探究定向井水平井摩阻控制与优化处理

刘闯

摘要：水平井的施工在整个油田开发的过程中占据着重要的地位，是油田开发过程中最为常用的一种钻井方式，具有钻井速度快、钻进效率高、井眼稳定等诸多优点。但是，在施工过程中会存在一些问题，比如在水平井施工中由于钻井设备性能落后而造成的摩阻大、摩阻变化频繁等问题，直接影响着钻井的效率。本文主要从定向井水平井的结构特点出发，分析了定向井水平井摩阻大的原因，并提出了定向井水平井井眼轨迹控制方法以及提高摩阻控制精度和优化处理措施。

关键词：定向井水平井；摩阻控制；优化处理

引言

定向井水平井技术是近几年发展起来的一种新的油气藏开发方式，由于这种技术具有较强的适应性，因此在石油勘探与开发中被广泛应用。与普通定向井相比，水平井具有较高的石油产量和采收率，而且油气藏开发也较为灵活，因此，定向井水平井技术在石油勘探和开发中得到了广泛的应用。本文主要阐述了定向井水平井技术的应用优势以及一些优化措施，希望能够对定向井水平井技术的应用起到一定帮助。

1 定向井水平井摩阻大的原因

1）水平段地层倾角变化大，定向工具和钻具组合在水平井段的不同位置上所承受的重力、钻压和扭矩差别很大。这样，随着井斜角的变化，钻具组合将不断变化，每一次井斜角的变化都会造成钻柱中上部与下部之间摩阻力的变化。

2）钻具组合摩阻大。根据文献报道，在水平井中钻具组合摩阻往往比直井大，尤其是在施工过程中，在井斜方向上的摩阻与水平方向上的摩阻相比增加了30%-50%，其原因是由于钻具组合中钻柱所承受的重力、钻压和扭矩不一致造成的。

3）钻柱内压分布不均匀。由于在水平井段钻井液密度高，在钻至一定深度时，由于压力平衡系统被破坏而产生压差。在该压差作用下，钻柱内压力分布不均匀，使上部钻井液沿井壁流动而下部钻井液沿管壁流动而形成循环压降。

4）钻井施工过程中存在着各种复杂情况。例如：定向工具和钻具组合在水平段的不同位置上所承受的重力、钻压和扭矩差别很大；在水平井段上所承受的重力和扭矩不一致；钻具组合中存在着钻具级差；井眼轨迹发生变化等。这些复杂情况都会使摩阻增大，影响钻井效率[1]。

2 控制方法

在定向井水平井的施工过程中，对井眼轨迹控制是保证井眼轨迹与设计井眼轨迹相一致，减少井壁上摩阻的重要手段。所以，我们在施工过程中一定要严格控制好井眼轨迹，避免出现过大的水平位移，以避免井壁上出现过大的摩阻，这样会导致井壁稳定性变差。在实际施工中，我们要结合钻井设备性能、钻井液性能、地层岩性以及钻头特性等因素，对钻井参数进行合理优化设计，以满足不同地层的需要。在施工过程中我们要保证钻井参数符合设计要求，如果井下出现异常情况应及时调整井眼轨迹，并结合地层的实际情况和设计的要求进行综合分析和判断。在施工过程中还应随时注意钻头的位置变化情况，因为在施工过程中钻头的位置会发生变化，这是由于钻头与井眼之间存在一定距离导致的。另外我们在施工过程中要根据地层特点及时调整钻头位置，保证钻头和井底有良好的接触[2]。

3 提高摩阻控制精度和优化处理措施

在施工过程中，我们要想提高摩阻控制的精度和优化处理措施，我们就需要从以下几个方面进行考虑。首先，在施工前，要对水平井的井身结构进行详细的设计，并保证设计方案符合实际施工要求，这样才能确保施工质量。其次，在施工过程中，要对钻进的参数进行严格控制。一方面要控制好钻进中的钻压和转速；另一方面要严格控制好井眼轨迹。然后，在施工过程中要注重对钻头的使用情况进行及时监控，以防止钻头发生不正常的磨损而影响施工质量。最后，在施工过程中要注重对钻具结构进行合理调整。比如：将大扭矩螺杆与小口径螺杆进行结合使用，从而有效地减小了钻具的扭转力矩；根据施工条件选择合适的钻头；在水平井的施工过程中尽量使钻头在地层中的位置尽量靠近井壁，这样能够有效地减小钻具受到地层压力作用而产生的摩阻。

