呂貴州

摘要：伴隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，水平井綜合能力的增強，隨著水平井廣泛的應(yīng)用，促進了水平井技術(shù)的不斷更新，在油田、天然氣等開發(fā)中逐漸占據(jù)了重要的地位，為了提高單井產(chǎn)量和油氣資源的采取率，能夠有效的降低開采成本、提高生產(chǎn)效率，為以后的油氣田開發(fā)提供更多的有利條件。本文對水平井進行闡述的基礎(chǔ)上，論述了水平井鉆井設(shè)計技術(shù)及軌跡控制。

關(guān)鍵詞：水平井；設(shè)計技術(shù)；軌跡控制

一、水平井的概述：

九十年代中期以來，水平井技術(shù)在中國范圍內(nèi)取得了突飛猛進的發(fā)展，為提高勘探效果，提高單井產(chǎn)量和油氣層采收率，開辟了一條新的途徑，給鉆井技術(shù)的發(fā)展帶來了新的革命，水平井已應(yīng)用各種領(lǐng)域，各種類型油藏，天然氣、頁巖氣、煤層氣、鹽井、地下熱能的開發(fā)。陜煤地質(zhì)集團油氣公司在水平井鉆井的設(shè)計技術(shù)、軌跡控制技術(shù)、鉆井液技術(shù)、完井技術(shù)的四個方面攻關(guān)，在理論研究、實驗技術(shù)、軟件技術(shù)、工具儀器研制和工具方法等方面，取得了重大技術(shù)突破，形成了一整套水平井鉆井、完井技術(shù)。油氣公司完成各類水平井一百多口，煤層氣對接水平井6口，熱能對接井2對，在水平井施工中優(yōu)化工序積累經(jīng)驗。水平井是增加油氣產(chǎn)量，提高采取率和開發(fā)特殊油氣熱能藏最有效的手段之一，這一觀點，得到了廣大勘探開發(fā)工作者的共識，從而帶動了與水平井有關(guān)的地質(zhì)、油氣藏、地下熱能開采工程等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，推動鉆探工程的科技進步。

自水平井推廣應(yīng)用以來，應(yīng)用的油氣藏類型逐步擴大，完成的水平井類型逐步增多。完成了以階梯水平井、連通式水平井等為代表的12種類型水平井，其經(jīng)濟效益十分顯著。

下表是水平井類型：

多年來的水平井開發(fā)應(yīng)用，為增加油氣產(chǎn)量，提高油氣采收率，提供了有效手段，在油田的整體開發(fā)建設(shè)中顯示出巨大的優(yōu)越性：

1油氣層裸露面積最大，采油氣面大，能提高油氣層采收率。

2地質(zhì)儲量控制范圍大。

3投資少效益高，一口水平井的投資僅為一口直井的1.5-3倍左右，而效果達到幾口井的效益。

4可節(jié)約地面鉆前及采油工程投資，如地面占地，輸油氣管匯和采油裝置等。

5采用三維多目標水平井，可以達到一口井開采多個油氣層的目的，減少鉆探口井數(shù)。

6采用叢式水平井可以使整裝油氣田的開采井網(wǎng)更加合理、優(yōu)配。

二、水平井鉆井設(shè)計技術(shù)

經(jīng)過多年的實踐與應(yīng)用，水平井形成較為完善的長、中、短半徑水平井鉆井技術(shù)，水平井鉆井工程設(shè)計技術(shù)成為完成水平井關(guān)鍵技術(shù)，在項目的實施過程中，經(jīng)過不斷的研究與攻關(guān)，建立了水平井鉆井工程設(shè)計新理論、新概念，長期的探索與實踐和對地質(zhì)特性的研究，解決了一系列關(guān)鍵技術(shù)問題，形成具有陜甘蒙地區(qū)的水平井鉆井工程設(shè)計模式和設(shè)計流程規(guī)范。工程設(shè)計必須符合地質(zhì)設(shè)計要求。井身軌跡設(shè)計數(shù)據(jù)表，特殊工藝技術(shù)措施，井身結(jié)構(gòu)及分段鉆具組合和鉆井參數(shù)等。

