邵帆(中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司湛江分公司,廣東 湛江 524057)
水平鉆井技術(shù)的流行不是近幾年開始的,而是在20 世紀20年代就開始了使用,這是一項能有效提升石油氣產(chǎn)量的技術(shù)。我國現(xiàn)階段的水平鉆井技術(shù)仍舊處于發(fā)展階段,但實際上技術(shù)已經(jīng)趨于成熟,只不過與其他發(fā)達國家間比較還有進步空間。
已知的是,水平井的使用能夠提升油氣產(chǎn)量,但此種井的鉆進工作難度較高。水平井鉆進的要點在于井眼軌跡控制,軌跡需要與設(shè)計細節(jié)完全符合才能促使水平井質(zhì)量完全達到施工標(biāo)準(zhǔn)。此種井通常建設(shè)在低滲透的地層和垂直裂縫當(dāng)中,尤其是在淺層的油氣開發(fā)工作中,才能得到最佳工作效果。
為全面提升工作效率,施工中的彎頭和穩(wěn)定器都需要保障處于可靈活轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下。隨著相關(guān)鉆井技術(shù)的發(fā)展,鉆井工作的優(yōu)化設(shè)計、軌道控制等工作環(huán)節(jié),都能得到全面的發(fā)展和進步。
水平鉆井工藝的難點在于提升對水平井橫向鉆井軌跡的控制程度,這就需要鉆具的輔助。鉆具的選擇需要注意的要點有兩方面,一方面是其在水平井中水平段旋進是否具有較強穩(wěn)定性,保障在旋轉(zhuǎn)鉆井時能夠用更快的速度將鉆壓傳遞到井下,這樣更能幫助水平井提升水平推進的效率及延伸度。
另一方面是鉆具組合在選擇時,應(yīng)注意盡量選擇具有造斜能力的設(shè)備工具。水平井鉆井的過程中,最突出且難以解決的就是在井下水平段的摩擦,若采用的是滑動鉆井,則水平軌跡難以控制,若器具本身具有一定的造斜能力就能很好地解決此類問題。但需要關(guān)注的是造斜率的大小,太大會增加摩擦扭矩,太小又會拖慢軌跡進行速度,且若鉆具組合選擇的不好,水平鉆井水平段又長,那么在工作過程中脫靶就是難以避免的問題。
水平井鉆井的過程中需要控制軌跡[1]。眾所周知,水平井的鉆進順序是從上到下,由內(nèi)而外,經(jīng)過此種順序建設(shè)的水平井能夠保障各層管套和井眼之間的縫隙距離更加合理。同時為保障水平井固井要求,在第二次鉆進工作落實時,要控制鉆頭尺寸小于上層管套直徑,如此一來,鉆頭就能夠順著上次鉆進的路線繼續(xù)施工。
其次是井身設(shè)計。井身能夠?qū)Φ貙赢?dāng)中的油氣起到保護作用,因此在設(shè)計時,應(yīng)盡可能地保障鉆頭鉆進工作的安全系數(shù),有效降低滲漏、噴射、塌陷等情況產(chǎn)生的概率,提升鉆井工程落實的效率。當(dāng)鉆井工作進行到下部地層,工作人員一般會將鉆井液更換成為高密度鉆井液,主要原因在于此時水平井內(nèi)部的壓力不會導(dǎo)致上層管道薄弱的部分開裂,因此可以適當(dāng)加快鉆進速度。
最后是當(dāng)水平井鉆井過程中,實際的地層壓力超過預(yù)測值,就會產(chǎn)生井涌的情況,設(shè)計人員需要提前預(yù)測類似的突發(fā)情況,保障能夠在特殊條件下,團隊仍然具備在壓力范圍內(nèi)處理流溢情況的能力。
