稠油热采水平井钻井过程中复杂问题分析及应对措施

稠油热采水平井钻井过程中复杂问题分
析及应对措施
摘要：针对稠油油藏，由于长期注蒸汽高温高压热采，地层中的岩性成分、结构等将发生
了较大变化，存在着多套异常温度压力层系，增加了钻遇地层的不确定性和
调整钻井液性能的难度，有可能在钻进过程中产生井漏、井喷，进而发生卡钻等
一系列事故，直接威胁着水平井钻井施工的安全和质量。

通过对水平井施工过程
中所遇到的复杂问题进行分析，并采取相应的技术措施，可以为水平井钻井的成
功实现提供有效保障。

关键词：稠油热采；水平井钻井；钻井难点；钻井措施
0前言
稠油油藏由于特殊的性质导致采用常规钻井工艺难以实现其规模化、效益化
开发。

对于稠油油藏的开发来说，由于水平井增加了井筒与油层的渗流面积的同
时也增加了油层的吸汽和排液能力，有效增加了注入热能的利用率，水平井较直
井注采所需的压降小，改变底水锥进模式，变锥进为脊进，在一定程度上延缓底
水的侵入，延长无水开采期，通过注入的蒸汽直接和产生的超覆效应，使受热原
油降粘后依靠重力的作用流入水平生产井，提高超稠油藏的开发效果。

然而由于
水平井钻井是一种隐蔽的地下工程，在钻井施工过程中可能遇到井下地层、压力、温度及设备、工具、仪器的变化及对客观情况认识不清或主观意识的决策失误，
会产生许多复杂问题，如果处理不当，轻者耗费大量人力物力和钻井周期、降低
开采效果，重者导致全井报废。

因此，提高水平井钻井施工技术水平意义重大。

1水平井施工要求及难点分析
针对热采方式进行开发的稠油油藏来说，在进行水平井钻井施工前要根据钻
井设计，尽可能多地了解和掌握邻井资料，充分利用和发挥现有的工具、设备
及人员素质，做到知己知彼，避免或减少复杂情况的发生。

（1）长期注蒸汽高温高压热采，地层中的岩性成分、结构等将发生了较大
变化，存在着多
套异常温度压力层系，增加了钻遇地层的不确定性和调整钻井液性能的难度，有可能在钻进
过程中产生井漏、井喷，进而发生卡钻等一系列事故，直接威胁着水平井施
工的安全和质量。

（2）由于油藏地质的不确定性(储层含油情况及油水界面)，并确保超稠油
藏的有效开发需进行导眼和取芯施工作业，增加了水平井设计和施工难度及风险。

（3）受邻井井眼轨迹，剩余油分布和井网的限制，水平井轨迹为三维方向，采用邻井水平面扫描法处理数据，盲目性较大，在井眼轨迹控制中只能被动地采
用防碰绕障技术。

（4）超稠油热采水平井，存在着注汽热效率和完井管柱受热应力破坏等问题，要求使用符
合热采要求的套管，用耐高温水泥固井，水泥返到地面，确保大斜度井段固
井质量。

（5）地层压力和破裂压力低，钻水平段时使用优质钻井液保护油层，在筛
管完井以后，需
使用有机溶剂将钻井液替出，以达到保护油层的目的。

（6）储层的非均质性，给油藏正确描述带来困难的同时，也给油藏模拟造
成障碍，致使不
能正确认识和估算储层特征和产能，在不均质油藏中钻水平井盲目性较大，
水平井之间的开
发效果差别也很大。

2水平井钻进过程中复杂问题分析
（1）在井眼缩径和形成砂桥现象的作用下，使下入套管柱遇阻，受套管刚
性强度和地层硬
度的影响，造成套管上的扶正器被压坏或变形，产生堆集使套管柱产生硬卡。

（2）水平井钻井施工对钻具性能要求越来越高，钻具在井下工作的条件十
分复杂与恶劣，
且螺杆钻具是整个钻具组合中最薄弱的环节，要特别做好螺杆钻具的管理、
使用、维修工
作的同时，提高安全可靠性，关键部件使用优质材料，增加防掉结构，进行
必要探伤和理
化检验。