3.1 提高钻具组合强度

提高钻具组合强度主要有两种方法：一种是在钻具中加入抗磨材料，如在钻杆中加入陶瓷、金刚石等；另一种是采用新型抗磨钻具组合，如在钻头上加抗磨耐磨合金材料等。由于陶瓷具有较强的耐磨性和抗冲击的特性，因此，在钻具组合中加入陶瓷或金刚石等材料，能够提高钻头的抗冲击、抗高温、耐高压等能力，降低钻井施工过程中钻头的摩擦阻力。目前，我国的钻井施工中使用最多的是金刚石钻头。但是，由于金刚石钻头价格昂贵，其价格约为每吨4万元人民币，这对于很多企业来说都是难以接受的。因此，我们可以采用陶瓷钻头代替金刚石钻头。新型抗磨钻具组合是以国产抗磨钻具组合为基础的新型复合抗磨钻具组合，该钻具组合由六面体钢珠加一个可在井底转动的轴承组成。同时，新型抗磨钻具组合还配有两个加重尾管、一个小马达和一个高强度螺杆。这种复合抗磨钻具组合的优点是：抗冲击、抗压强度高、转速低、寿命长，可以有效地降低井眼轨迹控制难度；并且重量轻、体积小、操作方便、性能稳定。

3.2 减少钻井液的粘滞阻力

在水平井施工过程中，钻井液的粘滞阻力对施工的影响很大，粘滞阻力包括钻井液在钻进过程中的阻力和井下液体本身的阻力，这些都会对摩阻产生影响。为了有效降低钻井液粘滞阻力，在钻井施工过程中必须采取有效措施降低钻井液的粘滞阻力。首先，要保证钻井液的粘度、滤失量和滤饼质量。通过实验可知，在施工过程中降低钻井液粘度、滤失量和滤饼质量能够有效降低摩阻。其次，要采取有效措施来降低井下液体本身的阻力，比如使用表面活性剂、抗盐性处理剂、阳离子高分子等物质来降低井眼内液体的粘度。最后，在钻井施工过程中还要及时补充新的钻井液，因为在钻井施工过程中，如果钻井液内含有一定量的添加剂或者其他物质会改变原有钻井液的性能，导致井眼内液体粘度增大，这对摩阻也会产生影响。因此，要及时补充新的钻井液。

3.3 建立健全的技术管理制度

健全的技术管理制度是油田勘探开发工作开展的基础和前提条件，因此在实际工作过程中，相关部门必须要加强对油田勘探开发技术管理制度的建设与完善，加强对油田勘探开发技术管理制度执行情况的监督与检查。

3.4 加强油田勘探开发工作中的环境保护

油田勘探开发工作中需要消耗大量的能源，而这些能源会对周围环境造成一定的污染。因此，相关部门要加强对油田勘探开发工作中环境保护问题的重视程度，加强对环境保护措施与技术的研究与应用，提高油田勘探开发工作人员的环保意识，从而促进石油勘探开发工作中环境保护问题的解决。同时相关部门也要加大对环境保护问题的宣传力度，提高环境保护意识。

4 结束语

在石油开采的过程中，水平井是一种比较常见的钻井方式，但是在实际施工过程中，由于受到各种因素的影响，常常会出现摩阻大、钻井速度慢等问题。因此，我们在施工过程中一定要注重对水平井摩阻进行控制和优化处理，从而提高石油开采的效率。本文主要针对定向井水平井摩阻大的原因进行了分析，并提出了定向井水平井摩阻控制方法以及提高摩阻控制精度和优化处理措施。通过对这些问题进行分析，我们可以发现在实际施工过程中会存在很多问题，因此，我们要不断地总结和分析，不断地完善和创新水平井钻井技术，从而提高石油开采的效率和质量。随着科技的发展，相信定向井水平井的技术会更加成熟。

参考文献:

[1]汪曦.定向井摩阻控制与优化处理分析[J].化工管理,2020(17):145-146.

[2]武金平.分析定向井水平井摩阻控制与优化处理[J].石化技术,2020,27(01):350+352.