此外,還要注意的是鉆井過程中的套管尺寸、鉆頭規(guī)格等都會對未來的水平井鉆進和采油工作造成影響,一旦各部分細節(jié)之間的配合存在差異,就會提高工程成本投入。一般情況下,工程中套管的尺寸和鉆頭規(guī)格,能夠作為油層套管規(guī)格設(shè)計的參考,全部確定好后,再調(diào)整鉆頭尺寸,就能夠保障后續(xù)工程落實的順利程度。
上文中已經(jīng)多次強調(diào)水平井鉆井施工的要點是控制井眼軌跡。一般情況下的水平井井眼軌跡控制使用的是彎外殼螺桿鉆具,該技術(shù)的原理是根據(jù)螺桿鉆具設(shè)備自身的特點展開工作,將鉆井液產(chǎn)生的水力轉(zhuǎn)化成為鉆頭的前進動力。同時在鉆進過程中,可以利用隨鉆測斜設(shè)備確認地下螺桿彎角的方向,保障井眼始終按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)鉆進。
針對彎外殼螺桿鉆的特性,工作人員可以對二維水平井的掘進軌跡進行控制。技術(shù)相關(guān)的分析工作中,尤其是在預(yù)增斜軌跡當(dāng)中,水平井的掘進最佳選擇是彎螺桿鉆具,再與穩(wěn)定器和斜坡鉆桿配合,就能夠更精確地控制鉆井軌跡的前進方向。
增斜井的造斜率控制要點分為兩個方面,一方面是工作人員要注意施工順序先高后低。另一方面是保障下部井段的水平段軌跡控制過程中,應(yīng)選擇倒裝鉆具組合,此種優(yōu)化組合方式下能夠降低摩擦力對鉆進工作的影響程度,更好地完成鉆壓傳遞。
上文中多次提到鉆井液[2],由此可見,它在水平井鉆進的過程中起到至關(guān)重要的作用,也是保障各項施工工藝落實的基礎(chǔ)條件。因此工作人員在選擇鉆井液時應(yīng)提高關(guān)注程度,一般情況下的水平井鉆井液能夠保障鉆井順利程度,原因在于它能大幅度降低鉆進過程中鉆具與井壁之間產(chǎn)生的摩擦力,同時還能達到清潔井眼,提升井眼穩(wěn)定性的效果。
在水平井鉆井的過程中,工作人員要注意的要點如下:
第一是鉆井液化學(xué)凝聚力、黏度等參數(shù)要嚴格符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
第二是鉆井液的固相含量不能過高,要維持在減低鉆井過程中微米顆粒的程度,避免延長工期。
第三是要具有防塌陷和抑制性能,不論鉆井工程進行到何種地層都能適應(yīng)地層特性,并維持鉆井設(shè)備的穩(wěn)定程度。
第四是保護油氣層,油氣層是最容易產(chǎn)生滲漏的位置,鉆井液能夠提高對該位置的保護程度。
第五是其自身要具有良好潤滑效果,降低鉆進過程中產(chǎn)生的摩擦力,減少卡鉆等情況的產(chǎn)生。
隨著近年來水平鉆井技術(shù)的發(fā)展,市面上已經(jīng)出現(xiàn)了噴射式的鉆頭[3]。此種鉆頭使用需要工作人員考慮水力參數(shù)的優(yōu)化工作,水力參數(shù)代表的是上述鉆頭的特征和射流水力,優(yōu)化設(shè)計工作的內(nèi)容是尋找相對合理的數(shù)值搭配方式,最大程度上保障水平井井下的工作效果,加快工程進度。
當(dāng)下的鉆井工藝控制過程[4],需要工作人員深入分析井眼走向,尤其是在油層和上下圍巖的控制中,可以配合分析綜合錄井圖,將可能產(chǎn)生的不同表征投入應(yīng)用實驗,提升在鉆井過程中對油氣層和泥巖的控制力度。該項工作必然離不開氣測值控制,此種數(shù)值表現(xiàn)為全量、全組分由低到高迅速上升,同時隨著鉆井測量的進度增加。在分析時,工作人員根據(jù)油氣層的砂巖位置展開工作,就能夠得知鉆井時砂巖的含量會不斷提升。隨著巖屑中泥質(zhì)成分的減少,可以發(fā)現(xiàn)油氣和巖屑之間的比例不斷變化,最終呈現(xiàn)上升趨勢。
