小井眼钻井技术对石油开采重大意义

浅析小井眼钻井技术对石油开采研究的重大意义【摘要】现阶段我国石油机械产品的市场需求呈现多样化趋势，而且其对科技的依赖度也越来越高。小尺寸pdc、tsd及金刚石钻头已在我国大部分油田推广应用。随着我国小井眼钻井井数的增多。小井眼早期井涌预警、检测技术液越来越受到重视。在钻井液和完井液技术上，国内各油田根据各自地层特征进行了专项研究，其体系配方基本能够达到到安全钻进和保护油气层的目的。

【关键词】小井眼钻井固井技术

1 小井眼钻井技术的衍生环境及发展优势

1.1 衍生环境

我国油气资源丰富但勘探程度低，寻找新储量的勘探任务重，而一些老油田和主力油田相继进入了高含水开发的中后期阶段，产量处于下降趋势。小井眼钻井技术的出现，为新区的勘探提供了一种经济而又方便的勘探手段，同时，小井眼对于老井的侧钻和老井的再钻以及油田区块的滚动开发来说，都不失为一种经济有效的手段。

1.2 小井眼钻井技术的发展优势

我国现今的探明储量中有大量的低渗油田和较小的边际油藏，例如长庆油田发现的许多油田区块的渗透率很低，大庆油田的周边地区也存在这许多的小型的油藏，这些区块以常规钻井开发不能取得预期的经济效益，由于小井眼钻井成本的降低，使得这些地区的开发成为可能，大大的增加了我国石油的可采储量。

2 小井眼水平井钻井系统

slimdril公司已研制出一套低成本小井眼水平钻井系统，包括：（1）钻头。带有保径齿和天然金刚石或热稳定聚晶金刚石（tsd）基体的ht-1钻头钻水平井，钻速为20～30ft/h；（2）容积式液压马达。一种专门用于小井眼水平井的高性能马达输出功率石常规小井眼马达的2倍，可提高使用寿命和机械钻速；（3）钻柱。由于该钻井系统采用高速马达（400～800r/min）配合tsd钻头，可以使用光钻杆，而不必使用昂贵的抗压钻杆；此外还包括定向、循环接头、地面记录陀螺、导向或随钻工具，蒙乃尔钻铤、旁通接头。

小井眼定向钻井导向工具：可用于钻小井眼水平井的定向钻井导向系统包括导向马达、mwd和稳定器，利用该系统可在造斜段和直井段不需要起下钻的情况下控制钻头轨迹。该系统有两种类型来进行导向钻进，一是定向组合，二是转盘。在定向钻井情况霞，钻柱不旋转，钻头通过井下马达来驱动。现在主要使用的导向系统石带有弯外壳的螺杆钻具和带稳定器的马达。

3 小井眼固井技术

提高小井眼井质量的方法有4种，一是从水泥的设计上考虑，把固井施工中井漏的可能性减到最小；二是使用偏心钻头钻井，钻出比钻头名义尺寸更大的井眼，增加水泥环厚度；三是在完井厚精心施工，使井眼畅通无阻，调整好泥浆性能，把大肚子井眼中的沉砂清理干净，防止憋泵；四是使用先进的工具，目前小井眼注水泥工具有：（1）浮动工具；（2）锁销式泵入工具；（3）多级注水泥工

具；（4）篮式和封隔式（填料式）水泥鞋。

4 钻井液设计的依据

从概念上说，理想的小井眼钻井液应该由低粘度、无固相、高密度盐水组成，加入尽可能少的热稳定聚合物添加剂，但需要保证井下所要求的井眼清洁和滤失控制性能。这样的盐水应对使用者无危险，能与钻井设备和钻井液其他组分相容，并且不污染环境。就后者而言，要求是水溶性的，对陆生或水生有机物影响很小，这样不会造成生物聚集和容易被生物降解。为了便于维护和控制，要求加入的任何聚合物和添加剂都是单一功能的，能承受与盐水相同的影响，并且匹配性和环境限制因素与盐水相同。最后，由于认识到单用失水控制聚合物可能不能封堵高渗地层，盐水体系可能需要加入少量有用的颗粒（如白垩岩粉粗晶纤维素）形成有效的泥饼。

5 小井眼井控技术

由于井眼小，环空体积大大缩小，在小井眼钻井过程中遇到的重要问题之一是井控。其原因主要由两个：第一，小井眼环空体积小，对井底溢流的监测比常规井敏感；第二，常规的压力损失计算模式和传统的压井方法不一定适应。

5.1 环空体积的影响

环空体积小是小井眼井与常规井之间最显著的差异。从井控观点来考虑，当发生溢流时，地层侵入井中流体的高度对井控形势的严峻性是非常重要的。侵入的流体柱越高，井控问题则越严重。由于从井底循环到井口过程中气体要膨胀，为保证钻井液对井底的压

力不变，就必须要增加井口的套管压力。

5.2 系统压力损失

掌握系统压力损失是小井眼井控的关键，有关测试数据表明，小井眼中的压力损失分布与正常井是相反的。在正常井中，大约90%的泵压损失在钻柱内及钻头处。而在小井眼中，泵压的90%损失在环空。传统的环空压力损失计算方法对小井眼也是不适用的，而且钻柱在井内的偏心度对小井眼环空压力损失也有很大影响

5.3 动态压井法

动态压井法与传统的压井法（司钻法、等待加重法）相比有它的优越性。动态压井法压井速度快，在压井过程中套管鞋处压力小，而且压井操作简便。在一般情况下，在发现溢流以后，只要把排量增加到一定值就可以控制溢流，在加大排量时要考虑地面管汇、泵、裸眼段破裂压力及预测的地层压力等限制条件。若在低转速或低泵速情况下发生井涌，只要把转速或泵速恢复到正常值就有可能控制住溢流，若起下钻过程中发生井涌，要视具体情况而定。

在钻井过程中要确定实际的环空压力损失，要定期进行实际环空压力损失试验，就像传统压井法要求每次接班开始要进行低泵速循环试验一样。当钻头接近井底时，缓慢开泵使排量从零逐渐增到最大，并算出每一排量的地面管汇、钻头和钻柱压力损失，环空压力损失就等于记录的泵压减去地面管汇、钻头及钻柱内的压力损失。然后作出当量循环密度与流量的关系曲线以表明动态压井法可控制地层压力。如按预测的地层压力还需增大当量循环密度，我们

可以通过提高钻井液密度、改变流变性等方法提高环空压力损失。

6 结语

借鉴国外石油公司在小井眼钻井方面的成功经验，结合我国的具体情况，积极的开展小井眼技术的研究并逐步推广应用，大幅度降低钻井成本，这样才可能使得我国石油工业的勘探开发取得突破性的进展，并在国际市场上具备较强的竞争能力。此外，我国人口众多，土地资源贫乏，钻井占地和环境污染问题日益突出，小井眼钻井无疑会缓解这方面的矛盾。因此小井眼钻井在我国将会有广阔的应用前景。