（3）随着井深、井斜的增加，钻具在正压差的作用下与井壁接触面积急剧
增大产生吸附后，使沉降形成岩屑床能力进一步加强，当钻进至存在异常温度压
力层系时，钻井液性能发生变化，失效地层的渗透性增强，滤失在井壁上形成较
厚泥饼，使井眼缩径，但也不能排除形成砂桥和键槽对钻具的影响，在以上现象
共同作用下发生了复合性卡钻。

（4）在高温条件下，地层粘土分散对钻井液的影响客观存在，基浆膨润土
含量对高温分散起重要作用，同时，大分子的量也对高固相含量下钻井液的内部
结构有影响，它们共同的结果导致高温增稠。

3提升水平井钻井成功率的对策
针对稠油油藏热采开发时进行水平井钻井施工中频繁发生复杂问题，严重影
响着水平井钻井技术的正常发挥，直接影响着开发效果和增加钻井投资成本，通
过深层超稠油藏施工实践，探索并总结出一些具有一定代表性的问题，并相应采
取技术措施，为水平井钻井技术的发展提供参考。

（1）超稠油热采水平井套管柱设计及扶正器布放。

要充分考虑地层特征，
注汽参数、井径
井眼曲率及扶正器的抗压强度等影响因素进行定量分析，必要时可采用扶正
器通井钻具使
井眼顺畅，以免给后续施工造成不利影响。

（2）中上部地层比较松软的地层和中下部及水平段都要采用相应的钻头，
部分牙轮钻头由于齿长易出现断齿现象，钻进时根据纯钻进时间和所钻岩层性质
决定是否更换钻头,以防发生掉牙轮事故
（3）对于长期注汽开采的稠油区块来说，地层存在异常高温和压力使钻井
液结构性增强，粘切较高、流变性变差，如果采用加入高温降粘剂，可以使其具
有良好的稳定性和润滑性。

在钻遇馆陶地层时往往会产生渗漏，这时钻进时在钻
井液中加入单向压力封闭剂，可在发生较大漏失时争取主动，进一步降低投资成本。

（4）在井眼轨迹控制中采用防碰绕障技术。

参考邻井情况合理设计井身剖面，在施工前做
好防碰跟踪图，一般水平井周围有数口井，通过邻井水平面扫描法处理数据，重点分析出当
前井深某些邻井对水平井的威胁情况，井眼轨迹的准确位置（包括邻井与水
平井）的不确定
性随着井深的增加而增大，在设计和轨迹控制过程中对只能它作定性分析，
尽量远离邻井
的轨迹，钻进中遇到憋、跳钻情况时，要停止钻进弄清情况，在进入油层前
要及时了解邻井
注汽动态，要求周围可能对本井施工产生影响的注汽井停注。

（5）施工中尽量采取钻具不静止，钻井液循环不停息，遇特殊情况时起至
安全井段，用近
平衡压力钻进，设计合理钻具结构，必要时采用满眼扶正器的钻具组合通井，使用可打捞
MWD 测量仪器，要求仪器以上的钻具内径 70mm。

4结束语
（1）采用完善的水平井钻井施工技术及热采措施，使水平井能有效地减小
底水锥进，使其
成为开采超稠油油藏的有效途径。

（2）水平井的钻井施工是一项系统工程，它涉及油藏地质、录井、钻井、
钻井液和测井等专业技术，需要从提高稠油开发利益的角度出发，紧密地衔接和
配合。

（3）井下状况是否正常受各种因素的影响和制约，复杂情况的发生是各种
因素的表现形式和共同作用的结果，要为维护井下正常状况创造条件，尽量减少
或避免井下复杂情况的发生。

（4）复合钻进改善井眼清洗能力，井眼光滑、卡钻事故少以及传递钻压效
率高，提高机械钻速、缩短钻井液对油层的侵泡时间和钻井周期，减小油层的污
染和钻井投资。

（5）在水平井钻井施工过程中，每一步和每一环节的经验和教训的取得，
都是要负出精神
和经济代价的，要求工程技术人员特别是决策者要根据具体的实际施工情况，运用科学的钻井理论去指导实际施工。

参考文献：
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