（一）、水平井鉆井工程設(shè)計的油氣藏地質(zhì)條件

實施水平井開發(fā)所遇到的第一個問題就是油氣藏地質(zhì)條件，關(guān)系到水平井的成敗及經(jīng)濟效益。在設(shè)計時，要綜合考慮各種地質(zhì)資料，對于地震測線、鄰井實鉆資料及地質(zhì)資料進行認真分析研究，掌握地下構(gòu)造、地質(zhì)形態(tài)及油氣資源分布情況，提出準確可靠的靶點三維坐標，進行綜合分析對比，卡準層位，提供該地區(qū)的區(qū)域地質(zhì)情況、油氣藏特性、地層剖面圖及構(gòu)造剖面圖，并根據(jù)油藏情況提出明確的施工精度；提供距目的層最近距離的標志層深度，明確的著陸點位置，以便調(diào)整井眼軌跡實現(xiàn)準確入窗。

1）井位的確定

井位坐標要求：基本同一般生產(chǎn)井，叢式井坐標需一同下發(fā)，以便作出叢式井整體設(shè)計。注明各中靶點的坐標及垂直深度，提供最新井位構(gòu)造圖。

2）地面井口位置的選擇

工程、地質(zhì)設(shè)計及測量人員根據(jù)井位坐標和地面實際條件確定井口位置和井架整托方向（叢式井）。井口位置選擇盡量利用地層自然造斜規(guī)律。多目標井井口位置在第一靶點和最后一個靶點聯(lián)線的延長線上。井架立好后需要進行井口坐標的復測。

3）地質(zhì)設(shè)計

地質(zhì)設(shè)計在坐標初測后提出初步設(shè)計，在坐標復測后提出正式設(shè)計。地質(zhì)設(shè)計除包括一般井內(nèi)容外，在工程施工中要求必須說明靶點相對與井口的位移和方位，多目標井說明靶點之間的穩(wěn)斜角度。附最新井位構(gòu)造圖、油氣藏剖面圖。

4）設(shè)備要求（鉆機）

根據(jù)水平井垂直井深、水平位移、井身結(jié)構(gòu)和井眼曲率選擇設(shè)備類型。

（二）水平井井眼軌道剖面設(shè)計

1、設(shè)計要考慮的因素

（1）根據(jù)油氣藏地質(zhì)特性和地質(zhì)要求，確定水平段的基本類型，要結(jié)合區(qū)域性地質(zhì)資料、工程資料進行綜合分析，選定水平井的類別和井身剖面類型。水平井的類別有三種：

①長半徑水平井（造斜率K<6°/30m，曲率半徑R>286m）

②中半徑水平井（造斜率K=6°～20°/30m，曲率半徑R=86～286m）

③短半徑水平井（造斜率K>20°/30m，曲率半徑R<86m）

（2）水平井軌跡基本剖面類型有三種：

①雙增穩(wěn)剖面 直---增---穩(wěn)---增---平

②雙增剖面 直---增---增---平

③三段制剖面 直---增---平

（3）根據(jù)造斜工具能力，選擇切實可行的造斜率，確定造斜段的鉆井方法。

（4）結(jié)合地面、地下條件，選擇合適的靶前位移，確定井口坐標和適合于地層的造斜點，初步計算井身剖面參數(shù)。

（5）對初步剖面進行摩阻及扭矩，實現(xiàn)安全優(yōu)質(zhì)快速鉆井。

2、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）設(shè)計原則：由內(nèi)到外的設(shè)計原則，具體要考慮的是：

①根據(jù)地質(zhì)情況，在滿足工程要求的前提下，盡可能簡化井身結(jié)構(gòu)，減少套管層次，提高鉆井速度，節(jié)約鉆井成本，同時經(jīng)濟的可行性還需要油氣藏和采油氣工程加以考慮，最終確定完井方法、完井套管尺寸及相應(yīng)的井眼尺寸。

②滿足所用鉆機及設(shè)備的能力。

③合理確定技術(shù)套管的尺寸及下深，封固斜井段至適當?shù)木苯牵苑乐拱l(fā)生復雜情況。

④所設(shè)計套管的強度應(yīng)做到安全經(jīng)濟，既能保證高造斜率下套管的順利下入，又能滿足強度要求，力爭節(jié)約。

（2）水平井井身結(jié)構(gòu)模式及主要特點

陜甘蒙地區(qū)水平井設(shè)計模式的主要有二種井身結(jié)構(gòu)模式，油井和氣井，套管程序由復雜到簡單，由試驗到定型，逐漸完善和靈活多樣化。

①油井水平井井身結(jié)構(gòu)模式

φ311.2mm井眼一開，φ244.5mm技套管封固到穩(wěn)定地層

φ215.9mm井眼二開，φ139.7mm油層套管完井。

主要特點：井身結(jié)構(gòu)簡單，減少套管層次，從而提高了鉆井速度，縮短鉆井時間，降低了鉆井成本，裸眼井段長，地層不穩(wěn)定容易出現(xiàn)鉆井事故。

