论文部分内容阅读
【摘要】随着社会经济的发展和科学技术的进步，世界能源的有限性和市场能源供应的日益紧张，越来越多的人加大了对能源开发技术领域的探索与研究。通过对定向井和水平井的钻井打井技术的研究，有助于加快打井的速度与进程，降低了人力、物力、财力的浪费与成本消耗。有利于科学化、安全化的对资源进行开发与勘探，保证了资源开发的顺利进行，实现了社会效益、经济效益和环保效益的统一，促进当地经济的发展与现代化建设的进程。本文将从简析定向井、水平井泥浆钻井技术，浅谈定向井、水平井泥浆技术在实际应用中存在的问题，简析如何改善定向井、水平井泥浆钻井技术的影响因素等几个方面做以简要的分析，旨在了解和掌握泥浆技术，挖掘泥浆技术在实际应用中的潜力与价值，为工业化建设和现代化建设服务。
【关键词】大斜度定向井 水平井 泥浆技术 井眼稳定 性能控制
1 简析定向井、水平井泥浆技术
随着资源开发技术和手段的日益进步，资源的在勘探开发中取得了一定的成绩。尤其是水平井钻井技术在油井的勘探开发中起着举足轻重的作用。近年来，随着国内外定向井、水平井钻井技术的日益多元和细化，定向钻井技术有了一定的发展，尤其是水平钻井与大斜度钻井的泥浆技术的进步，为石油钻井增添了新的血液，也对钻井施工工程产生重要的影响。
大斜度井和上翘井在实际的勘探中较为常见，大斜度井即指达到预定井斜后稳斜钻成斜井段。若其井斜达到90，则就称为上翘井。
水平井由常规水平井（也称长曲率半径，曲率半径300一400m）、中曲率半径水平井（曲率半径小于100m）、小曲率半径水平井（曲率半径5～15m）三种基本类型。基于水平井的不同类型，就泥浆和所用技术而言，泥浆不但要能支持井壁、携带岩屑，还要能够降低井眼与钻柱之间的摩擦，保证减少摩阻，降低摩阻和扭矩，以期施工的正常进行。泥浆技术在细分散泥浆、粗分散泥浆的基础上，注重借鉴和吸收国内外的先进工艺技术，将聚合物泥浆、钾盐防塌泥浆、正电胶泥浆、可循环泡沫泥浆和定向井、水平井泥浆技术相结合，以期满足油田不同地区，不同地质的钻井作业，在实践中不断地进行试验与总结，将泥浆技术进行完善，以期使其应用在更广的领域。
2 浅谈定向井、水平井泥浆技术在实际应用中存在的问题
技术只有运用到实际中，才方显其蕴含的力量与潜在的不足，定向井、水平井泥浆钻井技术也不例外。在创造实际价值的同时，也要掌握其可开发与挖掘的方向与空间。泥浆钻井技术在实际开发中成效显著。但就水平钻井的特殊性方面必须予以考虑。例如，钻屑的下滑方向再从轴向下滑转变为水平井径向下滑的过程中会给悬浮物产生一定的影响；钻柱在斜井段下钻过程中其偏心会移向井壁，斜井段的增斜、稳斜、纠斜及多次测量与多次下钻等，都可能影响井眼的稳定，造成坍塌、遇阻、卡钻等一系列不安全因素的产生。
现就施工过程中出现的影响因素做以简要的分析。一般而言，井斜段要形成稳定沉积层，但沉积层的厚度会随着井斜角的增大而加厚；泥浆轴向偏心向上移会增加一定的难度。而钻井过程中产生的钻屑等非均相的悬浮物随空气的流动，使泥浆的流型等变得更复杂，影响泥浆悬浮液的均匀性；一旦钻屑沉积层落入井内，将会使情况更加复杂，甚至会出现卡钻等现象。若钻柱在斜井段的扭矩增大，也可能造成摩阻升高，导致无法钻进，因超大负荷和钻杆强度的不断增加，导致卡钻现象，从而影响钻进程度与速度。钻井过程中斜井的悬空，对层理发育或者胶结不好的砂层极易发生坍塌事故。
具体而言，泥浆技术主要存在摩阻、润滑、携屑洗井、井眼稳定、井漏与井堵等问题。通过室内模拟试验和现场实践，上行摩阻在钻具的使用中拉力大，从而使井壁的推靠力变大，在卡钻情况下，增大拉力可使被卡钻具得以解脱，但会使摩阻增大，而产生“猫头效应”。同时，下行段的摩阻也会因水平段的增长而增大。润滑问题需要在泥浆的选择上和钻具的类型及地质的不同而选择合适的润滑剂。携屑洗井问题经过一系列的研究与试验证明，岩屑携砂率随井斜角的增加而降低。因此，在层流下保证泥浆与井斜相应的最低屈服值，能够收到很好的洗井效果。例如，层流下塑性流型的泥浆洗井。影响井眼稳定的因素很多，包括地质结构、钻井工艺、化学物理等。研究表明，页岩、砂岩由于其比较坚硬，所以稳定效果较好。同时，下钻过程中的碰撞与摩擦也可能会影响井眼的稳定程度。受地层等因素的影响，施工过程中若地下油层压力下降，压力激动等也会造成坍塌、井漏或堵漏现象。
