水平井钻井技术在石油勘探开发中的应用与发展

潘丽辉

【摘  要】在目前的石油勘探开发当中，水平钻井技术使用较为广泛，具有一定的技术优势。但是通过本文的研究发现，在实际当中水平钻井技术也存在着一些不足和技术问题。本文根据这些问题提出了一些改进措施和建议。

【关键词】水平井;钻井技术;石油勘探

引言

随着能源危机席卷全球，人们对石油勘探技术提出来了越来越高的要求。在这一背景之下水平井钻井技术凭借其操作简单工作量小，产油量高的优点被广泛的运用在多层陡峭产油层、薄油层、垂直裂缝油藏以及低渗透油藏中。但是水平钻井技术实际的油田勘察开发工程当中，也存在众多的技术限制和缺陷需要进一步的研究和开发。

1.水平井钻井技术概述

在目前的水平井当中，主要使用的技术方法有套管针钻井技术、欠平衡钻进技术、分支井钻井技术三种。其技术特征和优缺点详细如下[1]：

1.1水平井钻井技术

对于水平井钻井技术而言，套管钻井技术是使用范围最广技术最成熟的技术方法。套管钻井技术原理简单，操作方便对防止钻井出现卡钻和井喷等事故具有非常好的效果。同时，套管钻井技术的利用还可以大大的降低石油勘探钻井的费用以及的井下事故的处理时间。其次，欠平衡钻井技术也是目前较为常用的水平钻井技术，该技术具有较好的钻井率，可以显著的提升油气的产量。但是，对于欠平衡钻井技术而言只能在特定的环境条件下使用，理论上而言这种钻井技术不能够用于地层孔隙压力不清、地层压力较高、风险大、井壁不稳定以及产量较大的作业环境下。

最后，分支井钻井技术主要是被应用于低产难采储量油藏的勘探开采作业当中。分支井钻井技术也可以大致的分为多分支、叉井眼、垂直经分支井眼等多种。通过分支井钻井技术可以显著的提高薄层及薄层产状的产油量。

1.2水平井钻井技术的优点

对于石油勘探开采而言，具有多种方法和技术。水平井钻井技术是这位常见的一种开采方法之一。一般而言水平井钻井技术在薄层、低孔低渗和稠油的油气田当中具有扩大渗流面积，增加油气田的整体产量的作用和技术优势。在油气田当中具有很多垂直型的裂缝通过水平钻井技术可以和垂直裂缝进行垂直相交。通过和多条垂直裂缝的相交，可以大大提高产油效率提升油气产量。对于天然气的开采而言水瓶座脸技术可以起到缓解产气的速度，稳定产气压力，是水平井钻井技术也被经常运用于海洋油气田的开采，具有降低人力物力成本，使用面积小，工作效率高的优点。

2.水平井钻井技术的应用现状及问题分析

虽然水平井钻井技术具有诸多的优势，但是也不能否认其具有一定的技术难度和使用环境限制。目前水平钻井技术在我国具有广泛的使用，但综合而言，具有以下几点问题和不足之处亟待改进[2]。

2.1下套管的难度较大

首先对于水平井钻井技术而言，其一般都具有较长的水平段。因此水平井就会具有较高斜率的斜度井。因此这就给水平井套管带来了极大的困难。因为在斜度井段套管和岩壁具有非常大的摩擦力推进力不足就会造成套管难以下降无法到达指定位置，推进力大一会造成套管破损。因此，目前水平井钻井技术大多被采用于埋深教小的油气田当中。深度较大的油气田，采用此技术还需要进一步进行研究和开发。

2.2水泥浆的替代率较低

水平井钻井技术当中需要采用水泥将进行套管，但是由于水平紧，套管的重量较大会造成水泥浆的替代效率降低。进而造成在套管和水平段之间出现较大的差异，造成层流替代的问题。

