定向井鉆井托壓分析與提效對(duì)策研究

李青洋

摘 要 定向井鉆井工藝已成為目前大多數(shù)井型使用的重要工藝手段，具有準(zhǔn)確入靶、鉆揭儲(chǔ)層厚、提高單井供液能力等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于各類儲(chǔ)層鉆井。但由于定向井鉆井過程，往往井眼軌跡具有大斜度、長(zhǎng)水平段的特征，將產(chǎn)生各種因素使得鉆壓無(wú)法傳遞至鉆頭，降低鉆井效率。其中包括托壓和井眼摩阻較大，因此，為提高鉆井效率、實(shí)現(xiàn)高效鉆進(jìn)，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研究出了許多降低托壓的鉆井工具，能有效地降低摩阻，例如目前應(yīng)用的振動(dòng)克服摩阻放托壓技術(shù)和滾動(dòng)伸縮降摩阻技術(shù)等。其工作原理為利用振動(dòng)器產(chǎn)生一定頻率的振動(dòng)、鉆具將此振動(dòng)傳遞到鉆具底部，進(jìn)而控制鉆進(jìn)壓力，實(shí)現(xiàn)降低托壓的作用。還有則是利用鉆井過程滑動(dòng)摩擦改變成滾動(dòng)摩擦，減小鉆具與井壁之間的摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)降低托壓的功能。因此，明確定向井鉆井過程托壓產(chǎn)生原因分析，分析摩阻降低的有效方法，提供合理降低托壓及摩阻的方案，對(duì)高效鉆井具有重要意義。

關(guān)鍵詞 定向井鉆井 長(zhǎng)水平段 托壓分析 提效措施

中圖分類號(hào)：TE921文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

定向井鉆井工藝日趨成熟，但鉆井過程托壓及摩阻的產(chǎn)生，極大影響了鉆井效率，增加了鉆井成本。研制新型的降低托壓工具或者解決托壓?jiǎn)栴}，成為目前提高定向井鉆井效率的重點(diǎn)工作。所謂托壓，主要指的是在油田定向鉆井時(shí)，因?yàn)殂@具和井壁間的摩擦力比較大，使得鉆壓不能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)傳遞到該鉆頭中。在油田定向鉆井中，很容易出現(xiàn)托壓現(xiàn)象，降低油田定向鉆井效率，嚴(yán)重地還會(huì)引發(fā)安全事故。為了保證油田定向鉆井效率得到更好的提升，采取有效的應(yīng)對(duì)措施至關(guān)重要，因此，本文基于近年來(lái)定向井鉆井的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了鉆井過程托壓產(chǎn)生的原因，分析了摩阻的產(chǎn)生，總結(jié)了降低托壓的鉆井工具的應(yīng)用，為提高鉆井效率提供指導(dǎo)。

1托壓產(chǎn)生原因

本文明確托壓產(chǎn)生的原因是針對(duì)性解決托壓?jiǎn)栴}的首要條件，托壓也是定向井鉆井過程不可避免的現(xiàn)象，造成托壓的原因較多，就鉆井過程可能造成的托壓因素總結(jié)如下。

1.1井眼軌跡設(shè)計(jì)

一般定向井軌跡都為大斜度、水平井，因此井眼軌跡斜度較大，較長(zhǎng)的鉆柱產(chǎn)生重力，擠壓在井壁上從而產(chǎn)生較大的摩擦力，摩阻力的產(chǎn)生，阻礙了鉆壓向鉆具底部傳遞。同時(shí)鉆井過程井眼軌跡與設(shè)計(jì)勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生略微的偏差，在鉆井過程需要不斷的調(diào)整，當(dāng)鉆具卡在某一位置時(shí)，會(huì)造成鉆壓丟失，產(chǎn)生更大的托壓。因此，定向井具有斜度的井眼軌跡是造成托壓的根本原因。

1.2巖屑影響

鉆井過程泥漿起著返出地層巖屑的作用，當(dāng)巖屑返出不良時(shí)，在井底產(chǎn)生巖屑床，增大了鉆柱所受到的摩擦力。定向井井斜也造成了巖屑返排更加困難，井眼的清潔度也影響力巖屑床的產(chǎn)生。