通过对其泥浆钻井技术的现状及运行因素的了解，从其产生的原因等方面进行分析与研究，才能对症下药，找到解决问题的方法，提高钻井的进度与勘探效率，实现效益的最大化。
3 简析如何改善定向井、水平井泥浆钻井技术的不利因素
技术在实践中才能不断地进行完善，使其更好的得以运用与推广。针对以上存在的问题与不足，需要明确大致的发展方向，挖掘其潜在的价值与空间。以下的几点建议与意见仅供参考：
（1）为了解决摩阻问题，造斜从深井度（即钻具压力较低的位置），逐渐增加斜度，在钻具中装两个震击器，减轻下部钻具结构，使用高效润滑泥浆，降低摩阻系数等；
（2）井眼稳定方面，选择对钻地层有防坍塌能力的泥浆，选择合适的密度，保证井眼的清洁，避免冲蚀井壁，把握起下钻的节奏，防止井漏和井塌，保持泥浆的稳定，使用水基泥浆，将降低泥浆密度和堵漏相结合能够解决井漏的相关问题；
（3）选择与地层稳定相适应的泥浆类型，选择合适的泥浆流变参数，满足携屑洗井方面的相关要求，确保施工的安全；
（4）对不同的地质类型，不同井深、井斜、泥浆因对环空流速的要求不同，需要具体情况具体分析，做出科学、合理、正确的选择；
（5）起下钻的过程中要时刻保证井眼的清洁，提高泥浆的润滑性，防止坍塌、卡钻等隐患的发生；必要时破坏键槽，防止摩擦等因素造成的卡钻问题，方便岩屑携带；
（6）配其相关的净化设备设施，净化泥浆，确保泥浆的质量等。
总之，在实际运用中要不断的大胆创新，借鉴和吸收的国内外先进的科技，不断地实践中进行经验的积累与总结，不断地挖掘技术背后的潜在价值与能量，为其创造一个更广阔的应用领域，为缓解资源紧张，提高社会经济效益，促进现代化建设和工业化建设更好、更快的发展。
参考文献
[1] 范维庆，苏长明.大斜度定向井、水平井泥浆技术. 钻井液与完井液，1995（03）
[2] 謝辉.大斜度大位移定向井岩屑录井技术研究与应用.石油天然气学报，2003（S2）
[3] 张航国，杨小斌.水平井、大斜度定向井地质导向技术探讨
【关键词】大斜度定向井 水平井 泥浆技术 井眼稳定 性能控制
1 简析定向井、水平井泥浆技术
随着资源开发技术和手段的日益进步，资源的在勘探开发中取得了一定的成绩。尤其是水平井钻井技术在油井的勘探开发中起着举足轻重的作用。近年来，随着国内外定向井、水平井钻井技术的日益多元和细化，定向钻井技术有了一定的发展，尤其是水平钻井与大斜度钻井的泥浆技术的进步，为石油钻井增添了新的血液，也对钻井施工工程产生重要的影响。
大斜度井和上翘井在实际的勘探中较为常见，大斜度井即指达到预定井斜后稳斜钻成斜井段。若其井斜达到90，则就称为上翘井。
水平井由常规水平井（也称长曲率半径，曲率半径300一400m）、中曲率半径水平井（曲率半径小于100m）、小曲率半径水平井（曲率半径5～15m）三种基本类型。基于水平井的不同类型，就泥浆和所用技术而言，泥浆不但要能支持井壁、携带岩屑，还要能够降低井眼与钻柱之间的摩擦，保证减少摩阻，降低摩阻和扭矩，以期施工的正常进行。泥浆技术在细分散泥浆、粗分散泥浆的基础上，注重借鉴和吸收国内外的先进工艺技术，将聚合物泥浆、钾盐防塌泥浆、正电胶泥浆、可循环泡沫泥浆和定向井、水平井泥浆技术相结合，以期满足油田不同地区，不同地质的钻井作业，在实践中不断地进行试验与总结，将泥浆技术进行完善，以期使其应用在更广的领域。
2 浅谈定向井、水平井泥浆技术在实际应用中存在的问题
