浅谈小井眼水平井施工难点及相应的措施

摘要：小井眼水平井有着施工难点，需采取相应的措施，来保钻进的质量，提高采收率，实现稳产增产。 

关键词：小井眼水平井；施工难点；措施 

降低钻井工程成本，已成为油气田勘探开发的重要课题。小井眼是继水平井之后，在80年代后期兴起的又一热点技术。小井眼钻井可以减少消耗，降低成本，已得到公认，其发展潜力得到了充分肯定。 

一、小井眼概述 

对于小井眼的提法有各种各样，不尽相同，到目前为止没有统一的定义。 

1、美国Amoco公司90%以上的井眼用小于6″的钻头钻成。 

2、法国Elf公司完钻井眼小于常规完钻井眼（81/2″） 的井统称为小井眼。 

3．有的认为 70%以上的井眼小于6″。 

4．还有的认为 环空间隙小于1″的井眼。 

5. Bp 公司套管层数少于常规井的井眼。 

小井眼钻井早在50年代后期就发展起来。当时美国的Carter公司在犹他州，阿肯色州，路易丝安那州等地钻了108口小井眼井，得出的结论是钻小井眼井在经济上是合算的。80年代中期以前，小井眼之所以没有引起石油界足够的重视，原因之一是当时的油价较高。原因之二是小井眼钻井技术还不完善。80年代中期以来，由于油气价格的下跌，世界范围内石油工业不景气，小井眼又引起广泛重视。 

二、施工难点 

1、钻具偏心弯曲变形大，滑动钻进加压困难 

小眼水平井施工时，下部所用钻具外径只有60.3mm，刚度低、柔性大。在下部井段钻进时，因钻具偏心弯曲变形，导致滑动钻进摩阻很大、转动钻进扭矩大，钻压传递非常困难，严重影响钻井速度，这是小眼水平井施工的最大难点。 

2、泥浆上返速度底，岩屑输送困难 

小眼水平井施工，由于钻具和井壁的环空间隙较小，泥浆排量低、上返速度慢，进尺快，满足不了大排量携砂的需要，造成岩屑输送困难，给安全施工带来了隐患。 

3、水平段长，中靶精度要求高 

小眼水平井，水平段和常规中、小尺寸的水平井一样，水平段长、水平位移大、靶点多，同时水平段上下0.6米、左右7.6米的靶点范围，使得轨迹控制难度增加。 

4、井下复杂情况多 

在小井眼循环系统中其功率分配与常规井眼不同。在常规井眼中，环空压耗只占10%左右，而在小井眼中则占到75%以上，国外一些资料甚至认为占到90%，环空压耗的大幅度增加使钻井液的当量密度也大幅度增加。 

井眼小，钻具与井眼之间的环空间隙小，起下钻具产生的压力波动大。小井眼环空间隙小，环空返速高，泥浆剪切稀释作用明显，而在大肚子井段则返速很低，给携沙洗井带来很大的困难。环空压耗高，压持效应明显，而钻头水眼处的水功率又小，井底清洗困难，并容易留下隐患。小井眼环空间隙小，钻具上提下放产生的压力激动和抽吸作用较大，易导致井壁失稳，产生掉块，增加洗井时的难度，严重时造成坍塌卡钻。在侧钻过程中，发生压差卡钻的几率很高，在斜井段，钻具与井壁接触面积大，与泥饼相粘附，在压差作用下造成卡钻。相对于常规井眼而言，小井眼形成键槽的可能性更大一些。在水平井的的造斜段，扭方位段等狗腿度较大的井段，井壁一侧出现凹槽，又因小井眼钻进中钻井参数和水力参数都受到限制，环空压耗高，井底压持效应明显，钻速慢是普遍现象。因而钻进其间起下钻次数多，钻井周期长，尤其是裸眼段较长（>300m）和井眼较深、地层可钻性差的小井眼中，这一问题更加突出，极易造成键槽卡钻。 

5、轨迹测量 

小眼水平井施工过程中，对测量仪器的要求比较高。施工过程中采用DWD超小尺寸测量仪器施工，由于施工条件的约束及其自身结构的限制，测量施工存在如下难点：泥浆排量小、立管压力低，发射的脉冲信号幅度低。泥浆中杂质易阻塞井下仪器，导致施工不能继续进行或仪器不工作。井下仪器对泥浆流量反应灵敏，井下仪器的性能要求高因钻具内径小、易弯曲，导致脉冲信号衰减厉害，需要采取措施增强井下仪器发射的信号强度。 

三、小井眼水平井施工难点的措施 

1、优化井身轨迹 

井身轨迹设计过程中，根据工具的造斜能力，合理确定各井段的长度，大幅度缩短靶前位移和造斜段长度，优化井身轨迹，以改善井眼清洗效果、减少摩阻和扭矩、提高工作效率、缩短建井周期。 

