趙 峰

（中國石油渤海鉆探工程有限公司第一鉆井分公司，天津300280）

石油企業(yè)為提升自身勘探水平和經濟效益開發(fā)水平，在鉆井過程中不斷引入定向井技術和測試技術，使得當前水平井鉆井的規(guī)模逐漸擴大。當前，水平井鉆井技術已經成為現代油氣資源勘探和開發(fā)的主要技術手段。在進行鉆井的過程中，采用斜井段鉆井技術不可避免會鉆遇穩(wěn)定的沉積層，并隨著井斜角的增加而不斷增厚[1]。同時，傳統(tǒng)鉆井技術在實際應用過程中存在鉆井位置下方出現井壁沉淀物，容易造成鉆井液均衡性遭到破壞；停泵過程中鉆屑整體出現下滑現象等問題，嚴重影響鉆井質量和鉆井安全。因此，針對當前鉆井過程中存在的問題，結合LWD技術和旋轉導向，開展水平井鉆井液技術研究。

1 水平井鉆井液技術研究

1.1 基于LWD技術的鉆井液配方選擇

為了確保鉆井工作的順利實施，引入LWD技術進行鉆井工程參數數據的測量。在此過程中，選擇莊1-5平井作為鉆探施工研究對象，從斜段開始進行鉆井液研究。根據施工過程的實際工作需求，應先使用參數傳感器進行電阻率參數與自然伽馬參數獲取[2]。在此過程中，要求使用鉆井工具在井口進行測試，確保多項裝置完全連接且通信無誤后，將設備下入井中。上述過程用到的鉆具組合為：?215.9mm鉆頭+?172mm單彎螺桿（1.5°）+加重鉆桿10根+伽馬短節(jié)鉆桿2根+鉆桿若干根。當鉆探的井深為1535.0m時，鉆探桿應伸至超過1600.0m處，在此種情況下，進尺深度為128.35m。當鉆桿進入井口后，等待儀器呈現自然穩(wěn)定的工作狀態(tài)，此時可根據井下實際情況，將地質參數等相關數據持續(xù)傳遞到地面接收裝置。同時，控制計算機設備，按照井下傳遞的信號，進行測量曲線的繪制。實時傳輸的信號數據中包括：自然伽馬參數、地磁場信號、電阻率信號與設備探測深度等；還包括進尺數據、地層巖漿裸露時間等[3]。在此基礎上，根據測量設備的下井速度，結合相關實地調研成果，獲取井下工程參數。整理得到的數據，將數據按照工程的實際標準，調整格式，并留以待用。

根據上述通過LWD技術完成對鉆井現場的各參數測量后，根據需要對鉆井液的潤滑劑材料和潤滑劑量進行選擇。結合上述鉆井參數，選用FRH-8型號的乳化潤滑劑。在加入鉆井液當中時，FRH-8型號乳化劑能夠保證擠壓潤滑系數達到最小。乳化劑的加量越多，鉆井液的潤滑效果越好，同時考慮到經濟問題，選擇在鉆井液當中加入8%~10%的乳化劑。

1.2 基于旋轉導向的鉆井液指定方向引入

在完成鉆井工程參數測量的基礎上，基于旋轉導向設定鉆井液鉆進方向?？紤]到鉆井液鉆進過程中會受到井壁的推靠力，導致鉆井液鉆進方向與預期相比產生偏差。因此，必須綜合考慮旋轉導向下鉆井液的旋轉阻力。通過計算的方式，獲取旋轉導向下鉆井液指定方向鉆進對井壁的推靠力。設旋轉導向下鉆井液指定方向鉆進對井壁的推靠力目標函數為F，則有公式（1）：

式中：l——水平井鉆井液技術鉆進作用點與水平井井眼之間的距離；

d——水平井旋轉導向下水平井鉆井液旋轉阻力，N；

α——旋轉導向角度。

通過公式（1），得出旋轉導向下鉆井液指定方向鉆進對井壁的推靠力。在此基礎上，以鉆井液指定方向鉆進對井壁推靠力減小的方向，作為鉆井液指定鉆進方向。

通常情況下，在鉆井過程中導向裝置伸縮方向上的活塞直徑是恒定不變的，而翼片結構的作用力大小會受到導向裝置中鉆具的內外液壓差影響。因此，在具體鉆井過程中，由于水平井鉆井液技術的鉆速相對較慢，而在鉆井液壓力大小保持不變的情況下，井底內外壓差可以將其看作一個恒定不變的數值[4]。此時，翼片結構對井壁的作用力同樣也可看作是一個恒定不變的數值。因此，結合這一特點，根據上述公式（1）計算結果完成對鉆井液指定方向的鉆進。