技术只有运用到实际中，才方显其蕴含的力量与潜在的不足，定向井、水平井泥浆钻井技术也不例外。在创造实际价值的同时，也要掌握其可开发与挖掘的方向与空间。泥浆钻井技术在实际开发中成效显著。但就水平钻井的特殊性方面必须予以考虑。例如，钻屑的下滑方向再从轴向下滑转变为水平井径向下滑的过程中会给悬浮物产生一定的影响；钻柱在斜井段下钻过程中其偏心会移向井壁，斜井段的增斜、稳斜、纠斜及多次测量与多次下钻等，都可能影响井眼的稳定，造成坍塌、遇阻、卡钻等一系列不安全因素的产生。
现就施工过程中出现的影响因素做以简要的分析。一般而言，井斜段要形成稳定沉积层，但沉积层的厚度会随着井斜角的增大而加厚；泥浆轴向偏心向上移会增加一定的难度。而钻井过程中产生的钻屑等非均相的悬浮物随空气的流动，使泥浆的流型等变得更复杂，影响泥浆悬浮液的均匀性；一旦钻屑沉积层落入井内，将会使情况更加复杂，甚至会出现卡钻等现象。若钻柱在斜井段的扭矩增大，也可能造成摩阻升高，导致无法钻进，因超大负荷和钻杆强度的不断增加，导致卡钻现象，从而影响钻进程度与速度。钻井过程中斜井的悬空，对层理发育或者胶结不好的砂层极易发生坍塌事故。
具体而言，泥浆技术主要存在摩阻、润滑、携屑洗井、井眼稳定、井漏与井堵等问题。通过室内模拟试验和现场实践，上行摩阻在钻具的使用中拉力大，从而使井壁的推靠力变大，在卡钻情况下，增大拉力可使被卡钻具得以解脱，但会使摩阻增大，而产生“猫头效应”。同时，下行段的摩阻也会因水平段的增长而增大。润滑问题需要在泥浆的选择上和钻具的类型及地质的不同而选择合适的润滑剂。携屑洗井问题经过一系列的研究与试验证明，岩屑携砂率随井斜角的增加而降低。因此，在层流下保证泥浆与井斜相应的最低屈服值，能够收到很好的洗井效果。例如，层流下塑性流型的泥浆洗井。影响井眼稳定的因素很多，包括地质结构、钻井工艺、化学物理等。研究表明，页岩、砂岩由于其比较坚硬，所以稳定效果较好。同时，下钻过程中的碰撞与摩擦也可能会影响井眼的稳定程度。受地层等因素的影响，施工过程中若地下油层压力下降，压力激动等也会造成坍塌、井漏或堵漏现象。
通过对其泥浆钻井技术的现状及运行因素的了解，从其产生的原因等方面进行分析与研究，才能对症下药，找到解决问题的方法，提高钻井的进度与勘探效率，实现效益的最大化。
3 简析如何改善定向井、水平井泥浆钻井技术的不利因素
技术在实践中才能不断地进行完善，使其更好的得以运用与推广。针对以上存在的问题与不足，需要明确大致的发展方向，挖掘其潜在的价值与空间。以下的几点建议与意见仅供参考：
（1）为了解决摩阻问题，造斜从深井度（即钻具压力较低的位置），逐渐增加斜度，在钻具中装两个震击器，减轻下部钻具结构，使用高效润滑泥浆，降低摩阻系数等；
（2）井眼稳定方面，选择对钻地层有防坍塌能力的泥浆，选择合适的密度，保证井眼的清洁，避免冲蚀井壁，把握起下钻的节奏，防止井漏和井塌，保持泥浆的稳定，使用水基泥浆，将降低泥浆密度和堵漏相结合能够解决井漏的相关问题；
（3）选择与地层稳定相适应的泥浆类型，选择合适的泥浆流变参数，满足携屑洗井方面的相关要求，确保施工的安全；
（4）对不同的地质类型，不同井深、井斜、泥浆因对环空流速的要求不同，需要具体情况具体分析，做出科学、合理、正确的选择；
（5）起下钻的过程中要时刻保证井眼的清洁，提高泥浆的润滑性，防止坍塌、卡钻等隐患的发生；必要时破坏键槽，防止摩擦等因素造成的卡钻问题，方便岩屑携带；
（6）配其相关的净化设备设施，净化泥浆，确保泥浆的质量等。
总之，在实际运用中要不断的大胆创新，借鉴和吸收的国内外先进的科技，不断地实践中进行经验的积累与总结，不断地挖掘技术背后的潜在价值与能量，为其创造一个更广阔的应用领域，为缓解资源紧张，提高社会经济效益，促进现代化建设和工业化建设更好、更快的发展。
参考文献
[1] 范维庆，苏长明.大斜度定向井、水平井泥浆技术. 钻井液与完井液，1995（03）
[2] 謝辉.大斜度大位移定向井岩屑录井技术研究与应用.石油天然气学报，2003（S2）
[3] 张航国，杨小斌.水平井、大斜度定向井地质导向技术探讨