②氣井水平井井身結(jié)構(gòu)模式

φ346mm井眼一開，φ273.1mm表層套管封固松軟地層

φ241.3mm二開直井段，鉆到造斜段。

φ215.9.3mm三開造斜，φ177.8mm技套管封固井斜角90°入窗。

φ152.4mm井眼四開水平段，φ114.3mm油層套管完井。

氣井水平井井身結(jié)構(gòu)示意圖

主要特點：①解決了大井眼定向時因排量小造成的攜巖困難，利于安全。②定向造斜和轉(zhuǎn)盤增斜時造斜率便于控制，也解決了轉(zhuǎn)盤鉆時的方位漂移，減少鉆具事故。③φ177.8mm技套封固了斜井段，可實現(xiàn)長水平段的安全鉆進。

3、水平井井眼軌道剖面設(shè)計

（1）水平井的基本數(shù)據(jù)計算

①根據(jù)地質(zhì)提供的靶點三維坐標，計算水平段長度，水平段穩(wěn)斜角及方位角。

②定井身剖面類型。

③定水平井鉆井方法及造斜率，選定合適的造斜點。

④利用計算機軟件，初步計算井身剖面分段數(shù)據(jù)。

⑤對初定剖面進行摩阻、扭矩計算分析，通過調(diào)整設(shè)計參數(shù)，選取摩阻扭矩最小的剖面。

⑥據(jù)初定剖面的靶前位移及設(shè)計方位角，計算出井口坐標，并到現(xiàn)場落實。

⑦據(jù)復測井口坐標，對設(shè)計方位及剖面數(shù)據(jù)進行微調(diào)，完成剖面設(shè)計。設(shè)計軌跡水平投影圖和垂直投影圖，立體圖，井身軌跡數(shù)據(jù)表。（三圖一表）

（2）水平井靶區(qū)的確定

確定靶區(qū)的依據(jù)有五個方面：油氣藏的邊界條件；鉆探目的；地質(zhì)勘探；開發(fā)精度要求；鉆井能力和手段。

水平井的靶區(qū)類型：

扇形靶：即縱向為±a米，橫向為±b度的扇形體。

圓柱靶：即沿水平段設(shè)計井眼軸線截面半徑為R的圓柱體。

矩形靶：即縱向為±a米，橫向為±b米的長方體。

梯形靶：即縱向為±a米，A靶橫向為±b、B靶±c米的幾何體。

（3）設(shè)計剖面數(shù)據(jù)計算方法

采用圓柱螺旋線法（曲率半徑法）或最小曲率法進行計算。

（4）設(shè)計剖面數(shù)據(jù)計算機軟件。

北京怡和陽光水平井軟件和Campass2000.

（三）、水平井鉆柱設(shè)計

眾所周知，水平井是定向井的自然延伸和擴展，因此水平井除了具有定向井的某些共性外，還具有自己的特性，正是由于這些特性才形成了先進的水平井鉆井技術(shù)，這些特性對水平井產(chǎn)生了影響，提出了新的要求，具體表現(xiàn)在：

（1）從井身剖面上看，水平井比定向井多了大斜度井段和水平段，而在大斜度井段和水平段中，鉆具組合的力學特性發(fā)生了質(zhì)的變化，因而要求建立水平井的鉆具組合的力學分析方法，以此來進行不同類型、不同鉆井方法的水平井鉆具組合設(shè)計。

（2）與定向井相比，水平井的軌跡控制要求的精度和難度較高，除部分水平井在部分井段使用的鉆具組合與定向井有相同的鉆具組合和鉆井方法外，大部分都使用了與常規(guī)鉆具不同的鉆具組合和鉆井方法，水平井的特殊性引出了許多新的技術(shù)難題是不可避免的，因而也要求建立對不同類型，不同鉆井方式下，不同井段的水平井鉆具組合研究，尋找這些鉆具組合的特性和水平井軌跡方面的規(guī)律，并以此進行相應(yīng)的井底鉆具組合設(shè)計。

根據(jù)井身質(zhì)量要求、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計，綜合考慮鉆進速度、鉆井參數(shù)和鉆具組合等因素，陜甘蒙氣井水平井鉆具組合設(shè)計如下：

