水平井施工地质适应因素浅析

谭静

（中国石油辽河油田公司钻采工艺研究院，辽宁 盘锦 124010）

水平井施工地质适应因素浅析

谭静

（中国石油辽河油田公司钻采工艺研究院，辽宁 盘锦 124010）

应用水平井开发油气藏时，水平井裸眼段在油气层中较长，与外来液接触面积大、浸泡时间长，钻井完井过程中又存在钻具偏心和岩屑沉淀滞留现象，同等条件下地质适应因素表现出与直井不同的特征。另外，水平井钻遇裂缝的概率大，受储层渗透率各向异性的影响，水平段不同方向上的损害分布不相同，储层损害往往沿渗透率高的方向侵入地层更深。在生产过程中，同样受到渗透率各向异性及井内压力分布的影响，使得损害带形状显示椭圆形，这种损害直接影响到了增产措施的效果。

水平井；渗透率各向异性；地质适应因素；钻井完井

随着水平井技术的不断发展，水平井已经成功应用于开发各种油气藏，且在提高油气井产能、增加储量、提高油气藏采收率、改善开采动态、开发特种油气藏等方面发挥出了明显的优势。水平井损害问题成为了制约水平井技术发展和开发效果的瓶颈。在相同条件下，水平井受到了比直井更加严重的损害，尤其是存在渗透率各向异性的油气层，其损害带形状与常规直井损害分布不同。开展水平井油气层损害研究，能够进一步深化对水平井油气层损害特性的认识，对后续损害清除作业、完善补救措施、恢复油气井产能的研究有重要意义。

1 水平井施工对地层的影响

1.1 渗透率各向异性

储集层内沉积构造、结构因素、岩性变化可使储层的渗透率表现出各向异性，尤其是储层发育裂缝时，往往会导致储层渗透率具有严重的非均质性，使储层沿裂缝方向具有很强的导流能力。大多数油气藏都存在一定程度的渗透率各向异性，应用水平井开发油气藏时，水平井段在油气层中较长，钻遇裂缝概率大，顶面、侧面、底面方向上渗透率差异较大，渗透率各向异性表现尤为突出，这不仅影响了油气层内流体的运动和水平井产能，也控制了油气层的损害分布。

不同渗透率级别的岩心滤失量、滤失速率不同，呈现出了滤失量随渗透率增加而增大的趋势，滤失速率随时间推移逐渐降低。由于钻井完井液体系中添加有保护油气层的暂堵型颗粒，能够在短时间内在实验岩心端面形成有效的滤饼，阻止后续的固相颗粒和滤液大量进入油气层深部，减弱了油气层的损害。

结合水平井水平段的自身特点，考虑到水平段在储层内沿水平方向和垂直方向表现出的渗透率差异（Kh≠Kv），同一截面上不同方向的损害分布不同。当油气层的这种渗透率差异表现的不明显时，即Kh与Kv相当，水平段内各个方向上损害侵入也相同；当油气层的渗透率表现出强烈的各向异性时，相同条件下渗透率高的方向上固相、液相侵入量相对较大，在井眼周围形成不均匀的侵入带。

1.2 时间效应

水平井在油气层中延伸较长，一般有几百米甚至上千米，水平段在工作液中暴露时间较直井长，造成损害的可能性大，范围更广。如果有一无限大均质油气层，层厚为20 m，分别钻一口直井和一口水平井，水平井的水平段为600 m，且在油气层内钻速为5 m/h，仅仅考虑钻井完井过程中的油气层损害，忽略其他作业时间，则对于直井而言，油气层顶部在钻井完井液中的浸泡时间大约为4 h，而水平井水平段入口点端部至少要浸泡120 h（不同水平段浸泡时间不等），损害时间是直井的30倍。水平井的不同水平段在工作液中损害时间不等，造成损害沿水平段分布不同。通过实验手段，参考损害时间，可以描绘水平段井眼周围损害分布状况，在水平井延伸方向上油气层内损害带形状呈现锥形分布，水平井跟部由于损害时间长，损害深度大，端部相对侵入深度较浅。所以，使用合理的工作液能减小损害侵入深度，减小其对油气井产能的影响。

1.3 钻具偏心与岩屑作用

钻井完井作业时，钻具受重力作用在弯曲的水平井眼中呈偏心状躺在水平段底部，与直井相比大大增加了与井壁的接触面积，易破坏已形成的外滤饼，增大钻井完井液在水平井底部的滤失量和固相侵入量，扩大了油气层损害范围。

岩屑在环空中受重力的作用沿垂直方向下落，直井中只要钻井液上返速度稍大于岩屑的下滑速度，就能将其缓慢地携带出井筒。而水平井环空中岩屑与水平段底面距离很短，同样情况下，岩屑会逐渐在底部堆积形成“岩屑床”。造成井下事故。此时，又必然对偏心的钻具产生作用，增加摩阻，延长了损害时间，使水平井底部方向上损害加剧。

2 减小水平井对储层影响的途径

正压差或近平衡钻井条件下，通常采用屏蔽暂堵技术、增加井眼稳定性、控制滤失，尽可能地降低油气层渗透率各向异性，以及长时间损害和钻具偏心与岩屑作用造成的影响，从而有效保护储层，使油气层损害降到最低；保护储层的另一条重要途径是欠平衡钻水平井，但欠平衡钻井也不是万能的——由于受到毛细管自吸作用的影响，即使在欠平衡状态下也会有一部分液相进入油气层，因此，可以在钻进条件允许的情况下，采取气体钻井来有效防止固相和液相侵入。

在水平井生产过程中，同样受到渗透率各向异性及井内压力分布的影响，使得损害带形状显示椭圆形，这种损害特征也会影响到增产措施的效果；注水开发以及三次采油过程中，损害历时更长、范围更广，必然会影响水平井开发效果，有必要研究水平井油气层损害的特殊性。

3 结束语

水平井油气层的影响是制约水平井技术发展和开发效果的瓶颈，油气层表现出的渗透率各向异性，使固相、液相侵入在渗透率高的方向上较为严重；水平段长时间暴露在工作液中加重了油气层的影响程度；钻井完井过程中钻具偏心和岩屑作用使水平段底部影响加剧，在井眼周围形成不均匀的侵入带。

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〔编辑：张思楠〕

TU19

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.23.006

2095－6835（2017）23－0006－02