水平井与直井相比,井下情况比直井要复杂得多,不仅要稳定井斜角和井眼方位,还由于重力作用、摩擦力、岩屑沉降等诸因素而涉及其他一系列问题,从而使水平井的安全钻进与直井相比也有所不同。
在水平井中,由于重力作用,井斜角超过30°以后的井段内,岩屑就会逐渐沉降到下井壁,形成岩屑床,钻井液携砂性能好、悬浮能力强,则形成岩屑床所需时间长,反之,则形成岩屑床所需时间就短。现场实践发现,岩屑床在井斜角为30°~60°之间的井段内是不稳定的,也是较危险的,当沉积到一定厚度后,岩屑床会整体下滑从而造成沉砂卡钻。因此,在钻进中发现扭矩增加不正常,就要查明原因,如无其他原因,说明已经形成岩屑床;在每次接单根或每次起下钻时,都要记录钻柱的摩擦阻力,发现摩擦阻力增加,说明井下已经存在岩屑床,就要采用短程起下钻和分段循环的办法清除岩屑床。一般要求每钻进50~150m或钻进24h必须短起下5~15柱钻杆。发生沉砂卡钻后,不要硬提,最好的处理方法是接上方钻杆,大排量循环,进行倒划眼。
预防和清除岩屑床是水平井安全钻井与直井安全钻井相比显著的不同之处,此外,为了减小水平井钻井的作业风险,还要采取以下特殊的安全钻井技术措施:
(1)造斜钻具组合下钻过程中速度要慢,下钻过程中必须把扣旋紧;遇阻不得猛放,不允许用动力钻具划眼。
(2)带弯接头、弯外壳井下马达或稳定器钻具起钻,禁止用转盘卸扣。
(3)为了防止粘吸卡钻,要在钻井液中加入液体和同体组合的润滑剂或单一液体润滑剂,还应在钻开油气层前100~150m加入5%~10%的原油使钻井液滤饼摩擦系数小于0.1API滤失量控制在5mL,高温、高压滤失量控制在15mL以内。加强同控工作,保持钻井液中含砂量低于0.5%,低密度固相含量小于12%,同时应控制滤饼薄而坚韧。
(4)使用防塌处理剂,提高防塌效果。
(5)为了更好地满足携砂的需要,要求钻井液必须有最低的屈服值,同时.钻井液塑性粘度和动切力的比值不少于2:1。控制钻井液的触变性,避免过高的触变性导致在斜井底边处不动区范围内形成沉砂床。钻井液的切力要能够满足停止循环时悬浮岩屑的要求。
(6)井斜角在55°以内的井段应选择平板层流,井斜角在55°以上的井段应选择紊流,以提高携砂能力。
(7)套管设计强度比常规直井要高一等级;在水平井的水平段多选用刚性扶正器和双弧弹性扶正器问隔加入的方法,扶正器之间的间隔为10~20m,利用套管漂浮技术,以减少套管下沉力。(8)水泥浆颗粒由于重力作用在套管下侧沉淀,套管上侧析出自由水,使凝固后的水泥石上下密度不一致,但水泥石上下密度差应小于0.06g/m3水泥浆自由水要小于0.5%,水泥浆API失水小于50mL(30min,6.9MPa);在保证注水泥安全的情况下,应尽量减小水泥浆稠化时间。