1.3 鉆井液現場分段維護及處理

在完成相關數據參數的獲取及鉆進處理后，將對區(qū)域工程進行后期分段維護。由于巖屑在鉆探過程中會呈現出一定的散沙狀，若不及時對其進行維護處理，可能會使區(qū)域出現坍塌問題。因此，可在鉆進期間，按照一定比例，調制低濃度的粘稠試劑，使鉆進液粘度在50.0~55.0s范圍內即可[5]。在此基礎上，持續(xù)使用0.5%~0.8%的XC試劑，循環(huán)使用以此提升井口邊緣土質的粘度，此行為至少維持30.0~60.0s，從而實現對水平井鉆井過程中的維護。

此外，針對井內地下水的維護問題，可采用聚合乙醇試劑的方式，提高井邊緣鉆井液的潤滑度與聚合度，此項行為的實施，可保障水平井鉆井液技術的順利實施。根據上述分析，具體操作如下：在一開的施工井口，使用濃度為1.05%~0.65%的聚合黏膠，對井口進行沖洗，同時使用含堿性物質對水質進行初步凈化，避免由于井下淤泥造成井內堵塞性污染；在二開的施工井口，可在施工過程中選擇大量0.5%~0.8%的聚合黏膠，以此用于提高鉆井液的抑制能力與地質造漿能力，避免在工程施工過程中對環(huán)境造成二次污染[6]。在此基礎上，使用含銨鹽的溶液試劑，進行鉆井液的流型調整，持續(xù)使用高排量和提粘切藥劑跟進。

隨著鉆井施工階段的不斷深入，可使用乳化潤滑試劑（濃度至少在8.0%以上），進行鉆井液潤能力的進一步提升。總之，持續(xù)使用潤滑液對鉆井液現場進行分段維護與后期處理，是為了降低鉆井施工過程中的摩擦系數，從而在確保鉆井施工順利實施的同時，為下一次井下施工工作的實施打下基礎。綜上所述，通過對工程參數的測量及后期處理，完成對水平井鉆井液技術的研究。

2 實驗分析

選擇某施工空地作為實驗環(huán)境，該區(qū)域近幾年并未出現明顯的活動跡象，并且區(qū)域內的地質結構相對穩(wěn)定。擬建施工工程采用本文提出的水平井鉆井液技術和傳統(tǒng)鉆井液，分別利用兩種鉆井液輔助鉆井施工，比較兩種鉆井技術的實際施工效果，以此間接對比兩種鉆井液的效果。對實驗過程中的數據進行記錄，并繪制成如表1所示的實驗結果對比表。

表1 兩種鉆井液應用后實驗結果對比表

根據表1中的實驗結果得出，在相同的鉆井設備和鉆井時間下，在本文提出的水平井鉆井液技術輔助下，能夠實現更深的鉆井深度，而在傳統(tǒng)鉆井液技術的輔助下，僅能夠達到327m鉆井深度。因此，通過對比實驗證明，本文提出的水平井鉆井液技術在實際應用中具有更好的應用效果，鉆井能夠達到垂比最大的效果。

3 結束語

通過水平井鉆井液技術研究，能夠取得一定的研究成果，解決傳統(tǒng)水平井鉆井中存在的問題。通過實例分析證明，設計的水平井鉆井液技術具有一定的現實意義，能夠在現實中取得良好的應用效果，并以此為依據指導水平井鉆井工作朝著更好的方向發(fā)展。在后期的發(fā)展中，應加大本文設計技術在水平井鉆井中的應用力度。截至目前，國內外針對水平井鉆井液技術研究仍存在一些問題，在日后的研究中還需要進一步對水平井鉆井液的優(yōu)化設計提出深入研究，為提高水平井鉆井的綜合性能提供參考。本文技術的不足主要在于沒有針對本文設計技術，對水平井鉆井過程中的注意事項加以仔細說明，在后續(xù)的研究中可以予以完善，進一步完善水平井鉆井液技術方面的相關研究，真正意義上做到高效水平井鉆井。