1、水平井鉆具組合設(shè)計要考慮的問題

（1）鉆柱的設(shè)計

其目的是使水平井鉆柱能夠滿足加壓的要求，所受到的摩阻和扭矩最小，并能滿足鉆機的水力要求。這部分的理論基礎(chǔ)就是水平井鉆柱的受力分析，而分析的方法是利用摩阻扭矩的計算摸擬和應(yīng)用計算機程序分井段、分井型進行鉆柱受力分析，總結(jié)出一套水平井鉆柱設(shè)計的概括性結(jié)論，以指導現(xiàn)場施工，在現(xiàn)場實際應(yīng)用中，要實時跟蹤分析，以便結(jié)合實際井身軌跡曲線和實際情況進行鉆柱組合的設(shè)計，更好的指導水平井施工。

（2）井底鉆柱組合的設(shè)計

目的是設(shè)計出符合水平井剖面設(shè)計要求的井底鉆柱組合，來實現(xiàn)井身剖面。包括水平井直井段井底鉆柱組合的設(shè)計，長半徑水平井增斜段井底鉆具組合的設(shè)計，中半徑水平井增斜段井底鉆具組合的設(shè)計，短半徑水平井增斜段井底鉆具組合的設(shè)計和水平井水平段井底鉆具組合的設(shè)計。不難看出這部分是水平井鉆井技術(shù)的核心所在。

（3）水平井鉆柱的力學分析

要使用計算模式與計算機程序相結(jié)合，分析不同水平井、不同工作狀態(tài)進行力學分析，具體有以下幾種：

①起下鉆工作狀態(tài)

②轉(zhuǎn)盤鉆進工作狀態(tài)

③動力鉆具鉆進工作狀態(tài)

利用這些分析及分析方法，對水平井的鉆具組合進行鉆前設(shè)計、鉆進過程及鉆后分析，概括出一套水平井所適用的鉆具結(jié)構(gòu)。鉆具結(jié)構(gòu)由六部分組成：第一部分是井底鉆具組合，主要由鉆頭、穩(wěn)定器、動力鉆具及無磁鉆鋌組成。主要作用是用于控制井眼軌跡，使之滿足剖面設(shè)計要求，這部分鉆具重量大，一般處于大斜度井段或水平段，在滿足井眼軌跡控制要求的前提下，盡可能地縮短該部分的長度，對于減少摩阻和扭矩來說是非常必要的。第二部分是鉆壓傳遞段，其作用是將鉆壓和旋轉(zhuǎn)運動傳遞給井底鉆具，對它的要求是在負荷傳遞過程中不受破壞，加壓后不產(chǎn)生彎曲，且能使產(chǎn)生的摩阻和扭矩最小。第三部分增斜段下部，主要承受剪切負荷，軸向負荷及由于井眼曲率而產(chǎn)生的彎曲負荷，因而盡可能使用較輕的鉆具。第四部分為增斜段上部，要求在加壓時不發(fā)生失穩(wěn)彎曲。第五部分是重量積累段，要求鉆具能產(chǎn)生第四部分以外的鉆壓；第六部分為直井段，該段鉆具通常處于受拉狀態(tài)，所承受的拉伸負荷及剪切負荷相對較大，要能滿足其強度要求。概括起來講就是抗拉、抗剪、抗彎與鉆具重量間的平衡。

2、水平井鉆井參數(shù)、水力參數(shù)優(yōu)選及確定

（1）直井段：與普通定向井相同

（2）增斜段：主要取決于動力鉆具的工作特性，工作泵壓一般控制在10～13兆帕，最大壓差70～90%的所對應(yīng)的鉆壓。

（3）水平段：要求在加壓后不產(chǎn)生彎曲。

3、水平井井眼軌跡測量方案設(shè)計

技術(shù)關(guān)鍵在于：如何實現(xiàn)高造斜率、大井斜角和水平段條件下的數(shù)據(jù)采集，如何滿足水平井技術(shù)的測量數(shù)據(jù)精度要求，如何在現(xiàn)有儀器設(shè)備條件下，如何經(jīng)濟有效的使用MWD隨鉆測斜儀，實時監(jiān)測鉆進效果和測量軌跡數(shù)據(jù)，隨著井深的增加儀器信號逐漸變?nèi)酰绊憙x器信號、測量精度的原因和提高測量精度的方法。

