巖屑床問(wèn)題原因分析及解決措施

宋文勇(中國(guó)石化華東石油工程有限公司六普鉆井分公司， 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

巖屑床問(wèn)題原因分析及解決措施

宋文勇(中國(guó)石化華東石油工程有限公司六普鉆井分公司， 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

本文針對(duì)定向井及大斜度井巖屑床的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，并簡(jiǎn)要闡述了其形成的原因及一些清除巖屑床的措施。警示井斜角30°～60°的斜井段是井眼凈化危險(xiǎn)區(qū);巖屑床形成容易清除較難,預(yù)防形成巖屑床需從多方設(shè)法,清除巖屑床則需積極主動(dòng)對(duì)待。推薦“融鉆進(jìn)與清除巖屑床為一體”的作業(yè)工藝。

巖屑床；環(huán)空返速；鉆井液；高效巖屑床清除鉆桿

蘇北工區(qū)近兩年施工的大斜度井由于對(duì)巖屑床問(wèn)題的準(zhǔn)備不是很充分，從而引發(fā)井下事故的發(fā)生，嚴(yán)重的甚至填井側(cè)鉆，造成較大的損失。因此，我們必須控制好巖屑床的問(wèn)題，以此來(lái)避免此類事故的再度發(fā)生，為人們的人身以及財(cái)產(chǎn)安全打下保障。

1 有關(guān)巖屑床形成的原因

(1)井斜角 根據(jù)井斜角度數(shù)的不同可將其分為以下集中類型，即低斜度(10-30度)、中斜度(30-60度)及大斜度(60-90度)井段。井斜角的存在是形成巖屑床的直接原因，一般來(lái)講，除了一些直井以外，只要有井斜角存在，無(wú)論是采用何種鉆井液都會(huì)形成巖屑床。在幾種不同的井段中，當(dāng)中斜度的井斜角影響是最大的，它的存在不僅會(huì)造成井眼底邊形成巖屑床，還有可能會(huì)發(fā)生因巖屑床滑落而造成的堵塞井眼和卡鉆等事故的發(fā)生。尤其是井斜角處于45度左右的時(shí)候，一定要注意鉆井液的使用，否則就會(huì)發(fā)生“垂沉”問(wèn)題，會(huì)加劇巖屑床的形成。因此，要解決巖屑床的問(wèn)題，就必須重視井斜角這個(gè)因素。

(2)鉆井液流動(dòng)軸線速度分量小 鉆井液流動(dòng)軸線速度分量小也是巖屑床產(chǎn)生的一個(gè)重要原因，其主要是由鉆柱軸線大幅度偏離井眼軸線并且靠近或解除井眼底邊等問(wèn)題引起的。鉆井液流動(dòng)軸線速度分量小不僅會(huì)造成井眼底邊近90度夾角環(huán)空中的巖屑不能夠被鉆井液帶回井口，還會(huì)被壓成更小的顆粒并且壓實(shí)巖屑床。從而不利于鉆井速度的提升。

(3)巖屑密度大于鉆井液密度 巖屑密度大于鉆井液密度會(huì)直接導(dǎo)致巖屑不能夠被鉆井液帶回井口，并沉淀于井邊形成巖屑床的問(wèn)題。巖屑床的厚度也會(huì)隨著時(shí)間的推移不斷地加厚，從而造成鉆井設(shè)備不能夠很好的使用。

(4)鉆井液性能 要提高鉆井的質(zhì)量和效率，必須采用性能較好的鉆井液進(jìn)行鉆井，這是因?yàn)樾阅茌^好的鉆井液會(huì)具備良好的攜屑能力，可以在鉆井的過(guò)程中將大量的巖屑帶出井口，不至于造成巖屑沉積而影響鉆速的問(wèn)題。此外還要注意，鉆井液的切力要滿足在停止循環(huán)時(shí)能懸浮巖屑。

(5)其他因素 下部鉆具外徑、井眼規(guī)矩以及機(jī)泵的最大排量對(duì)巖屑床也有很大的影響。

3 巖屑床可能造成的危害

(1)起鉆嚴(yán)重困難 由于在40～60度的井斜角的井段容易形成巖屑床，因此，起鉆時(shí)鉆頭和扶正器在鉆具提升的過(guò)程中象活塞一般將在井璧上的巖屑“攜帶”上來(lái)。被“攜帶”上來(lái)的巖屑達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，巖屑于井璧之間就形成較大的阻力，進(jìn)而引起起鉆的嚴(yán)重困難。