1.3泥漿原因

泥漿在鉆井過程也具有潤(rùn)滑鉆柱的作用，泥漿在地層井壁上形成泥餅，防止了泥漿向地層的濾失，同時(shí)泥餅也具有潤(rùn)滑鉆柱的作用。因此，泥漿自身摩阻和泥漿所形成的泥餅對(duì)鉆柱產(chǎn)生的摩阻，也影響了鉆柱在鉆井過程整體的摩擦力。

1.4井眼清潔效果較差

如果定向鉆井井眼的清潔效果比較差，很容易引發(fā)嚴(yán)重的托壓現(xiàn)象。例如，在油田定向鉆井中，由于環(huán)空巖屑的濃度比較高，鉆具與鉆井液間的固體與液體摩擦效果不斷下降，鉆具的摩擦力越來(lái)越大，增加油田定向鉆井出現(xiàn)托壓的概率。另外，環(huán)空巖屑受大斜度井段的影響，在井壁下部會(huì)形成一定體積的巖屑床，影響鉆具的正?；瑒?dòng)，降低鉆具的滑動(dòng)效率。當(dāng)環(huán)空鉆井中的液含砂量超過相關(guān)規(guī)定時(shí)，濾餅厚度不斷增加，鉆具包角越來(lái)越大，特別容易處出現(xiàn)托壓現(xiàn)象。

2降低托壓技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)有投入應(yīng)用的降低托壓工具包括 ：偏心輪式降阻工具、滾球降阻工具、牙輪式降阻工具、波動(dòng)接頭。實(shí)際鉆井過程，可考慮針對(duì)井眼不同井段，選擇不同的降阻工具，并進(jìn)行組合使用。降阻工具的實(shí)驗(yàn)室模擬分析表明，降阻效果能達(dá)到60% 左右，但實(shí)際鉆井由于鉆壓測(cè)試難度較大，無(wú)法獲知實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)。同時(shí)降阻工具也并非適用于所有巖性地層，在應(yīng)用過程中應(yīng)該注意。

科學(xué)選擇油田定向鉆井鉆具組合.油田定向鉆井在運(yùn)行的過程當(dāng)中，要科學(xué)選擇鉆具組合，并適當(dāng)減少鉆鋌的使用次數(shù)，采用加重鉆桿來(lái)代替螺旋鉆鋌，保證鉆具與井壁之間的合理接觸，降低鉆具的摩擦阻力，減少油田定向鉆井托壓現(xiàn)象的發(fā)生。另外，相關(guān)工作人員還要適當(dāng)降低穩(wěn)定器的使用頻率，保證穩(wěn)定器與井眼之間的距離符合相關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格控制鉆具的斜率，進(jìn)一步提升油田定向鉆井的穩(wěn)定性，降低油田定向鉆井出現(xiàn)托壓的概率。

不斷優(yōu)化油田定向鉆井井眼軌道，能夠保證井眼長(zhǎng)度符合相關(guān)規(guī)定，提升井眼的安全性。相關(guān)工作人員要結(jié)合鉆柱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇合理的鉆井參數(shù)，并優(yōu)化原有的設(shè)計(jì)方案，不斷減小管柱之間的摩擦阻力，降低油田定向鉆井出現(xiàn)故障的概率。為了保證油田定向鉆井井眼軌道得到更好的優(yōu)化，相關(guān)工作人員還要適當(dāng)調(diào)整優(yōu)點(diǎn)定向鉆具的運(yùn)行效率。

3結(jié)束語(yǔ)

通過加大定向鉆井井眼清潔力度、科學(xué)選擇定向鉆井鉆具組合、優(yōu)化定向鉆井井眼軌道，能夠保證定向鉆井更加安全，提升了定向鉆具的運(yùn)行效率，運(yùn)用先進(jìn)應(yīng)對(duì)措施，防止定向鉆井出現(xiàn)托壓現(xiàn)象。

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