4、水平井鉆井液設(shè)計

要求設(shè)計的鉆井液能滿足不同地區(qū)、不同油氣藏特性和不同類型的水平井鉆井工藝，具有水平井的攜巖洗井、井眼穩(wěn)定防塌、潤滑防卡、防漏堵漏及保護油氣層等性能。在多年現(xiàn)場應(yīng)用的基礎(chǔ)上，通過進行了彎曲井段對攜巖率的影響，假塑性流體與水包油塑性流體的攜巖效果比較，不同密度巖屑在水中的攜巖效果研究與比較等一系列試驗，為選擇各鉆井液參數(shù)，確定的鉆井液性能，比較方案和優(yōu)選配方取得了大量可靠的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)，在攜巖洗井方面取得了一些共識：

（1）在同一井眼條件和鉆井液條件下，不論是紊流還是層流，隨著井斜角的增加，巖屑攜帶率隨之下降，巖屑在環(huán)空的返速隨之降低，能攜帶的巖屑顆粒直徑隨之下降。

（2）在層流時，塑性流體的攜巖能力明顯優(yōu)于假塑性流體。

（3）在0-90度范圍內(nèi)，提高流速可以提高巖屑的返速，但達到一定值后，流速的增加不再提高巖屑返速，反而降低輸送能力。

（4）不同的斜井段對鉆井液的性能有不同的要求，可通過現(xiàn)場試驗確定最優(yōu)的流變參數(shù)范圍。

（5）對于稠油礫石層水平井，不宜使用油包水鉆井液，應(yīng)使用水包油鉆井液。

（6）保證井眼平滑，增加鉆具旋轉(zhuǎn)機會和短起下鉆對提高水平井井眼清潔程度有十分顯著的作用。

（7）必須使用含離心機除砂器在內(nèi)的鉆井液設(shè)備，進行固相含量控制。

三、水平井軌跡控制技術(shù)

1、水平井軌跡控制的思路及認識：

水平井井眼軌跡控制理論，是在鉆成一批高難度，位移比較大的定向井之后，在定向井井眼軌跡控制理論和技術(shù)達到一定水平的基礎(chǔ)之上，發(fā)展起來的。但水平井的井眼軌跡控制涉及許多新的東西，水平井形成較為完善的長、中、短半徑水平井彎曲井段和水平段的井眼軌跡控制手段。

經(jīng)過多年的逐步攻關(guān)與實踐，得出五點認識：

（1）彎外殼體動力鉆具應(yīng)當作為中半徑水平井彎曲井段提高造斜率，減少靶前位移的主要井眼軌跡控制工具。

（2）彎外殼體動力鉆具的造斜能力主要取決于最下部彎套度數(shù)，鉆頭至第一個扶正器之間的有效距離和外形尺寸。

（3）外形尺寸一定的彎外殼體動力鉆具組合，在同樣井眼條件和鉆井參數(shù)的情況下，造斜能力主要取決于所鉆地層的巖性。

（4）在中半徑水平井彎曲井段中，用強增斜鉆具組合復合鉆進，對于井下安全、修整井壁、井眼清潔和防止出新眼具有顯著的效果。

（5）簡化的鉆具組合也可滿足井眼軌跡的控制力，同時對井下安全有力。

2、水平井軌跡控制模式的主要內(nèi)容：

針對定向井和水平井井眼軌跡控制的共性，不同油氣藏特點和類型，井型等，水平井井眼軌跡控制模式有了新的內(nèi)容：

（1）采用高壓噴射、防斜打直技術(shù)，快速鉆完直井段，嚴格地將造斜點前的靶前位移控制在允許的范圍內(nèi)。

（2）對于入靶前地層較穩(wěn)定性的水平井，以彎外殼體動力鉆具組合為造斜段主要鉆井方式，滑動以后劃眼，以轉(zhuǎn)盤增斜鉆具組合通井短起下鉆，鏟除巖屑床和修理井壁，并鉆完調(diào)整段。

（3）對于入靶前地層穩(wěn)定性較差的水平井，以彎外殼體動力鉆具組合先打為造斜段，以轉(zhuǎn)盤增斜鉆具組合鉆調(diào)整段，再用高造斜率的彎外殼體動力鉆具，鉆設(shè)計造斜率較低的疏松入靶段。