(2)卡鉆 一般情況，在有巖屑床的情況下起鉆存在困難時(shí)，尚可通過(guò)活動(dòng)鉆具的辦法來(lái)解決。但是，在巖屑床比較嚴(yán)重的情況下起鉆，尤其是存在有直徑大小不一巖屑時(shí)，起鉆時(shí)被攜帶上來(lái)的巖屑就會(huì)形成這么一種“結(jié)構(gòu)”：較大的巖屑作為該結(jié)構(gòu)的“框架” ；中等直徑的巖屑形成“中間結(jié)構(gòu)” ；而細(xì)小的巖屑則填滿整個(gè)“結(jié)構(gòu)”的空間，形成有相當(dāng)結(jié)構(gòu)力的“巖屑柱”。在此情況下如果還繼續(xù)起鉆，則必然卡死鉆具。這種情況不僅發(fā)生在裸眼井段，也可發(fā)生在套管內(nèi)。

(3)卡鉆后的井漏 因上述原因卡鉆后，一般都希望通過(guò)上提、下放、旋轉(zhuǎn)鉆具以及開(kāi)泵循環(huán)來(lái)試圖解卡。正是由于上述結(jié)構(gòu)的存在，使鉆具卡死后的“巖屑柱”在開(kāi)泵時(shí)就可能不存在循環(huán)的通道；或開(kāi)始時(shí)尚可較小排量循環(huán)，但隨著較小巖屑的填充作用，直徑較小的巖屑會(huì)慢慢堵死循環(huán)通道。因而卡鉆后如開(kāi)泵稍一閃失就會(huì)造成蹩泵井漏。

4 解決的途徑及措施

(1)避免形成段長(zhǎng)且厚的巖屑床應(yīng)該從設(shè)計(jì)的源頭做起，首先井眼的井斜角在滿足地質(zhì)要求的前提下盡可能的小于30度，如沒(méi)有辦法滿足，則井眼軌跡設(shè)計(jì)成井斜角在30°～60°的井段應(yīng)該盡量的短。(2)提高環(huán)空返速：提高環(huán)空返速不能從根本上解決巖屑床的問(wèn)題，但是它在降低巖屑形成的速度上具有良好的作用。需要注意的是，環(huán)空返速過(guò)高也是不可取的，它會(huì)對(duì)井壁造成過(guò)度的沖刷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響井體的建設(shè)。因此，在提高環(huán)空返速的同時(shí)，還要將返速控制一定的合理范圍之內(nèi)。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及一些分析數(shù)據(jù)證實(shí)，環(huán)空返速在0.9—1.5m/s最為合適。(3)提高鉆井液性能。合理地降低鉆井液的流動(dòng)性指數(shù)，提高動(dòng)塑比，避免鉆井過(guò)程中巖屑的累積問(wèn)題。此外，還可以在鉆井時(shí)適當(dāng)加大泵量排來(lái)輔助鉆具。(4)做好后續(xù)的清理巖屑工作。定期對(duì)各個(gè)井段進(jìn)行短程起下鉆操作，以清除形成的巖屑床。

5 結(jié)論及建議

綜上所述，我們可以得出以下幾個(gè)結(jié)論：(1)巖屑床形成的原因有很多種，其中最主要的是井斜角、鉆井液流動(dòng)軸線速度分量小、巖屑密度大于鉆井液密度以及鉆井液的性能等原因。因此，要避免巖屑形成一定要在這幾個(gè)方面加大改善力度，并且還做做好后續(xù)的巖屑清除工作。(2)保持井徑規(guī)則以及井眼軌跡平滑，以免形成的巖屑床較厚，不利于鉆井和清除。(3)定期采取措施清除巖屑床是大斜度定向井建設(shè)過(guò)程中必須進(jìn)行的作業(yè)，卻要花費(fèi)很多時(shí)間在起下鉆作業(yè)上，影響了鉆進(jìn)的效率。(4)將若干個(gè)EHCDP接于旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的易形成巖屑床的井段的鉆具上，實(shí)施“融鉆進(jìn)與清除巖屑床為一體”的作業(yè)，也是避免巖屑床形成的有效方法。

[1]陳鋒等.高效巖屑床清除鉆桿作用機(jī)理[J].石油學(xué)報(bào),2012.3.