徐曉明

摘要：面對(duì)日益緊張的油氣資源，深層氣藏的開發(fā)是現(xiàn)階段油氣開采的重點(diǎn)工作內(nèi)容。某油田含有豐富的天然氣儲(chǔ)備類型，不過受到深層礫巖埋深、成巖作用、凝灰質(zhì)等因素的影響，導(dǎo)致氣藏連通性普遍較差，并且大部分的儲(chǔ)層均是低豐度儲(chǔ)層，孔隙度≤6%，密度>2.5g/cm3，這種條件造成直井目的層裸露面積相對(duì)有限，不利于深層氣藏的開采。

在實(shí)際工作中需要結(jié)合深層水平井直井段長(zhǎng)、直井段水平位移控制難度等一系列因素，結(jié)合試驗(yàn)成果與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)鉆具組合、井眼軌跡進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低深層氣藏的開發(fā)難度。

關(guān)鍵詞：深層氣藏;深層水平井;井眼軌跡;設(shè)計(jì)與控制技術(shù)

1.深層水平井井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

要實(shí)現(xiàn)對(duì)深層氣藏的有效開采，首先需要確保井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，這也是后續(xù)一系列優(yōu)化工作的前提與基礎(chǔ)。

1.1井身優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

（1）優(yōu)化后的井身結(jié)構(gòu)需要滿足地質(zhì)勘探開發(fā)需求的同時(shí)還可以保護(hù)深層氣藏，并且滿足深層氣藏開采所面臨的一系列條件，確保井下安全，最大限度上控制鉆井成本;

（2）結(jié)合深層氣藏開采對(duì)井身的一系列硬性要求對(duì)井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保套管柱可以順利地下至設(shè)計(jì)井深。

1.2深層水平井井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵

水平井的井身結(jié)構(gòu)基本組成內(nèi)容包括對(duì)鉆頭與套管尺寸的選擇、套管層次與下深?，F(xiàn)階段我國(guó)油氣生產(chǎn)行業(yè)已經(jīng)形成了標(biāo)準(zhǔn)化的鉆頭套管尺寸配合規(guī)則，因此水平井井身優(yōu)化的關(guān)鍵是明確套管層次與下深。[1]確定套管層次往往也受到多種因素的影響，其中Φ244.5mm技術(shù)套管能否順利下深是決定井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵因素，主要影響因素為大斜度井段當(dāng)中的復(fù)雜井段。

關(guān)于Φ244.5技術(shù)套管下深現(xiàn)階段主要有以下方案：

1.直徑段;2.小井斜角井段;3.較大的井斜角井段;4.臨近窗口

水平井使用裸眼、襯管完井作為主要方式Φ244.5mm技術(shù)套管需要將臨近窗口作為主要條件，相應(yīng)的在Φ244.5mm技術(shù)套管當(dāng)中配備封隔器從而達(dá)到封隔產(chǎn)層與上部地層的作用，確保水平井可以長(zhǎng)期持續(xù)性正常生產(chǎn)。使用套管或、尾管注水泥射孔形成的水平井，Φ244.5mm技術(shù)套管在下深時(shí)要需要同時(shí)兼顧二開、三開裸眼段長(zhǎng)度、水平井段、大斜度井段施工難度。[2]其影響因素不僅包括水平段施工，同時(shí)還包括大斜度段鉆，這些因素直接決定Φ215.9mm裸眼井段的長(zhǎng)度、井眼穿過大斜度井段的尺寸。鉆進(jìn)大斜度井段與水平井段，從周期、成本、技術(shù)的角度進(jìn)行分析，均為深層水平井鉆井施工的重點(diǎn)內(nèi)容。

2.鉆具組合參數(shù)優(yōu)化

2.1優(yōu)化鉆具組合

為了有效開采深層水平井，需要對(duì)鉆具組合進(jìn)行全面優(yōu)化。精神結(jié)構(gòu)確定以后對(duì)鉆具組合進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，鉆具優(yōu)化的目標(biāo)是確保摩擦阻力、扭矩都打到最小化，并且需要保證鉆具組合作業(yè)時(shí)的強(qiáng)度。

鉆具組合優(yōu)化原則：

（1）最大限度上滿足各種鉆進(jìn)工藝;

（2）最大限度上降低摩擦阻力與扭矩;

（3）同時(shí)考慮鉆具組合使用過程中的經(jīng)濟(jì)性、安全性。

2.2柱屈曲模型

一些鉆柱等曲率彎曲井眼約束相對(duì)較長(zhǎng)，這種鉆柱在載荷作用下會(huì)發(fā)生初始彎曲，達(dá)到某一臨界值時(shí)鉆柱就會(huì)出現(xiàn)正弦屈曲。伴隨載荷的進(jìn)一步增加，鉆柱由開始的正弦屈曲開始變化為螺旋屈曲，直至某一臨界值鉆柱徹底變?yōu)槁菪?，最終達(dá)到自鎖。假設(shè)：

1.管柱長(zhǎng)度大，端部約束對(duì)屈曲造成的影響可以忽略;

2.管柱彎矩與形變的關(guān)系可以通過細(xì)長(zhǎng)梁理論表示;

3.假設(shè)曲率半徑R為常數(shù)，此時(shí)r0/R<<1，其中r0表示管柱和井眼之間半徑

在井眼約束作用下管柱橫向位移如圖1所示：

在（5）當(dāng)中若K>K`成立，倘若K

（2）第二段：合理的鉆進(jìn)參數(shù)是確保軌道控制工作得到有效落實(shí)的關(guān)鍵，需要適當(dāng)提升鉆井液的潤(rùn)滑性能以此消除滑動(dòng)鉆進(jìn)過程中存在的托壓狀況，以此確保鉆進(jìn)工具面的精確性。將滑動(dòng)、旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)比重控制在合理范圍內(nèi)，可以最大限度上確保合理的造斜率，以此防治出現(xiàn)全角變化率。

結(jié) 論

對(duì)深層水平井井眼軌跡進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合鉆井實(shí)際地質(zhì)需求最終決定使用變曲率多圓弧雙增剖面法，在施工過程中并未發(fā)生意外情況，有效確保深層水平井鉆進(jìn)的有效進(jìn)行。選擇合適的鉆井工具與測(cè)量?jī)x實(shí)現(xiàn)對(duì)目的層的精準(zhǔn)判斷，在此基礎(chǔ)上確保中靶，從根本上縮短了鉆井時(shí)間并提升產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)

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