大斜度定向井托壓問題原因分析及措施

摘 要：以張9-2井為例，圍繞優(yōu)化井口、利用地層自然規(guī)律造斜、減小鉆井施工難度、不下技術(shù)套管的各項技術(shù)措施，采用大斜度多靶心定向井工藝技術(shù)，以解決托壓問題等關(guān)鍵技術(shù)問題，確保井身質(zhì)量的。

關(guān)鍵詞：大斜度定向井；托壓問題；井眼質(zhì)量

隨著陸地油氣的不斷開發(fā)，今后在淺海及陸地上大位移、大斜度井將不斷增多，在油田進入后期及采收水平的不斷發(fā)展，陸地上的一些老井要進行二次開發(fā)，所以大斜度定向井、大位移定向井、開窗側(cè)鉆井的不斷增加也是鉆井的一個必然趨勢。為了確保施工的順利，減少井下故障，這對鉆井液技術(shù)水平的要求更加嚴格，大斜度、大位移的定向井及水平井在除了對潤滑防卡、井壁穩(wěn)定等要求更加嚴格以外，對定向井定向過程中托壓問題的解決也是我們目前施工中存在且迫切要求解決的一個重要問題。

1 .托壓產(chǎn)生

托壓產(chǎn)生在直井反扣或定向井多次反扣的定向過程中、開窗側(cè)鉆井開窗側(cè)鉆，定向增斜過程中、水平井70°-90°的定向過程中；托壓由于井眼軌跡以及各種阻力的原因使得鉆具加壓后，壓力很難傳遞到鉆頭；從綜合錄井儀器及指重表看，就是在鉆壓不斷增加的前提下，鉆頭的位置不變、沒有進尺，泵壓不升高、不憋泵，在鉆壓繼續(xù)增加的時可能會突然憋泵。定向井托壓一方面影響正常的定向施工，另一方面如操作不當(dāng)易產(chǎn)生卡鉆等故障。

2.托壓的現(xiàn)象及危害原因分析

2.1井眼軌跡差

定向中的托壓與施工的井眼軌跡有很大的關(guān)系，在實際施工中其中有一部分直井或定向井都會因為地層或施工的原因造成井眼軌跡偏離設(shè)計，這時就要進行導(dǎo)向反扣鉆進，而且一部分井會因為某種原因進行反扣幾次，從而造成井眼軌跡不好。

2.2井眼不干凈、有巖屑床的存在

造成定向井定向過程中、直井反扣過程中托壓的另一個原因是井眼不干凈，井壁有巖屑床的存在。

2.3泥餅虛厚、泥漿的摩阻系數(shù)大

在定向井的施工中接單根、起鉆時的上提拉力的大小除了與井眼凈化等有關(guān)系以外與泥漿的摩擦阻力系數(shù)有很大的關(guān)系，摩阻系數(shù)越小鉆具下滑的阻力也就越小，反之越大即易產(chǎn)生托壓現(xiàn)象。如2017年施工的張9-1井在過了核二段由于井斜方位偏離設(shè)計進行反扣，在反扣中由于托壓，工程施工不當(dāng)造成井眼質(zhì)量差，后來井塌造成井眼報廢。

3.解決措施

3.1加強井眼軌跡的控制、改變鉆具結(jié)構(gòu)

井眼軌跡差造成的托壓，解決措施主要是工程加強井眼軌跡的控制，在大斜度大位移定向井中全井導(dǎo)向，控制井眼軌跡避免井斜方位等偏離設(shè)計進行反扣，另外針對井眼軌跡不好的情況產(chǎn)生的托壓現(xiàn)象，最有效的解決措施是簡化鉆具結(jié)構(gòu)，減少鉆挺的數(shù)量，增加加重鉆桿的數(shù)量，從而降低鉆具的剛性，減少鉆具與泥餅的接觸面積防止托壓和粘卡。

在張9-2井井斜49.66°地層核二段施工中產(chǎn)生托壓現(xiàn)象，在加入白油、乳化瀝青SFT和潤滑劑ZRH-2潤滑劑、短起下等均無效的前提下最后簡化鉆具結(jié)構(gòu)，簡化鉆具結(jié)構(gòu)后定向正常。2017年在河南油田東部的水平井施工定向中采用的鉆具結(jié)構(gòu)一般都是螺桿+MWD+加重鉆桿，在70°以后采用倒裝鉆具螺桿+MWD+鉆桿+加重鉆桿，整個鉆具結(jié)構(gòu)中不含鉆挺，鉆具中直徑大的儀器螺桿+MWD加起來也只不過20m左右，這樣的鉆具結(jié)構(gòu)鋼性不強，加上定向中全井導(dǎo)向所以很少產(chǎn)生因井眼軌跡和鉆具結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的托壓。所以水平井井中產(chǎn)生的托壓主要從井眼凈化、潤滑、司鉆操作等方面采取措施。

