水平井固井关键技术探讨及应用分析

１ ． ２ ． １ 套管弯曲半径计算 水 平 井 由于 造 斜 段 井 眼 曲率 较 高 ， 为 保 证 套 管顺
许 的弯 曲半 径应 小 于井 眼 的弯 曲半 径 ， 否 则 套 管 无 法
式如 下 ：
Ｉ ｎ
利 下入 ， 必须 计算 套 管 管体 允许 的弯 曲半 径 ， 且套 管 允
为 了保 证 套 管安 全 下 人 ， 必须 做 好井 眼净化 。从
电测到下套管前 ， 使用原钻具严格按要求进行通井 ， 在 大斜度 、 水平井段及阻卡井段采取 冲、 划等措施 ， 来保
证造斜段 、 水 平段的通畅 ， 在钻具下入过程 中， 可 以使
井的最大全 角变化率影响 ， 由该井 的井 眼条件决定 。 另一 部 分 是 套 管 下 人 过 程 中 与井 壁 的摩 擦 阻 力 ， 由套 管 与井壁 的摩阻系数决定 。摩阻 系数影响因素较多 ， 岩屑 在 井 眼 中堆 积 形 成岩 屑 床 、 井 下 钻具 异 常 、 钻 具 和
平井对套管的强度和允许 的弯曲半径有特殊要求 ， 水 平井特殊结构 使得套管下人摩 阻较大 ； ③ 钻井液驱替 不干净 ， 套管 居 中度影 响水泥顶替效 果 ； ④井眼条件
差， 水 平 段 泥 页岩 地 层 长 时 间 浸 泡 在 钻 井 液 中易发 生 垮塌 ； ⑤ 水 泥 浆性 能 要 求 高 ， 水 平 井 固井 水 泥浆 体 系要 求具 有 低 滤失 、 低析水 、 高 沉 降稳 定性 及 水 泥石 体 积不 收缩 等 特点 ］ 。 由于这 些 问题 的存 在 ， 加 强对 水 平井 固
井 壁 的表 面状 况 、 泥浆 的粘 滞 作 用 等 都会 增 大套 管 下 人 的摩 阻 系数 。摩 阻 系数 是 一 项 综 合 系 数 ， 在 现 场 施 工过程 中 ， 通 常使 用 最 后 一 次 电测 通井 时记 录不 同井
用分段大排量循环结合短起下钻 ， 使井眼变得规则 ， 同 时破 坏 岩 屑 床 堆 积 。在 钻 头 到 达 井底 后 ， 需 要 充 分 循
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西部 探 矿工 程
２ ０ １ ７ 年第７ 期
水 平 井 固井 关 键 技 术 探 讨 及 应 用分 析
冯 东 海
（ 大庆 钻探 工 程公 司国 际事 业部 ， 黑龙 江 大庆 １ ６ ３ ０ ０ ０ ） 摘 要： 吉林乾 安地 区油藏勘 探 开发 中大量 使 用水 平 井钻 井工 艺技 术 ， 水 平 井 固井较 常规 直井 困难 ，
环钻井液至振动筛上无砂子 ， 确 保 井 眼 内岩 屑 全 部 随
钻井液返 出。在大斜度和水平段 ， 为 了降低套管下人
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ — ０ ３ — ０ ２ 修 回 日期 ： ２ ０ １ ７ — ０ ３ — ０ ７
作者简 介： 冯东 海（ １ ９ ８ １ 一 ） ， 男（ 汉族 ） ， 辽 宁锦 州人 ， 工程师 ， 现从事钻井现场工程管理工作 。
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西 部探 矿工 程
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深时 的上提大钩悬重和下 放井 口大钩悬重 ， 计算 出摩 擦阻力 ， 然后通过现场采集到 的大钩负荷 、 井眼轨迹 、 钻具 、 钻井液密度 、 钻压及扭矩等工程参数来反演出管 柱与井壁的摩阻系数 ， 以此作为套管下人摩 阻系数预 测值 ， 通过与录井实测的摩阻进行对 比， 从 而修正预测
１ ． ２ 水 平井 固井套 管 设计
储量所处地区地表多为耕地 ， 为保护生态环境 、 降低勘 探成本 ， 该 地 区 油气 勘 探 中大 量 使 用 水 平 井 钻井 工艺 技术 。长水 平 段 大位 移 水平 井 井 眼结 构特 殊 ， 固井较
常 规直 井 困 难 ， 水平 井 固井 的难 点 主要 表现 在 ： ① 岩 屑 堆积形成岩屑床 ， 井 眼通 过 性 差 ； ②下套管难度大 ， 水
１ 水 平 井 固井关 键 技术 １ ． １ 井眼 净化
钢材 的屈 服极 限 ， ｋ Ｐ ａ ；
Ｋ１ — —抗 弯 安全 系数 ， 通 常取 １ ． ８ ；
Ｋ ２ ——螺纹连接处安全系数 ， 通常取值 ３ 。
１ ． ２ ． ２ 套 管下 人过 程 中阻力 预测 与监 测 实践 表 明 ， 水 平 井套 管下 人 过程 中阻力 主要 分 为 ２ 部分 ， 一部 分是 通 过 弯 曲井 段 的局部 阻 力 ， 主要 受 到该
为提 高固井质量 ， 分析 了水平 井固井关键技术 ， 通过净化 井眼、 强化套管设计 ， 准确计算摩 阻保证套
管 顺 利 下入 ； 合 理 选择 和安 放扶 正 器使 套 管居 中度 达 到要 求 ， 以提 升水 泥 浆顶 替 效 率 ； 优 选低 滤 失 、 低析水、 高沉 降稳 定性 晶体 微 膨 胀 水泥 浆体 系保证 固 井质量 ； 使 用漂浮 固井技 术 、 优 化 管 串结构 ， 结 合 冲 洗液 、 隔 离液等 配套 技 术措施 ， 提 升 固井效 率。
保证套管居 中度大于或等于 ６ ７ ％， 必须使用扶正器来 提升套管居 中度［ 。由于长水平段套管重力较大 ， 扶正 器必须能够承受较大负荷 ， 不能选择弹性扶 正器 。刚 性扶正器容易导致套管下人摩阻增大 ， 因此 ， 水平井 固 井一 般选 择半 刚性 扶正 器 。 扶正器安放原则 ： ①油顶 以上 ３ ０ ０ ｍ至造斜点 ， 每４ 根套 管安放 １ 只半钢性扶正器 ， 目的是提高套管居 中 度， 保证 固井质量 ； ②造斜完为减少造斜井段套管侧向
关键 词 ： 致密油； 水平井； 固井 ； 关键技 术 ； 配套技 术措施 ； 水泥浆 体 系
中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ （ ） （ ） ４ — ５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ７ 一 （ ） （ ） ９ ２ — ０ ５ 吉 林 乾 安地 区油藏 埋 藏较 浅 、 石 油储 量 大 ， 已探 明 的摩阻， 可 以 向井 眼 内打 人塑 料球 口 。
顺利下人 。水平井套管管体允许 的弯 曲半径计算公 Ｒ来自 Ｋｌ Ｋ２ Ｐ
式中 ： 尺 — — 允许 的套 管 弯 曲半 径 ， Ｃ １ Ｔ Ｉ ；
卜 钢 材 的弹性 模量 ；
管 外径 ， ｃ ｍ；
一
井关键技术研 究 ， 采取相应 的技术措施保 证安全顺利
固井 显得 尤 为重 要 。