钻水平井要比钻一般的定向斜井困难得多。一般定向井钻完造斜井段后,即可用旋转钻钻斜直井的方法,高速向目标钻进,比较有把握地钻达目的层。而水平井在造斜井段之后,还有第二次造斜,要造斜到90度。在两次造斜之间,要给采油作业钻一段要求很严的斜直井段,而这么多的要求必须在下一次钻头中完成。例如海上流花油田钻的10口水平井,第一次要在长300~400米井段把井斜造到45度,然后是钻长度为200米的斜直井段,最后再第二次造斜,由45度增到90度,这个井段如果方位不对,还要调整方位。井斜达到90度进入预定的层位后下技术套管。要完成水平钻井的作业,需要有新技术的支持,即在一个钻程中完成造斜、稳斜、再造斜(或调整方位)的作业和监控,并追踪井眼轨迹。这个共段使用了在井下可以调节弯度的弯接头(由0~3度);全程用井下动力钻具钻进,以利于造斜和调整方位;用随钻测量控制井眼的轨迹,还使用了适合地层的PDC钻头和牙轮钻头,平均每只钻头钻进1765米,机械钻速平均达到27.2米/时。水平井段钻进遇到的技术问题就更多。地质上要求井眼轨迹要追踪地层倾向和高孔隙度地层,而且要求三维达标,即在平面上左右不超过30米,在垂直面上上下不超过3米;水平井的裸眼井段长(10口井的水平位移1036米,水平井段739米),在钻头上加的钻压,地面上直接反应不出来。因要追踪地层倾向和高孔隙度地层,井斜要在86~93度的范围内波动。解决这些技术难题,更需要新技术的支持。在水平井段上使用了随钻测地质参数的仪器LWD(loggingwhiledrilling),随钻测井斜、方位和弯接头工具面,在钻柱下部结构组合中使用了可在井下调节的弯接头(0~3度),去磁加重钻杆代替钻铤,低转数螺杆钻具,PDC和耐磨牙齿钻头,以及随钻测量钻压和转数等新技术。由于采用了新技术和恰当的钻井技术措施,使水平井段达标率达到91.3%,超过预定85%的指标。
水平钻井虽获得成功,但仍有许多风险,地质预报不准,丢失井眼,钻具计算错误,其他方面还有钻机修理,井下钻具失效,打捞作业,定向问题和随钻测量等。
由于水平井对提高油气井产量和采收率有明显的效果,在世界范围的石油开发中,得到了广泛的应用。据资料统计,1996年以后在欧洲挪威海上油田的74口开发井中有38口是水平井,挪威海上油由水平井生产的原油占到总产量的40%。我国海上的流花油田,全部10口生产井都是水平井。水平井的大量使用带动了水平钻井技术的发展,以流花油田水平井为例,同样的井深,1988年平均要用25天491万美元钻成;而到1995年平均只用12.9天194万美元就钻成了。流花油田1996年投产,年平均生产原油130万立方米。1999年以后,产量下降,打调整井无效果,后决定钻大位移水平井,到2004年已钻了5口大位移水平井。第1,2口大位移水平井投产后,日产原油890立方米,占油田产量的25%。预计随着油井采收率的提高和钻井成本的下降,水平井将会得到更加广泛的应用。