機(jī)械式井眼凈化工具在SWH81-HP4井應(yīng)用情況

唐亮，徐志偉，張東生，郝敬選，林愿聰，楊靜，田靜

機(jī)械式井眼凈化工具在SWH81-HP4井應(yīng)用情況

唐亮1，徐志偉2，張東生3，郝敬選4，林愿聰4，楊靜4，田靜4

（1. 長(zhǎng)城鉆探工程技術(shù)研究院，遼寧 盤錦 124010； 2. 長(zhǎng)城鉆探鉆井一公司，遼寧 盤錦 124010；3. 遼河油田能源管理公司安全環(huán)保部，遼寧 盤錦 124010；4. 長(zhǎng)城鉆探鉆井二公司，遼寧 盤錦 124010）

為解決水平井、大位移井鉆進(jìn)過(guò)程中，巖屑床堆積、井眼凈化困難等問(wèn)題，研制了機(jī)械式井眼凈化工具，該工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工便利，一體加工而成，可以通過(guò)鉆進(jìn)過(guò)程中鉆柱旋轉(zhuǎn)，破壞下井壁巖屑床，并有效地形成紊流效果，從而提高巖屑攜帶能力，提高井下的凈化效果。該工具改進(jìn)后在SWH81-HP4井中進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，通過(guò)效果對(duì)比，體現(xiàn)了其良好的井壁修整及攜巖效果。

水平井；巖屑床；摩阻；軌跡

SWH81-HP4井是一口設(shè)計(jì)水平段達(dá)到1 800 m的水平井，三開鉆井采用215.9 mm的鉆頭鉆進(jìn)，造斜段至水平段采用一個(gè)尺寸鉆頭進(jìn)行施工，累計(jì)螺桿段長(zhǎng)達(dá)2 500 m，考慮到后期裸眼段長(zhǎng)、設(shè)計(jì)垂深較大、循環(huán)壓耗較大、水平段后期鉆進(jìn)存在巖屑攜帶困難、倒劃眼井段長(zhǎng)等問(wèn)題，在后期施工中引入機(jī)械式井眼凈化工具。通過(guò)工具應(yīng)用，井眼凈化率提高10%，倒劃眼井段減少30%以上，體現(xiàn)了工具凈化井眼、修整井壁的作用[1-2]。

1 工程概述

1.1 使用目的

通過(guò)在鉆具組合中加入機(jī)械式井眼凈化工具，當(dāng)鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以有效地破壞下井壁巖屑床，并形成紊流效果，提高巖屑攜帶能力，提高井下的凈化效果。

1.2 井身結(jié)構(gòu)

該井一開采用Φ406.4 mm鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至332 m，下入Φ339.7 mm的套管進(jìn)行完井；二開采用Φ311.2 mm鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至2 642.9 m，下入Φ244.5 mm套管完井；三開采用Φ215.9 mm鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至5 145 m，下入Φ152 mm套管完井。表1為該井的井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。

1.3 工程設(shè)計(jì)

SWH81-HP4井設(shè)計(jì)井深5 200 m，垂深 3 209 m，造斜點(diǎn)2 796.66 m，最大井斜角81.47°，最大狗腿度4.5 °/30m，井底位移3 096.5 m。設(shè)計(jì)入口靶點(diǎn)A為3 345 m，垂深2 917 m，井斜81.47°，方位155°，位移798 m，允許誤差范圍：橫 向±15.0 m，縱向±2.0 m；末端靶點(diǎn)B為5 200 m，垂深3 292 m，井斜81.47°，方位155°，位移 2 568 m，靶盒允許范圍：橫向±15.0 m，縱 向±2.0 m。

表1 井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

2 實(shí)鉆情況

2.1 整井鉆具組合情況

依據(jù)各層段鉆井需求并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工具及軌跡控制需求選配鉆具組合。

2.1.1 第一井段

段長(zhǎng)：2 645-3 512 m；鉆具組合： 215.9 mm鉆頭+雙母+浮閥+172 mm鉆鋌1根+MWD儀 器+127 mm加重鉆桿6根+127 mm機(jī)械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿10根+127 mm機(jī)械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿。

