大斜度水平井井眼凈化技術(shù)研究

徐義千

摘要：隨著開采的不斷深入，鉆井中的井斜角會持續(xù)增加，在水平井以及大位移井的鉆井作業(yè)中，這類問題最為常見。井斜角增大后，鉆井中產(chǎn)生的巖屑將會出現(xiàn)運(yùn)移困難的問題，這類問題若得不到及時(shí)有效的解決將會對鉆井以及完井作業(yè)產(chǎn)生影響。因此需要從明確井下影響巖屑攜帶的因素入手對井眼凈化技術(shù)進(jìn)行探究，這方面的實(shí)踐改革將為提高大斜度機(jī)械鉆井的鉆速打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，更能夠在原有作業(yè)模式下降低鉆井作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。以下筆者對大斜度水平井井眼凈化技術(shù)方面的問題進(jìn)行了分析探究，希望對進(jìn)一步推進(jìn)相關(guān)工作的優(yōu)化落實(shí)有所啟示。

關(guān)鍵詞：大斜度;水平井;井眼;凈化技術(shù)

現(xiàn)階段，鉆井技術(shù)正在不斷發(fā)展。適用于水平井、側(cè)鉆水平井以及大位移井的鉆井技術(shù)已經(jīng)在實(shí)踐領(lǐng)域中得到了相對廣泛的應(yīng)用。隨著井眼井斜的不斷增大，鉆井產(chǎn)生的巖屑順利攜帶出地面的難度也在不斷增加。若巖屑不能及時(shí)清除，將會對鉆井作業(yè)的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，這方面的影響將體現(xiàn)在該類油井的鉆井周期以及施工質(zhì)量之上。因此需借助水平井井眼凈化技術(shù)來解決好這類問題。

一、大斜度井巖屑形成的原因分析

實(shí)際鉆井作業(yè)中，我們要確保鉆井液能夠?qū)@頭破碎附近地層的巖屑攜帶出地面，隨著井斜角的不斷增加，井下鉆具會在重力原因的作用下更加密切的靠向井眼下壁。而這一現(xiàn)象則會使井眼以及鉆具之間出現(xiàn)“偏心環(huán)空”，在此現(xiàn)象的作用下巖屑的沉降以及位移都將發(fā)生變化，最終巖屑會呈現(xiàn)出徑直向井壁沉降的發(fā)展趨勢。此時(shí)鉆井液在環(huán)空流速下將呈現(xiàn)出不均勻流動的狀態(tài)，將影響到巖屑被帶出地面的流暢度。

巖屑長時(shí)間在井下堆積并得不到及時(shí)有效的清理將增大鉆具以及井眼的摩擦，這會使卡鉆以及鉆機(jī)遇阻的概率成倍增加，而鉆完井作業(yè)的效率、質(zhì)量也將因此而受到影響。