（4）以轉(zhuǎn)盤鉆鉆具組合為主要鉆進方式，采用低度數(shù)彎外殼體動力鉆具實現(xiàn)水平井水平段的井眼軌跡高精度控制。

3、水平井軌跡控制技術(shù)的主要內(nèi)容：

（1）井眼軌跡控制對象：是鉆具組合在所鉆井段中的穩(wěn)定全角變化率，在造斜段短、造斜率高、靶區(qū)限制嚴格的水平井軌跡控制中，必須及時借助測斜結(jié)果和軌跡預測加以控制。

（2）控制程度：控制實鉆軌跡曲線與設(shè)計軌道曲線的符合程度應(yīng)在滿足矢量中靶和具備余量的前提下，充分發(fā)揮下井鉆具組合的一次工作能力。

（3）井眼狀況的調(diào)整：在采用高造斜率彎外殼體鉆具組合的彎曲井段之后，要適當選用一定長度的井段作為調(diào)整段，以轉(zhuǎn)盤增斜鉆具組合鉆進，達到修整井壁、清潔井眼、防止出新眼、調(diào)整矢量入靶、保證安全中靶和下套管，中半徑水平井不宜采用穩(wěn)斜段作為調(diào)整段。

（4）水平井中靶概念：即矢量中靶，以地質(zhì)設(shè)計水平段靶區(qū)第一法面作為參考平面，井眼軌跡進入該平面的落點和矢量值都必須滿足整個水平段靶區(qū)的設(shè)計余量。

這些理論和結(jié)論是根據(jù)不斷的設(shè)計、不斷的施工，取得設(shè)計、施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，井眼軌跡控制能力，最高造斜率達到22.16°/30m，（短半徑水平井的最高造斜率達到42°/30m），垂深達到3500多米，水平段長度達到2000米。靶區(qū)縱距最小范圍達到±0.5米，靶區(qū)橫距最小范圍達到±5米。

4、井眼軌跡控制技術(shù)措施

（1）一開軌跡控制措施

①拖井架前進行軌跡設(shè)計和防碰預算，拖距必須滿足防碰需要，井架、鉆井設(shè)備安裝必須水平、固定，井口、天車、轉(zhuǎn)盤三點在一條垂線上，防止開孔井斜偏大。

②采用直螺桿或度數(shù)較小單彎螺桿，按設(shè)計的鉆具組合，低鉆壓防斜鉆進，均勻送鉆，鉆完每單根后劃眼，控制一開井斜≤2°。

③每30m測斜一次，防碰井段加密測斜，當井斜大于1.5°，應(yīng)立即采取措施，滑動鉆進糾斜扭方位，趨勢繞開后再正常鉆進，為二開快速鉆進打好基礎(chǔ)。

④水平井在開鉆前就要對全井軌跡進行預算，在制定設(shè)計時就要考慮防碰繞障，偏移距、靶前距。將防碰繞障放在表層和直井段，方位控制在有利于偏移距、靶前距方向上走位移，加密測點，及時預算，繪好防碰圖，為后期工作創(chuàng)造條件。

⑤一開防碰工作 要本著“主動防碰、有效施工”的原則，強化防碰意識，堅持及早預算，提高施工效率，削減井下風險。井架前拖前定向技術(shù)員應(yīng)計算好井口位置，預算防碰難度，根據(jù)預算結(jié)果適當調(diào)整前拖距離，不能盲目前拖，把井口置于防碰最被動的位置開鉆。表層較深，并朝不利方向傾斜（發(fā)展）的，要在表層鉆井中果斷下入螺桿、MWD儀器繞障。

（2）二開直井段軌跡控制措施

①防斜打直，防碰繞障，控制直井段井斜≤2°。嚴格按要求測斜，每30m測斜一次，防碰井段加密測斜，根據(jù)測斜數(shù)據(jù)及時準確計算，并繪制出鄰井與正鉆井在同一坐標系下井眼軌跡水平投影防碰圖，并觀察分析軌跡趨勢圖，堅持做到測一點、計算一點、防碰圖繪制一點，并預算下面200米的軌跡發(fā)展趨勢。

②防碰井段堅決杜絕存在僥幸心理，決不能有打打看的思想。一旦有相近趨勢要及時繞障施工，確保防碰距離≥5m，趨勢繞開后再正常鉆進，為后續(xù)安全、快速鉆進打好基礎(chǔ)。

③采用四合一鉆具組合，無線隨鉆測斜儀，均勻送鉆，控制測斜間距。

④在井斜不超標和防碰允許的情況下，有意識控制井斜和方位，有利于滿足設(shè)計偏移距、靶前距要求，為后續(xù)的斜井段快速施工打下基礎(chǔ)，營造好條件。

