石油圈
哈里伯顿将数个技术集成为超长水平井提供解决方案。
编辑 | 大安
哈里伯顿将其BaraXcel高性能非水基钻井液（NAF）、iCruise智能旋转导向系统、一个NitroForce高流量&高扭矩电机以及一个GeoTech Gti PDC钻头集成了一个综合解决方案。该组合满足了多种钻井要求，包括较低的循环当量密度（ECD）、良好的流体稳定性、最小的扭矩和阻力、较高的渗透率以及最终的高质量目标井筒。
新墨西哥州埃迪县有一口水平段长达3.14英里的井，该井场共有四口井，包括此井以及另外三口3英里长的分支井。使用哈里伯顿的综合解决方案，四口井均成功完钻。
这些设计中的超长水平段给钻井作业带来了各种挑战。首先，保持低扭矩和阻力，并且在长水平井眼中持续保持有效的井筒清洁非常重要。水侵、薄弱区域以及重晶石沉降，这些都是作业人员必须解决的难题。这些难题要求钻井液体系具有高度的稳定性，并且对ECD有严格的控制。另外，导向精度和井眼质量对于有效的目标井筒也是非常重要的，而钻井效率方面的要求，则需要以最佳的渗透率和进尺钻进。因此，最佳解决方案的研发与执行，需要基于多学科服务供应商团队之间的密切配合。
钻井液体系
BaraXcel高性能钻井液体系在该地区拥有大量的应用案例记录，主要归功于其稳定性、井筒清洁能力以及较低的扭矩和阻力。该体系的定制化配伍设计主要基于全面的实验室测试和现场监控。
对于运营商来说，该钻井液体系已经成功应用13个超过21,000英尺的超长水平井，其中9个钻井深度超过24000英尺测深或更长。
为了成功钻进，技术人员使用了几种不同的基础油，通过不断的重复设计试验来研究该钻井液体系。在对该体系进行了改进和稳定性和兼容性测试后，制定了应用指南以确保维护所需的性能。
其中关键挑战之一是附近完井的水会大量涌入。尽管这种情况通常对油基泥浆极为不利，但该体系比传统的NAF体系具有更大的耐水性，从而可以保持性能。
钻井液体系较小的ECD可帮助钻井保持在一个狭窄的压力窗口内，这个压力窗口是由井内较高的薄弱区域决定的。BaraXcel的凝胶结构易破胶，既可以在长时间停止循环时避免重晶石沉降，又可以在循环启动凝胶破裂时避免压力波动。
Baroid技术和现场团队密切监视钻井液体系性能，密切合作有助于确保基于流体体系性能的最佳RSS和电机选择以及设置。
该钻井液体系可在水平段钻进过程中提供出色的井眼清洁和ECD控制。水平段钻进时没有发生漏失事故，扭矩和阻力保持在可接受的范围内。
为确保所选配方能够在保证无重晶石沉降的情况下实现对ECD的严格控制，进行了全面的流体测试。（来源：哈里伯顿）
旋转导向系统和电机
iCruise智能RSS可确保在中心线偏离最小的情况下钻进，精确到达钻井深度，并使得狗腿度最小。
除了在钻井液体系方面的合作外，该团队还合作优化了钻头和旋转导向系统。 由于均为液压控制的工具，所以钻井液体系性能（包括泥浆重量，组分和基础流体（油或水）及其对RSS的影响）非常重要。例如，流体性能会影响流向RSS制动块和转向装置的流量。
在泥浆脉冲遥测过程中钻井液性能也极为重要，这可能会影响数据的传输。 在目标井中，由于BaraXcel钻井液具有更高的耐水性，解决了由于水涌引起的潜在问题。该特性还有助于控制扭矩，因为扭矩通常会随传统油基体系中加水而增加。
钻进时可以对RSS转向传感器进行调整，这有助于在长井眼中发挥至关重要的定向精度。传感器的定向读数速度超过每秒1000次，通过调整传感器，就无需缓解通常会使传统定向读数复杂化的振动。
自主钻进在提高精度和降低狗腿度方面做出了重大贡献。相比地面调整，在井下进行小的方向性调整，可以缩短响应时间，更快地对目标井眼进行调整。
选择了NitroForce高流量高扭矩电动机来补充RSS和钻头。它以每加仑0.23转的速度运行，转速约为600 gpm。选择较慢的电机转速有助于延长钻头寿命并获得尽可能长的钻进时间。长时间钻探后，GeoTech GTi钻头没有磨损，这表明可以提高电机转速以进一步提高ROP。
钻头
8½英寸的GeoTech GTI钻头采用了PDC钻头体，在水平段上实现了该模型的最长的钻进时间。该钻头在页岩、砂岩和石灰岩中总共钻了8162英尺，所用钻进时间为140.8小时，平均ROP为58英尺/小时，该钻速与保持较小的偏移量相一致。钻头以非常好磨损状态完成了钻进。
为了实现运营商的应用目标，采用客户界面设计方法设计了具有16毫米刀具的六刃钻头。来自技术部署组、现场操作组和业务开发组的输入数据为应用程序的快速定制提供了基础。GeoTech的GTi钻头模型被设计用于iCruise RSS系统，以提高操纵性能和钻进效率。它的特点是PDC割刀具有更高的平均钻速和总进尺。Stega高效刀具布局技术也被用于优化备用刀具的布置，以提高可靠性，而Cerebro电子数据采集系统收集的性能增强数据将有助于未来设备的运行。
高耐磨性的PDC钻头对于钻进较长的水平段非常重要。刀具被指定用于增加岩石的切削量，减少磨损，以达到较高的平均机械钻速，并达到早期技术进尺的四倍。
为了以更低的成本增加油藏暴露程度，人们正在钻进越来越长的水平段。高效、无故障的运营得益于钻井液体系、旋转导向系统和钻头的集成服务，帮助运营商实现资产价值最大化和风险最小化。
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