深层小井眼侧钻水平井钻井技术实践分析

郭彦麟

摘要：伴随科学技术不断发展，诸多新型技术如雨后春笋般出现，其中，深层小井眼侧钻水平井钻井技术便是具有一定代表性的技术之一，这一技术的出现促使钻井工艺正式步入一个全新阶段，此技术因自身提升油气采集率、前期投入少等优势得到广泛应用，基于此，本文将主要针对深层小井眼侧钻水平井钻井技术的相关实践应用展开探讨。

关键词：深层小井眼;侧钻;钻井技术

1侧钻概述

在明确要侧钻的新部位之前，首先要掌握防水套管和井结构，然后用斜向器等专用工具对防水套管进行打磨套管开窗，这也是一个非常完整的技术，但是测试仪器很可能会受到防水外壳的影响，为了更好地保证侧面正确的钻孔位置和定向，需要使用旋转导向等专用工具，导致成本上升[1]。

2深层小井眼钻井技术的设计要点

2.1钻井过程所需设备的基本要求

在深位小井筒进行实际侧钻作业时，对钻井机械设备的要求非常高，必须能够承受循环系统非常大的工作压力。一般来说，电动油泵是一种在运行过程中必须配置的设备，电动油泵在工作过程中可以非常方便地调节排量;此外，高质量的钻井液对钻井工作也非常重要，它会直接影响井眼光滑、润滑和净化。

2.2侧钻水平井定向轨道设计方法

造斜率是设计定向井道时必须考虑的内容，一般情况下，原环节造斜率的坡度不宜过高，主要是为了更好的安全施工，若坡度太高，很容易造成卡顿，为了更好的完成目标的落地，通常在进入目标前降低造斜率，增加白边填充，提高油层穿遇率。

2.3钻井液设计

砂浆设计方案难度系数高是小孔深侧钻的特点，对钻井液的要求非常苛刻，为了更好地提高钻井液的应用，需要综合考虑钻井工程施工过程的各个环节，对于小井眼侧钻，重点考虑防塌和润湿性，一般选用氯化钠钻井液[2]。

2.4钻头以及相关参数设计

选择钻头时要考虑的因素很多，即钻进速度、钻头进尺、钻头成本等应用的实际效果，还必须考虑岩石力学的特性，要实现经济效益，必须综合考虑所有相关因素，最好选择牙轮钻头和PDC钻头紧密结合。另外，为了更好地降低钻头的磨损率，施工初期的钻头转速不宜过高，否则，会缩短钻头的使用寿命，还要防止频繁更换钻头，以免增加成本。

3工程概述

该井具体目标前距仅为194m，设计方案最大增加切线斜率为10.53°/30m。大倾角井段钻压传递困难，影响机械钻速;侧钻裸眼段838m，泥岩段为坚硬的韧性地质构造，钻孔速度低，浸泡时间过长，矿井容易塌陷。设计方案较大排量8L/s，泵压25MPa，只能达到规定排量。调整幅度小，对设施要求高;Ø118mm钻头厂家及钻头型号规格较少，钻头型号选择有限;挤出机螺杆的使用时间为70—80h，脱扣频率往往限制了钻头的工作能力。另外，为了破坏煤岩层，需要进行短时间的升降作业，全角弹性系数大的位置容易产生凹槽，有卡钻的风险;空间小，在整个升降过程中会出现很大的问题，若工作压力大，有塌井、失循环的危险。

4侧钻水平井现场实施

4.1开窗及修窗

（1）开窗位置选择。开窗位置需要考虑目标前方距离的限制、开窗方式、专用工具的工作能力、原井防水套管的完好情况、地质构造的可靠性、管接头的位置、卷收器的位置和井道的位置，综合考虑断面的密封质量，明确开口和通风部分。（2）开窗作业。钻压0.5t，速比50r/min，排量10L/s，泵压17MPa。修窗直至窗口处于静止状态，钻井设备上下升降，重量设备没有明显振动，一般振动量在0～1t范围内为达标。

