水平井安全鉆井技術論文
水平井安全鉆井技術論文
水平井開發作為一種提高單井產量和油氣田綜合開發效益的有效手段，越來越受到人們的重視，下面是小編精心推薦的水平井安全鉆井技術論文，希望你能有所感觸!
水平井安全鉆井技術論文篇一
水平井安全鉆井技術研究
【摘要】隨著科學技術的不斷發展，水平井鉆井技術越來越成熟，對于油氣田提高單井產量和原油采收率，降低開發生產成本，水平井技術更加廣泛地用于開發各種油氣藏，并先后取得了顯著的經濟效果，但是在水平井安全鉆井發面還存在一些問題，本文闡述了安全鉆井技術的重要性，并結合實際情況，并對水平井清砂技術、潤滑技術和鉆頭優選方面進行研究。
【關鍵詞】水平井 安全鉆井 清砂技術 潤滑技術 鉆頭
1 安全鉆井技術的重要性
水平井開發作為一種提高單井產量和油氣田綜合開發效益的有效手段，越來越受到人們的重視，實踐表明，水平井技術在低滲透油氣藏的開發中，可以增加泄油(氣)面積，有利于提高產量，減少生產井數，降低鉆井成本，是提高氣田單井產能及油藏采收率的有效方法，該技術的成功應用對油氣田的發展具有重要意義。深井小井眼、長水平段鉆井是一項風險很大的工程，存在著大量的模糊性、隨機性和不確定性問題。由于對鉆井過程中的客觀情況認識不清楚或主觀意識的決策失誤，往往會發生許多復雜情況甚至造成嚴重的井下事故，輕者耗費大量的人力物力和時間，重者導致全井的報廢[1]。本文針對小井眼、長水平段水平井鉆井速度慢、鉆井周期長及井下復雜等問題，開展水平井清砂、潤滑和鉆井參數優選等技術研究;對確保井下安全和鉆井提速具有重要的指導和借鑒意義。
2 水平井清砂技術研究
2.1 主要研究內容及技術難點分析
水平井與直井相比，井下情況要復雜得多，不僅要穩定井斜和井眼方位，還要處理由重力作用、摩擦力、巖屑沉降等諸因素而涉及到其他一系列問題，從而使水平井的安全鉆進與直井相比有著很大的不同。在水平井中，由于重力的作用，井斜角超過30°以后的井段內，巖屑就會逐漸沉降到下井壁，形成巖屑床，鉆井液攜砂性能好、懸浮能力強，則形成巖屑床所需時間長，反之，則形成巖屑床所需時間就短。現場實踐發現，巖屑床在井斜角為30°到60°之間的井段內，是不穩定的，也是較危險的，當沉積到一定厚度后，巖屑床會整體下滑從而造成沉砂卡鉆。2.2 擬采取的具體技術方案
只有將小井眼、長水平段的清砂工作做好了，鉆柱才能夠順利的起下，同時也確保了完井管柱的順利下入。井斜超過45°要進行短起下鉆清砂工作。通過定期的短起下鉆，破壞下井壁的巖屑床，借助泥漿上返出井筒。根據大量實踐經驗證實巖屑床形成和攜砂最難的井段為井斜48～70°，水平段由于攜砂阻力小，不易形成巖屑床。鉆進中發現扭矩增加不正常，就要查明原因，如無其他原因，說明已經形成巖屑床;在每次接單根或每次起下鉆時，都要記錄鉆柱的摩擦阻力以及轉盤扭矩，發現摩擦阻力增加，說明井下已經存在巖屑床，就要采用短程起下鉆和分段循環的辦法清除巖屑床。發生沉砂卡鉆后，忌諱硬提解卡，最好的處理方法是接上方鉆桿[2]，大排量循環，進行倒劃眼。2.3 預期達到的技術目標
通過加強小井眼、長水平段井段的清砂研究，可以使該井段處于一種相對干凈的狀態;從而避免了沉砂卡鉆等類似事故的發生，降低了轉盤扭矩和起下鉆摩阻，提高了井下安全性。
3 水平井潤滑技術研究
3.1 主要研究內容及技術難點分析
