靠的MWD(MWD即：隨鉆測量Measure While Drilling)或LWD(LWD即：隨鉆錄井Logging While Drilling)測量系統(tǒng)，要完善測量工藝，以提高測量的準(zhǔn)確度，縮短到鉆頭的測量距離，要使用短無磁鉆鋌或者鉆桿、較短的動力鉆具或使用近鉆頭測量系統(tǒng)來提高軌跡的控制精度。
7.做好水平井套管的順利下入
水平井下套管必須考慮三個主要條件：設(shè)備能下入的最大重量，下入重量的摩阻損失和下入重量的機械損失。機械損失是指由井下巖屑、坍塌、臺階、壓差、卡鉆、扶正器嵌入地層等引起的重力損失，也能減少套管的下入量，因而，在位移較大的水平井下套管中應(yīng)多方考慮減小下套管的阻力的措施。另外，可考慮使用頂部驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)循環(huán)鉆井液、上下活動套管、旋轉(zhuǎn)套管及下壓套管以及漂浮下套管技術(shù)等操作，以利于套管的順利下入。
三、結(jié)束語
綜上所述，水平井的鉆井技術(shù)水平含量較高，能夠數(shù)倍提高油氣的產(chǎn)量，效果突出。但同時也存在施工難度大的特點，只有認(rèn)識和掌握水平井的特殊性才能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井效益的最大化。本文從井眼凈化、穩(wěn)定井壁、強化鉆柱強度等七個方面來談如何提高水平井的鉆井水平，希望可以實現(xiàn)水平井的安全快速鉆井。
參考文獻
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