二、大斜度水平井井眼凈化技術(shù)措施的具體分析

結(jié)合實(shí)際工作現(xiàn)狀分析，采用以下技術(shù)措施便能夠達(dá)到提高鉆井液攜巖效果的目的。具體內(nèi)容如下：①堅(jiān)持排量優(yōu)先的原則并盡可能提高環(huán)空返速。大斜度水平井鉆井施工中，排量和環(huán)空返速是影響巖石攜帶的首要因素。對于現(xiàn)場排量的選擇應(yīng)當(dāng)在明確井下動力鉆具、無線隨鉆、地層沖刷以及井眼狀況的前提下完成并根據(jù)實(shí)際工作需要對其進(jìn)行優(yōu)化改革。在此基礎(chǔ)上，需使用專業(yè)的刷井軟件完成排量設(shè)計(jì)工作并根據(jù)實(shí)際工作的需求對其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。綜合考慮影響巖屑床厚度的六大因素之后才能夠確定環(huán)空返速。參照相關(guān)案例分析，2cm左右的巖屑厚度是實(shí)現(xiàn)大斜度水平井安全、穩(wěn)定鉆進(jìn)的首要前提，所以可以將能夠滿足此條件的環(huán)空返速看作順利攜帶巖屑的最小環(huán)空返速。②鉆井液性能的優(yōu)化及維護(hù)。大斜度水平井鉆井施工中，對于鉆井液體系的優(yōu)化既需要考慮潤滑性、井眼穩(wěn)定性，又需要考慮大斜度鉆井的攜帶巖屑能力。其流態(tài)需盡可能采用有助于井眼凈化以及井壁穩(wěn)定的平板層流，若條件允許，還是應(yīng)當(dāng)使用高動塑比、高動切力的鉆完井液體系。動塑比的范圍應(yīng)控制在0.36—0.70之間，要使動切力能夠盡可能大于2Pa。此外，還需要密切重視初期以及終期的切力差值。具體作業(yè)環(huán)節(jié)中，可通過間斷使用重塞的方式配合高轉(zhuǎn)速、大排量來提高攜巖效果。③對于凈化設(shè)備的充分利用。大斜度水平井鉆井施工中，返出地面的鉆井液是否能夠達(dá)到良好的凈化效果也是我們所必須要關(guān)注的焦點(diǎn)。作業(yè)現(xiàn)場通常都會配備除砂器、離心機(jī)、除泥器以及振動篩等凈化設(shè)備，只有保證實(shí)際作業(yè)中設(shè)備能夠運(yùn)轉(zhuǎn)正常，之后將凈化好的鉆井液返入井底之后才能夠避免井底巖屑的增加。而這一操作也能夠使井底得到有效凈化。

三、高效井眼凈化技術(shù)分析

綜合相關(guān)案例分析，部分大斜度水平井在已經(jīng)采用各種凈化措施的前提下卻無法達(dá)到理想的凈化效果。鉆機(jī)砂卡、遇阻的現(xiàn)象依舊在經(jīng)常發(fā)生，基于此部分技術(shù)人員提出了一種高效的經(jīng)驗(yàn)凈化技術(shù)。其核心在于利用專用清潔工具以及機(jī)械作業(yè)的方式來改變鉆井液流態(tài)以及攜巖效果。

1、專用清潔工具的基本介紹

這里所指的清潔工具主要由本體、保經(jīng)扶正器、清潔帶以及攪動區(qū)等幾個(gè)部分組成（具體結(jié)構(gòu)如下圖1所示）。其中凹槽的設(shè)計(jì)能夠有效松動下井壁的巖屑床，斜菱形扶正器以及流道的設(shè)計(jì)則能夠達(dá)到紊流攪拌以及加速的效果?！癡”型流道能夠使鉆井液發(fā)生彎曲，進(jìn)而提升巖屑的運(yùn)移效率。

2、應(yīng)用情況分析

上述凈化工具投入現(xiàn)場之后，先后在古巴大位移井、伊朗水平井吐哈以及吉林等油區(qū)中得到了相對廣泛的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際使用效果分析，該工具對于井下巖屑產(chǎn)生了非常顯著的凈化效果，降低了鉆井中的摩阻以及遇阻次數(shù)，更減少了卡鉆事故的發(fā)生率。與過去相比，井口返砂量有了顯著增加。

總結(jié)

大斜度水平井井巖屑的及時(shí)清理是保障鉆井順利完成的重要前提，這方面的實(shí)踐將在提高鉆井速度及質(zhì)量的前提下降低其中的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際工作中，正確認(rèn)識井下巖屑運(yùn)移所產(chǎn)生的影響是后續(xù)工作得以順利推進(jìn)的前提條件，而使用專業(yè)的清潔工具則能夠達(dá)到理想的清潔效果。以上筆者對此類問題進(jìn)行了分析探究，希望對進(jìn)一步推進(jìn)相關(guān)工作的優(yōu)化落實(shí)、改革水平井井眼凈化作業(yè)狀況有所啟示。

（作者單位：大慶鉆探鉆井四公司鉆井液分公司）