由于油氣層變化[5]在施工過程中,隨著鉆井測量垂深的變化,自然伽馬線也會改變形態(tài),若巖屑無油氣顯示,氣測的全量曲線最終會下降到背景值直到完全消失。
為保障水平井鉆進施工作業(yè)更好的展開,工程落實方案優(yōu)化是很有必要的。主要需要工作人員通過分析綜合錄井模塊當(dāng)中巖屑和氣測錄井等情況,進一步分析特征曲線的綜合性,保障井下的油氣層區(qū)域范圍得到有效控制。全面控制和優(yōu)化之后,工作人員就能處于更加有利的位置展開后續(xù)測錄井相關(guān)工作。同時一旦市場上產(chǎn)生了更加先進的水平井鉆進的技術(shù),工作人員也要勇于嘗試。
實際上水平鉆井的過程中,工作人員能觀察到輕組分的具體變化情況,針對該特點,工作人員可以分析油層鉆井模塊。當(dāng)前的工作模塊當(dāng)中,工作人員提高對砂層頂部泥質(zhì)粉砂巖的控制力度,設(shè)計具體控制工作流程時,工作人員需要根據(jù)地層顏色和深度判斷下一步工作安排。想提升判斷結(jié)果的準(zhǔn)確程度,工作人員可以針對不同模塊的泥質(zhì)粉砂巖進行相對的伽馬值控制,最終達到更好的控制效果。
通過分析不同水平工作段的施工細節(jié),工作人員可以掌握砂質(zhì)泥巖性質(zhì),并合理優(yōu)化水平井的鉆井軌跡。在設(shè)計過程中,需要保障優(yōu)化質(zhì)量和細節(jié)經(jīng)得起推敲,將精細巖屑錄井在薄油層水平鉆井當(dāng)中的價值最大化。
為提升工作人員的實際分析效果,可以在每次施工開始前,組織員工參加相關(guān)技能的培訓(xùn),保障其在工程落實前期獲得階段性的能力增長效果。同時也可以向員工灌輸分析工作的重要性,引導(dǎo)其提高認識程度,最終用更加飽滿的精神狀態(tài)投入工作。
工作人員需要在未來水平鉆井的模塊當(dāng)中通過導(dǎo)向控制錄井中和性,達到預(yù)測油層變化的目的。在當(dāng)前大部分的工作模塊當(dāng)中,工作人員都要根據(jù)氣測錄井情況等數(shù)據(jù)判斷油氣巖層的實際鉆進情況,更好的展開油層界限設(shè)定工作。
如:在工作中提升LWD 軟件的使用率,該軟件能輔助工作人員對水平井的井下情況進行垂深控制,保障得到的井斜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。在這樣的條件下,工作人員能夠更加順利的進行油層剖析工作,促使鉆井軌跡始終在優(yōu)質(zhì)控制下推進。
工作效益的提升需要工作人員對多口相鄰水平井展開實鉆控制,這不僅能輔助后續(xù)的油層厚度分析工作,還可以配合展開構(gòu)造圖等其余圖紙的分析。上文中提到的綜合錄井技術(shù)都能夠反映我國當(dāng)下鉆井水平和實踐行為,從而更加有效的落實后續(xù)鉆井水平方向軌跡的控制工作,并將地層中的反應(yīng)完整記錄下來,歸納導(dǎo)入到數(shù)據(jù)資料庫當(dāng)中,供行業(yè)內(nèi)其他工作人員查閱。
總而言之,想提升當(dāng)下水平井鉆井工作的效率,全面分析綜合錄井的地層信息是至關(guān)重要的,也能在優(yōu)化過程中逐漸降低水平井鉆井工作的復(fù)雜程度。