（3）定向段軌跡控制措施

①依據(jù)目標靶區(qū)的垂直井深、靶前距、偏移距，綜合確定造斜點井深。

②采用強增鉆具組合、MWD+伽馬進行隨鉆測量，實時跟蹤監(jiān)測井眼軌跡。選取造斜率較高螺桿，減少每個單根滑動的長度，以滑動與復合鉆進增斜相結(jié)合的方式進行施工，減少滑動的工作量，盡可能降低井眼曲率，并準確計算出軌跡控制造斜率。隨時對比分析實鉆井眼軌跡與設(shè)計軌跡的偏差，預測下部井段所需的造斜率。

③在定向段、扭方位的鉆進過程中，每10m測一點，全角變化率≤10°/30m。

（4）增斜段軌跡控制措施

①在施工過程中，根據(jù)入靶垂深和靶前距，確定軌跡控制思路，堅持走設(shè)計上線。

②在開始造斜時井斜較小，滑動較快，糾正剩余的偏移距，早扭方位應(yīng)作為斜井段控制的一項基本原則。

③當井斜大于60°時滑動鉆進比較困難，工具面難掌握，調(diào)整鉆井液性能，增加潤滑劑，減少摩阻。

（5）入窗段軌跡控制措施

①進入油層前，軌跡應(yīng)走設(shè)計曲線，控制一小段穩(wěn)斜段，以85°-87°穩(wěn)斜探頂，發(fā)現(xiàn)油層后及時調(diào)整井斜，避免強增或者強降入窗。

②入窗前，調(diào)整好方位。

③入窗施工中，如果發(fā)現(xiàn)油層提前，需要上調(diào)垂深情況下，要及時調(diào)整，在較短的井段控制好井斜入窗，如果油層垂深增加，可以繼續(xù)穩(wěn)斜找油層，在實際控制的時候，定向、錄井和地質(zhì)導向勤溝通，依據(jù)井眼測量數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)的計算分析和待鉆軌跡的預測，并將數(shù)據(jù)上報采油廠項目組，以便正確判斷實際地層變化情況并及時調(diào)整井眼軌跡，以準確鉆達目標靶窗。

（6）水平段軌跡控制措施

①水平段用1.25°單彎螺桿，MWD+伽馬進行隨鉆測量，每10m測一點，全角變化率≤2°/30m，減少連續(xù)滑動，保證井身軌跡符合設(shè)計要求。

②水平段控制應(yīng)該立足于“一趟鉆” 軌跡控制思路，水平段鉆具組合應(yīng)本著穩(wěn)斜思路，采用合理的四合一鉆具組合，根據(jù)油層走向及水平段的長短，合理配鉆具組合，油層走勢向上的，后扶正器比螺桿扶正器小1～3mm，油層走勢向下的后扶正器可以大0～2mm。通過調(diào)整鉆進參數(shù)來實現(xiàn)微調(diào)井斜，減少滑動，滑動鉆進后必須劃眼，每次滑動時盡量多滑動，節(jié)約擺工具面時間。把握好井斜臨界點，減少盲目滑動。

③水平段基本上只調(diào)整井斜而不必調(diào)整方位，從而減少滑動，隨著井深增加，滑動過程中反扭矩逐漸變大，增大反扭角30°～50°，工具面可以快速并持續(xù)到位。

④充分利用上下2m靶體區(qū)間，軌跡控制在縱向上偏0.5m左右，井斜控制在89°～91°左右較為理想，當井斜大于91°時，滑動降斜至88°～89°，提高施工效率。應(yīng)加強與地質(zhì)綜合錄井的溝通，根據(jù)實測情況和油層變化及時調(diào)整井眼軌跡。實鉆過程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)方下達的指令進行軌跡調(diào)整，確保水平段在有效儲層中穿行。

⑤入井穩(wěn)定器在下鉆前精確丈量，螺桿穩(wěn)定器外徑必須在規(guī)定范圍內(nèi)，以免因穩(wěn)定器問題導致井斜增降過快，滑動控制井斜過多。