在水平井中，隨著井斜角的增大，鉆具作用于井壁的側向力也隨之增大，水平井本身的特點就決定了在水平井鉆進中易發生粘附卡鉆，加鉆壓困難。如果鉆井液潤滑性不好，就會使這些情況更加復雜化，因此，搞好鉆井液的潤滑性十分重要。加入潤滑劑可以降低濾餅摩擦系數，降低濾餅摩擦系數的方法之一是通過添加固體潤滑劑和液體潤滑劑。為了搞好鉆井液潤滑性，通常是加入液體和固體組合的潤滑劑，也可只加入單一的液體潤滑劑。不論采取哪種方式，都要保持潤滑劑在鉆井液中的含量，才能有效降低摩阻[3]。水平井要求鉆井液濾餅摩擦系數小于0.10。小井眼、長水平段水平井在潤滑方面主要存在以下一些難點：
(1)由于受到成本的制約，往往會出現潤滑劑加量的不足;
(2)在某些特殊情況下，潤滑劑的選擇不合適、質量存在問題也會導致鉆井液的潤滑性不足;
(3)鉆井液含沙量的增加、固控設備使用不到位會嚴重影響鉆井液的潤滑性。3.2 擬采取的具體技術方案
根據鉆井液的體系及相應的地層情況，選擇相應的固體潤滑劑和液體潤滑劑;并對所加入的潤滑劑的效果進行評估。由于長水平段水平井井斜大，水平段巖屑攜帶到48～70°井段，在鉆井液潤滑不佳的情況下，故形成粘卡的機率很大，同時應采用的措施有：
(1)簡化鉆具組合，減少鉆具向下的阻力，盡可能減少鉆具與井壁的接觸面積。用加重鉆桿代替鉆鋌，用無磁抗壓縮鉆桿代替無磁鉆鋌，用欠尺寸穩定器代替足尺寸的穩定器，減少下部穩定器數量，降低鉆具剛性。
(2)短起下鉆，如井斜超過50°開始定期短起下鉆。
(3)為了防止粘卡，造斜時，每鉆進一段時間要大幅度活動鉆具一次。
(4)用18°錐度鉆桿打斜井段，防止直臺階鉆桿吃入地層而容易形成鍵槽。3.3 預期達到的技術目標
通過加強小井眼、長水平段井段的鉆井液潤滑研究，可以使該井的鉆井液的潤滑性處于一種良好狀態;從而避免粘吸卡鉆等類似事故的發生，降低了轉盤扭矩和起下鉆摩阻，提高了井下安全性。
4 水平井鉆頭優選技術研究
4.1 主要研究內容及技術難點分析
鉆頭在油氣井鉆井中起著很重要的作用，它是形成油氣通道的重要工具。鉆井實踐表明，鉆頭的使用效果如何，對一口井的鉆井周期等效益指標影響很大。而鉆頭的使用效果又首先取決于鉆頭類型選擇得是否合理，就目前技術而言，鉆頭選型合理與否主要看地層與鉆頭是否相互匹配。因為不同的地層，巖性不同，破碎機理也不完全相同，各類鉆頭是根據破碎不同巖石的需要設計的，因而也就產生了地層與鉆頭相互匹配的問題。4.2 擬采取的具體技術方案
改進鉆頭設計，加強鉆頭合理選型，鉆頭作為直接破碎巖石的關鍵工具，對大直徑井眼的機械鉆速具有至關重要的影響。合理選擇和使用與地層相適應，性能優良的鉆頭也是提高大直徑井眼機械鉆速的重要途徑。目前大尺寸牙輪鉆頭品種少，在使用過程中存在鉆頭對地層的針對性不強[4]。齒面結構與井底破巖的要求不相適應、水力結構與井底清洗的要求不相適應的問題。因此，應針對地層巖性特點，改進鉆頭齒面結構和水力結構，研制新型鉆頭，提高鉆頭質量，以及強化鉆頭使用措施。
4.3 預期達到的技術目標
通過從巖性出發尋求與地層巖石相匹配的鉆頭，以及從該地區已鉆的鉆頭資料入手，通過大量的實鉆數據，運用統計方法優選鉆頭從而達到提高機械鉆速，降低鉆井成本的目的。
參考文獻
[1] 許磊.地質導向技術的應用方法[A].錄井技術文集[C].石油工業出版社，2002
[2] 時鵬程.MWD與LWD組合技術及應用實踐[A].錄井技術文集[C].石油工業出版社，2002
[3] 楊小遠.快速拉格朗日元方法在井壁穩定中的應用[J].石油大學學報(自然科學版)，1997，21(4)
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