2.3固井质量容易受水泥浆性能的影响

如上文所述，水平井钻井需要较长的水平段套管因此水平井钻井技术对套管的泥浆具有较高的质量要求。需要通过水泥浆在斜井段和水平井段的位置高差处形成水袋，来确保水泥石和水平井壁的凝结质量符合要求。但是在实际过程当中油气会潜入到水泥浆当中这样会造成水泥浆结构发生破坏水泥浆胶体性能结构下降，出现凝固体积收缩，进而造成水泥石和井壁及套管壁之间出现空隙，造成水平井无法固定。

3.提升水平井钻井技术在石油开发中的应用质量

针对目前水平井钻井技术在石油勘探开发当中所存在的问题，本文根据目前的实践研究结果及国内外最新研究动态，结合笔者自身的工作经验总结出了以下几点改进措施[3]。

3.1下套管施工

首先对于水平井钻井技术而言，下套管施工是保证工程质量的关键所在。在下套管施工之前，我们需要对整个施工过程进行精确计算和模拟分析。根据计算结果，我们选择最合适的下入设备质量。通过精确的控制来最大程度的减小摩擦力和机械损失，同时也可以避免坍塌、井下壓差卡钻等问题。对于下套管施工过程中摩擦力大，难度高的问题我们可以通过引入顶部驱动技术来对这一问题进行解决，简化下套管操作流程，控制套管的漂浮或下压等状况，确保套管施工的顺利进行。

3.2井身轨迹控制

对水平井钻井的景深进行轨迹控制和监控是保证施工质量和套管施工过程稳定进行的关键所在。在整个井深轨迹控制当中主要是要对直井段以及水平段与造斜段井身轨迹进行控制。水平井的垂直段的紧身轨迹控制其实相较于水平段技术难度低，操作简单，不需要过多的关注，只需要保持紧身垂直即可。对于水平段的井深轨迹控制，我们需要利用先进的轨迹跟踪仪器和勘察技术手段来控制钻进的方向和速度。

3.3其他应用措施

除了上述两个技术方法之外，当井段角度处于 40°～ 60°的范围内时我们还需要从以下三个方面进行控制，以提高水平钻井的施工质量保证钻井能够顺利进行。第一，当井段角度大于45度时我们需要采用无磁承压钻杆来代替传统的无磁钻杆;第二，在进行水平段钻井时，我们需要最大程度的降低扭矩和摩擦阻力来确保顺利钻进;第三，对于水平仅的水平段剖面设计而言，应当尽量采用长半径和短半径剖面。因为这样的剖面可以很大程度的降低水平段摩擦力和施工难度提高身轨迹追踪的效率和准确性。

结束语：对于石油勘探水平钻井技术而言，其主要使用的技术有套管钻井技术、欠平衡钻井技术和分支井钻井技术。这些技术都具有各自的使用范围和技术优缺点。根据本文的研究分析，可以发现水平钻井技术在石油勘探开发当中具有广泛的使用空间和成熟的技术优势。一般而言，水瓶座点技术在薄层低孔低渗和稠油的油气田开采当中具有开展效率高，转紧时间短，使用空间小，产油量高的优点极大程度的降低了油气田开发管理使用的成本。但是在实际工作当中，水平井钻井技术仍然存在着一些问题和不足，本文根据笔者自身的实践工作经验，就这些不足，一一提出了一些改进措施和方法只在通过本文的研究为具体的工程实例提供一些理论参考，提高水平井钻井技术的效率和可靠性。

参考文献：

[1]席大俊.水平井钻井技术在石油勘探开发中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2018，v.38;No.463（05）：168-169.

[2]邓健.水平井钻井技术在石油勘探开发中的运用[J].化工设计通讯，2018，44（3）：211-211.

[3]时鹏程.随钻测井技术在我国石油勘探开发中的应用[J].测井技术，2002（06）：5-9+103.

（作者单位：中原油田文卫采油厂）