⑥MWD測斜儀器要每二口井或三個月進行校驗，確保儀器的精確度。

5、各次開鉆施工技術(shù)及注意事項

（1）一開表層施工技術(shù)措施

鉆進參數(shù)：鉆壓40～120KN，轉(zhuǎn)數(shù)50～80rpm，排量28～32l/s

技術(shù)措施：

①操作平穩(wěn)、送鉆均勻，鉆井參數(shù)調(diào)整每個單根不能超過10KN；

②生產(chǎn)組織：工序轉(zhuǎn)化點多，要有超前意識，及時組織，及時檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時整改問題，保證二開前順利驗收。

（2）二開直井段鉆進技術(shù)措施

鉆進參數(shù)：鉆壓60～80KN，泵壓11～13MPa，排量33～35l/s

技術(shù)措施：

①維護固相設(shè)備正常運行，控制鉆井液固相含量，防止水眼堵塞，最大限度解放機械鉆速。

②堅持均勻地層加大鉆壓、提高鉆速，不均質(zhì)地層降低轉(zhuǎn)速、適當鉆壓原則。

③鉆進至直羅組和延安組，降低轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)和鉆壓，鉆頭到后期時提高鉆壓。

④加強鉆具管理和探傷，密切注意泵壓變化，泵壓變化0.5MPa，檢查地面原因，原因不清，必須起鉆檢查鉆具，避免鉆具疲勞事故發(fā)生。

（3）斜井段鉆進技術(shù)措施

鉆進參數(shù)：滑動鉆壓40～100KN，復合鉆壓50～70KN，排量32L/s，泵壓11～13MPa，轉(zhuǎn)數(shù)30rpm

技術(shù)措施：

①優(yōu)化剖面，爭取盡可能多的復合鉆進。

②做好鉆井液的潤滑性，攜砂性，保證井壁穩(wěn)定。進入延長組，調(diào)整鉆井液性能，防止鉆頭泥包。

（4）水平段鉆進技術(shù)措施

鉆進參數(shù)：滑動鉆壓40～140KN，復合鉆壓30～120KN，排量15L/s，泵壓21MPa，轉(zhuǎn)數(shù)40rpm

①對滑動鉆進鉆出的井眼，要進行劃眼。

②根據(jù)實鉆情況、地層傾角變化及地質(zhì)錄井的要求，調(diào)整鉆進方式。

③勤觀察鉆壓、泵壓、摩阻、扭矩等參數(shù)的變化。

④根據(jù)井下情況，適當短程起下鉆，充分循環(huán)鉆井液，保證井下清潔。

四、水平井的發(fā)展方向

水平井技術(shù)給油氣工業(yè)帶來了一場新的革命，應(yīng)用這項技術(shù)，極大地提高了石油勘探開發(fā)的效益。到目前，每年所鉆水平井的數(shù)量占鉆井總數(shù)的逐年增加。導致水平井技術(shù)迅速發(fā)展的主要原因有兩個：一是水平井能滿足多種油氣藏類型和難動用儲量的開發(fā)，能夠改善開發(fā)效果提高采收率；二是經(jīng)濟效益高，一口水平井的成本只是普通直井的1.5～3倍，而產(chǎn)量可達到直井的4～6倍，甚至超過8倍，水平井技術(shù)為地下能源工業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。

結(jié)語：

目前鉆井水平井方向是、大位移水平井、老井側(cè)鉆開窗水平井、欠平衡水平井和多分支水平井方向發(fā)展。鉆井工藝技術(shù)主要是向旋轉(zhuǎn)導向鉆井、閉環(huán)鉆井和全測傳閉環(huán)鉆井方向發(fā)展，實現(xiàn)了井眼軌跡幾何、地質(zhì)自動導向控制，自動化操作，作業(yè)速度和施工安全有了充分提高和保障。水平井技術(shù)是我國能源提高勘探開發(fā)效益最有效的手段，這項技術(shù)的發(fā)展涉及油氣藏熱能工程、地質(zhì)開發(fā)和鉆井、測井等多個領(lǐng)域的一項系統(tǒng)工程，發(fā)展水平井技術(shù)，各專業(yè)必須緊密結(jié)合、聯(lián)合攻關(guān)，積極開發(fā)和引進先進技術(shù)，形成完善配套的水平井施工工藝。與國外先進水平井技術(shù)相比，差距還很大，為了我國能源工業(yè)的發(fā)展，必須加大裝備、技術(shù)攻關(guān)力度，不斷提高水平井的配套技術(shù)能力，提高在國內(nèi)外市場上競爭力，我們?nèi)沃囟肋h！

（作者單位：陜西省煤田地質(zhì)局一三九隊）