4.2钻头使用分析

在斜井段，单个钻头最大进尺仅为58m，机械钻速很低，关键因素是钻头专用工具表面的不稳定性限制了钻压;地质构造的可钻性差;挤出机螺杆的转速比周期短，限制了钻头的工作能力。从井深3114米开始，逐步实现钻井加速实验。一是提高钻井液的润湿性;二是根据隆起产生的大钩载荷对钻压值范围进行数值模拟，观察不同钻压下专用工具面的变化，明确有效钻压值;选用9头螺丝钻，降低转速，增加扭矩，机械钻孔速度加倍。从3199m井深再次实现了钻头选择。实际钻孔表明，选用的三个钻头的实际效果非常显著。进尺分别为137m、125m和184m，机械钻速较高。

4.3钻井参数优化

钻压是影响小井眼钻速的主要因素，它同时与钻井设备的组成、钻头类型和钻井方法有关，压力、专用刀面变化状态一目了然，有效钻压值，细孔鉆头损失的比例随着孔深的增加而逐渐降低。3100m占泵压的2.7%，当井深达到3750m时，仅占泵压的0.59%。绝大部分成本都在钻井设备上，井深3300m时，排量控制在6.3～6.7L/s，最大泵压23MPa，钻井液中煤岩成分10%，钻井造成背压工况。现场采用短行程破坏煤岩层，使钻井液排量保持在6.3L/s以上，增加钻井液粘度，操纵钻井效率，降低岩屑的浓度。

4.4钻井液性能维护

（1）井壁稳定。施工过程中氯化钠含量控制在5%以上，立即加注各种滤失剂，高压缺水控制在2mL以内。进一步提高厌氧颗粒污泥质量，避免产生虚拟厌氧颗粒污泥。（2）井眼清洗。保持12—14Pa的动态剪切力和0.4—0.7的动态塑性比，提高井筒净化处理能力;严格遵守四级净化处理对策，立即消除有害固相。（3）润滑防粘。在施工过程中，保持原油和液体润滑液的成分超过设计方案。钻井液厌氧颗粒污泥的摩擦阻力指数保持在0.06～0.08之间，钻井设备的摩擦阻力小于30kN。

5深层小井眼侧钻水平井钻井技术的相关建议

5.1弯螺旋杆的使用

正常情况下，当钻深到达偏转点时，井眼的运转必须依靠弯曲挤压机的螺杆，而井筒轨迹的调节和控制基本依靠弯曲挤压机的螺杆，并且还可以扩大井眼，减少卡钻，保证侧钻作业的顺利开展[3]。此外，弯曲挤出机螺杆的有效利用，可以快速提高钻孔效率，减少循环时间，从而降低成本。

5.2正确采用五段制剖面

深层小井眼侧钻气井一般呈S形，即五段式建井模式，工程建设难度大，技术标准高，很容易在矿山发生安全事故，降低侧钻工程施工的安全系数。重点分析油气井的形成条件，选择合适的专用工具和技术，在保证安全的同时提高作业率，提高工程建设效率，最大限度地缩短作业周期。

结语：

深层次小井眼侧钻水平井钻井技术还有很多需要完善的地方，在具体应用中可能会出现一些问题，因此，在应用该技术实现操作时，要不断地进行科学研究，解决问题的同时也丰富实践成果，推进该技术的完善和发展，以期为为未来钻井技术进步提供参考，为国内社会经济发展做出贡献。

参考文献：

[1]闻伟峰. 油田小井眼开窗侧钻水平井钻井技术[J]. 化工设计通讯， 2019， 045（012）：261-262.

[2]赵波， 黄杰， 王德堂. 小井眼侧钻水平井固井技术应用[J]. 石化技术， 2019， 26（11）：2.

[3]马睿思. 深层水平井钻井技术探析[J]. 石化技术， 2019， 026（001）：191，229.