3.2加強凈化

加強凈化包括井眼的凈化和地面泥漿通過地面固控設(shè)備的凈化。

3.2.1加強泥漿的攜砂性能

在近年來施工的定向井基本都采用PDC加導(dǎo)向螺桿技術(shù)，進尺相對較快、巖屑被研磨的較細，這給井眼凈化都帶來一定的難度。不同的井眼鉆進時排量的要求是，對于Φ215.9mm井段，排量要高于1.5m3/min，那么實際鉆進時，Φ215.9mm上返速度1.0 m/s-1.5m/s，井段要求排量在泵壓許可條件下，盡量開大，使之大于1.5m3/min-2.0m3/min。

另外根據(jù)井下返砂情況調(diào)整泥漿的流變參數(shù)，對于低固相聚合物鉆井液來說泥漿的動塑比要求控制在0.40-0.60之間，對巖屑的攜帶效果較好，在泥漿粘切方面，大井斜定向井粘度控制在50s以上，高的粘切有利于防止鉆屑的垂直沉降。

3.2.2加強固控設(shè)備的使用

泥漿中有害固相、劣質(zhì)般土等含量過高易造成泥餅需厚，在定向鉆進中易造成粘卡。所以使用好離心機、震動篩加強有害固相的清除是加強泥漿凈化的關(guān)鍵，泥漿本身的攜帶巖屑的效果再好，如果地面設(shè)備利用效果差，被攜帶上的有害固相同樣又進入井下對井眼的凈化造成破壞。同時要注意解決泥漿鈍化問題。

3.2.3加強短起下作業(yè)破壞井壁巖屑床

在施工中主要是控制好泥漿的流型以外要定期（150m-200m）進行一次短起下作業(yè)，用物理的方式清理井壁上的巖屑，破壞井壁上形成的巖屑床。在大井斜定向井40°以后巖屑易沉在下井壁形成巖屑床，注意的是每次短起下的長度盡量拉到上次短起下井深以上200m-300m，水平井可以拉到20°-30°井斜的井段。

3.3加強泥漿的潤滑性、改善泥餅質(zhì)量

加強泥漿潤滑性方面，具體做法是，首先是加強潤滑劑的加量；其次是潤滑劑之間的配合使用。在定向井中一般定向時要混入白油，白油雖然有能很好潤滑性但原油的加入會時泥餅質(zhì)量變差。為此我們在定向井的施工中白油最好配合水基潤滑劑共同使用。這樣既解決了潤滑問題又解決白油加量大造成的泥餅需厚。在定向中滑動摩察的隨著摩察阻力系數(shù)的增加而增大，解決的措施是在泥漿中混入一定量的白油約5-7%，含量最好不要超過7-10%，同時在改善泥餅質(zhì)量方面可以加入乳化瀝青SFT、潤滑劑ZRH-2等泥漿材料，好的泥餅質(zhì)量會減少因托壓而造成的粘卡現(xiàn)象。另外在潤滑劑方面除了液體潤滑劑以外，固體及極壓潤滑劑也是減少托壓有效方式。在硬地層和交互地層定向井定向時產(chǎn)生托壓時一次加入200Kg-300 kg兩性離子聚合物降粘劑XY-27對由于潤滑性差產(chǎn)生的托壓有很好的效果，在張9-2井中應(yīng)用有很好的效果。

4.結(jié)束語

加強泥漿性能管理，降低泥漿濾失量，加入防塌材料，提高泥餅質(zhì)量，保持井壁穩(wěn)定，使泥漿性能得到較好的控制，嚴格控制鉆井、完井液的失水性能，盡可能減少鉆井濾液侵入地層，配合合理調(diào)整鉆井參數(shù)和操作技能，減小鉆具對井壁擾動或撞擊，是防止生成巖屑床產(chǎn)生托壓的前題。適時短起下鉆，破壞巖屑床；減少鉆鋌使用長度，并在鉆井液中加入足量潤滑劑，可減小摩阻、減少井下事故的發(fā)生；是保證井眼軌跡優(yōu)質(zhì)的重要保證。同時使用MWD無線隨鉆監(jiān)測井眼軌跡，可及時調(diào)整螺桿的工況。

參考文獻：

[1]高德利，張武輦，李文勇.南海西江大位移井鉆完井工藝分析研究[J].石油鉆采工藝，2004，6（3）.1-6

作者簡介：

羅玉金（1964—），男，重慶市人，工程師，主要從事科研、現(xiàn)場技術(shù)監(jiān)督、生產(chǎn)管理工作。