2、小井眼钻井的钻具要符合要求 

小井眼钻柱由于其直径小重量轻，不仅施加钻压的范围受到限制，而且由于钻柱本身刚度小强度低，不能强化钻井技术参数，从而导致小井眼钻井效率降低。对于较小尺寸的钻杆，由于其抗拉、抗扭强度的限制，使得小井眼钻进过程中钻头加压和抗扭矩能力降低。小井眼钻井时转速很高，钻具在井底承受的反扭矩也更大，在加压过大时极易导致扭断钻具的事故发生。针对小井眼钻井时钻速高使得小尺寸的钻杆抗扭矩能力降低，在加压过大时极易导致扭断钻具的事故发生。因此在钻具入井之前一定要检查好钻杆台阶是否平整，有刺漏，公母扣是否磨损，各种不常用的钻具下井前做好探伤，操作人员在上扣时一定要上紧，优化钻井参数，尤其是选择合理的钻进参数。 

3、井控 

通过与常规井眼间隙对比，小井眼的环空体积更小。在小井眼钻井时，钻具转速很快，使环空中高速上返的泥浆也高速旋转产生很大的离心力撞击井壁，进而破坏井壁，影响泥浆的携岩效果；同时与泥浆的上返运动合并产生旋流，大大的增加其环空压耗；加之钻杆接头处的凸起也进一步消耗了钻井液能量，降低其携岩能力。在常规井眼中由于环空间隙较大，其外径对钻进影响可以忽略，因此小井眼钻井对井控提出了很高要求。 

由于在小井眼环空压力损失占整个系统约90%以上，而常规井大约90%损失在钻柱和钻头。同时钻柱偏心度在小环空压力损失起重要作用，钻杆转动与不转动环空压力损失比为1.1-1.6。因此，对于以环空损失占主要地位的小井眼井，动态压井成为有效的井控方法。动态压井是用循环时环空摩擦损失来控制地层压力，可以通过改变排量、转速或泥浆性能来控制不平衡地层压力。 

4、小井眼钻井液需符合要求 

小井眼钻井的特点一是环空间隙小(小井眼环隙只有常规井的20%)，环空压力损失大，钻井液中的固相在离心作用下易粘附于钻杆内壁，因而对钻井液提出特殊的要求，小井眼钻井或小井眼取芯钻井方面对泥浆的要求比较严格，其特殊要求如下： 

能够在较低的排量下清洗井底，携带和悬浮岩屑；小井眼环隙小，即使在较低的排量下环空钻井液大多呈紊流流态．因此要求钻井液具有最低的失水、低粘度，良好的造壁性、较强的防塌能力，以保证在紊流流态下井壁的稳定性；由于小井眼的压力损失主要在环空，因而增加了钻井液的当量密度，增大了起下钻时的波动压力，易造成井下复杂情况。因此通过调整钻井液的流变参数，以达到降低环空压力损失、优化环空流型，将是小井眼钻井液技术的关键之一；要求有很好的润滑性能，较低的摩阻系数．并能很好地保护油气层；抑制稳定页岩并使井眼保持标准尺寸，特别是对具有冲蚀作用的高速转动；适合于岩芯评价，这样就不会由于岩芯受到污染而丧失有价值的资料 

5、防外筒脱扣及断钻、卡钻 

井眼环空间隙小，泵排量不足，不利于携砂，导致活动钻具摩阻大。因此我们钻井一线应该培训新的打捞工艺，配备齐全的小井眼打捞工具，以提高打捞成功率，降低钻井成本。小井眼钻井对钻井液的携岩能力要求非常高，尤其在钻遇岩屑体积大，不规则，比重大时一定要调整好泥浆性能，控制好粘度确保携岩效果，同时对职工的岗位技能也提出了相当的挑战，接单根速度一定要快，不要长时间静置钻具， 

6、分段钻进 

小井眼水平钻井是很有吸引力的钻井方法，不管是在占用场地，选用小马力钻机，还是钻井液药品及套管方面都极大的节约了成本。小井眼水平钻井是很有吸引力的钻井方法，不管是在占用场地，选用小马力钻机，还是钻井液药品及套管方面都极大的节约了成本。 

使轨迹尽量向前延伸。在二开正常造浆后，井队应认真落实好储备重泥浆，以防备钻遇复杂地层，以备急用，小井眼钻井遇特殊情况要求更高。改小循环后加大药品投入，及时调整好泥浆流型，保证足够的黏度，确保停泵后其有一定的悬浮能力，在泥浆未成型之前尽量不要长时间停泵车测斜。穿油层前一定去附近注水站落实注水井的停注情况，加强与甲方协调。快完井穿复杂地层，或油层时候一定注意钻时变化情况，一旦钻时突然变快，应加强坐岗，观察返浆及振动筛出砂情况，检测钻井液各项参数。 

结束语 

小井眼水平钻井是很有吸引力的钻井方法，不管是在占用场地，选用小马力钻机，还是钻井液药品及套管方面都极大的节约了成本。 

参考文献 

[1]张淑芹.李培佳，特殊工艺井钻井技术，北京：石油工业出版社，2008. 

[2]鄢捷年，钻井液工艺学，东营：中国石油大学出版社，2006. 

[3]盛子堂.中原油田小井眼钻井技术实践[J].中外源,2008,13(06):43-46