高温高压大位移井钻完井工艺的研究

高温高压大位移井钻完井工艺的研究
【摘要】自上个世纪90年代开始，大位移水平井的作业量逐步呈现出上升的趋势，与此同时，水平位移也随之不断延长。

大位移井最为显著的优势是能够提高单井的可控储量和采收率，并使整体的开采成本大幅降低。

随着近年来大位移井钻井和完井技术的不断完善，其成本已经下降至直井的1.2倍左右，而产量却是直井的4-8倍，正因如此，大位移井受到越来多油田开发者的青睐。

基于此点，本文就高温高压大位移井钻完井工艺进行研究，期望通过本文的研究有助于钻采作业效率和经济效益的提升。

【关键词】高温高压大位移井钻井完井
1 大位移钻井完井技术概述
大位移井是以原定向井为基础，将井眼向外进一步延伸的井，具体包括两层含义：其一，指测深不小于垂深2倍的水平井或定向井；其二，指水平位移不小于垂深2倍的水平井或定向井。

通常情况下，将位移超过2000m，方位允许偏差较小，靶区半径相对较小的水平井或定向井也可称为大位移井。

当前，随着自动导向系统、随钻测井技术、随钻环空压力测量、旋转导向钻井系统等现代高新钻井技术的不断发展及其在大位移井中的实践应用，为三维多目标大位移井和水平位移超过1万米的超大位移井提供了技术支撑，这使得大位移钻井技术已经成为一项成熟、综合性较强的钻井技术。

2 高温高压大位移井钻井完井工艺研究
2.1 大位移井钻井关键技术
（1）井眼剖面优化设计。

对于高温高压大位移井钻井而言，科学合理的井眼剖面设计是其成功的关键之所在。

在国外对大位移井钻井的研究当中，常常推荐使用悬链曲线轨道剖面。

近些年来，随着对大位移井钻井理论的深入研究表明，悬链线这种剖面形式并非是大位移井钻井过程中最佳的剖面曲线。

研究结果显示，除了井眼的剖面曲线类型之外，影响大位移井可钻深度的参数还包括造斜点、造斜率、斜井长、稳斜角等等。

该油田大位移井的造斜率都相对较大，1#井的造斜率最高，这就要求在实际钻井过程中，应当在表套内进行定向。

若是想要进一步降低造斜率，除了可以适当增加靶前位移之外，还可在入窗前预留出一定的稳斜段，这样有助于确保施工时入窗的安全性，为了实现降低施工难度、提高施工安全性的目标，就需要对井眼轨迹进行优化设计。

（2）扭矩和摩擦阻力。

通常情况下，引起大位移井摩擦阻力的原因很多，比较主要的有以下几个方面：其一，当井斜角不断增大时，钻柱对井壁的荷载也会随之不断增大，这样一来便会造成钻柱的运动阻力增大；其二，液柱与地层两者之间的压力差较大，从而会产生出一股使钻柱向井壁方向靠近的推动力，由此便容易形成压差卡钻的情况；其三，由于洗井效果相对较差，致使井眼当中岩屑床形成严重，进而产生卡钻；其四，因井眼周围的应力分布情况不均衡，导致井眼出现变形，使起下钻的阻力和钻井的摩擦阻力增大。

为了有效降低扭矩和摩擦阻力，需要采取相应的减阻技术，较为常
用的方法有以下几种：
①选择最为合理的井眼轨迹。

②选用润滑性能良好的钻井液。

③通过改善泥饼的质量，来减小泥饼对钻柱的接触面积。

④确保井壁的稳定性，并保持井眼的清洁，同时应采取加强固相控制的措施，来避免缩径和坍塌掉块的情况发生。

⑤在起下钻的过程中，应尽可能避免钻柱与井壁发生刮卡的情况，这样可以减少岩屑床的形成，有利于提高井眼的净化程度。

（3）钻柱和钻具组合设计。

大位移井与常规的直井不同，其本身存在一定的特殊性，为了确保钻进质量，在钻柱的设计上必须充分考虑高扭矩的问题，只有保证钻柱的强度达到一定程度，才能使顶部的驱动系统充分发挥出作用。

为此，应当应当设计出抗高扭矩的钻柱，具体可采取应力平衡法。

需要注意的是该方法虽然能够显著提高钻杆接头的负载能力，但却又会产生出螺纹表面黏扣的问题，所以在使用该方法时，需要配合使用相应的螺纹脂。

通过使用具有高摩擦力的螺纹脂，可以在钻杆接头应力相同的条件下获得高的钻杆扭矩。

此外，由于大位移井的井斜角偏大，从而使得钻进过程中下部钻具会紧贴到井壁上，这样便会产生出较大的摩擦阻力，而上部钻具因自身重量不足无法对下部钻具施加足够的压力，钻头很难接触到井底，大部分的机械能都会在摩擦过程中损耗掉，这也是钻进速度较慢主要原因之一。

为了有效解决这一问题，可以采取塔式钻具组合，上部钻具采用加重钻杆和钻铤，因重量增大，能够
对下部钻具施加足够的钻压，这样一来便可以有效减小摩擦阻力问题。

（4）在大位移井的钻井过程中，确保井眼稳定是非常重要的。

根据大量的工程实践表明，影响井眼稳定最主要因素是井眼的方向与地层最大水平应力方向是否平行。

为此，在工程实践中，除了需要进行相应的监测之外，还应进一步增强井壁本身的稳定性。

在砂岩地质条件下，应采取过平衡的方法进行钻井，特别是在大斜度井段的钻进时，必须采用浓度较高的钻井液，这样才能有效确保上部地层的承受力，进而保证井眼的整体稳定性。

2.2 完井技术
完井技术在整个大位移井的钻井过程中起着决定性作用，其中关键的技术问题有以下两个方面：
（1）套管磨损。

这是整个大位移井钻井施工时必须高度注意的问题之一。

为了有效避免套管磨损的情况发生，可以采用套管防磨减阻接头，以此来保护套管并降低扭矩。

具体做法如下：首先在造斜点以上30m至30°井深的位置处，每间隔60m安装1个防磨接头，同时30°井深至套鞋处每间隔30m安装1个防磨接头。

需要注意的是在具体钻进过程中，应当始终确保接头在技术套管内。

（2）下套管的具体方案。

大位移井完井时，下套管最佳方案的确定应重点考虑以下三个因素：设备能够下入套管的最大重量、摩擦阻力损失以及机械能损失。

为了有效确保套管能够顺利下入，并进一步提高固井质量，可以采用漂浮固井的方法。

这种方法不但可
以减少套管本身的重量，而且还能减少摩擦阻力损失，其非常适用于大位移井完井时的下套管作业。

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