2.1.2 第二井段

段長(zhǎng)：3 512-4 389 m ；鉆具組合：215.9 mm鉆頭+雙母+浮閥+172 mm鉆鋌1根+MWD儀 器+127 mm加重鉆桿4根+165 mm隨鉆振擊 器+127 mm鉆桿3根+127 mm機(jī)械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿10根+127 mm機(jī)械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿。

2.1.3 第三井段

段長(zhǎng)：4 389-5 145 m；鉆具組合：215.9 mm鉆頭+雙母+浮閥+172 mm鉆鋌1根+MWD儀 器+127 mm加重鉆桿6根+165 mm隨鉆振擊 器+127 mm鉆桿3根+127 mm機(jī)械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿21根+127 mm機(jī)械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿30根+127 mm機(jī)械式井眼凈化工具1根+127 mm鉆桿。

2.2 鉆頭使用統(tǒng)計(jì)

結(jié)合地層巖性，并總結(jié)以往該區(qū)塊實(shí)施情況，對(duì)不同井段選用不同的鉆頭入井。

三開井段共使用215.9 mm PDC鉆頭21只，分別是史密斯11只，迪普PDC鉆頭8只，哈里伯頓PDC鉆頭2只。

2.3 鉆井液性能情況

井深2 700 m，相對(duì)密度為1.3，黏度為42 s，含砂0.2%，pH=10，切力為4 Pa，300轉(zhuǎn)∶30， 600轉(zhuǎn)∶48。

井深3 000 m，相對(duì)密度為1.65，黏度為52 s，含砂0.2%，pH=10，切力為10 Pa,，300轉(zhuǎn)∶52，600轉(zhuǎn)∶88；

井深3 800 m，相對(duì)密度為1.88，黏度為68 s，含砂0.2%，pH=10，切力為11 Pa,，300轉(zhuǎn)∶69，600轉(zhuǎn)∶131。

井深5 200 m，相對(duì)密度為2.0，黏度為78 s，含砂0.2%，pH=10，切力為16 Pa,，300轉(zhuǎn)∶65，600轉(zhuǎn)∶112。

2.4 效果對(duì)比

對(duì)比井段：鄰井井段4 088-4 700 m，未使用工具，常規(guī)儀器定向鉆具組合，鉆時(shí)4~6 min·m-1，巖屑返出率為115%~120%，起下鉆倒劃眼井段長(zhǎng)度280 m。

使用井段：4 022-4 695 m，使用機(jī)械式井眼凈化工具，常規(guī)儀器定向鉆具組合，鉆時(shí)3~6 min·m-1，巖屑返出率為126%~127%，起下鉆倒劃眼井段長(zhǎng)度195 m。對(duì)比選取井段，鉆時(shí)相近，鉆具組合相近，使用工具井段巖屑返出率為126%~127%，未使用工具井段巖屑返出率110%~115%，工具的使用使巖屑返出率提高10%以上，能夠很好地破壞井底巖屑床。同時(shí)，通過(guò)對(duì)使用機(jī)械式井眼凈化工具前后起下鉆倒劃眼井段長(zhǎng)的對(duì)比也可以看出，使用工具后劃眼井段長(zhǎng)度明顯縮短，從280 m減少到 195 m，減少了30%以上。

2.5 實(shí)鉆數(shù)據(jù)[3]

實(shí)鉆數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 實(shí)鉆數(shù)據(jù)

3 技術(shù)難點(diǎn)

1）受鉆井液性能的影響，攜砂能力差。

2）水平段長(zhǎng)，加上鉆頭、螺桿及井下隨鉆儀器等的影響，井下循環(huán)壓耗大，限制了循環(huán)排量的進(jìn)一步提高。

3）采用井漿循環(huán)，井下巖屑無(wú)法有效帶出，只能頻繁采用重漿段塞舉砂清潔井眼。

4）在大斜度井段附近，沉砂床嚴(yán)重，但由于地層疏松、可鉆性好，不宜在此段進(jìn)行重漿舉砂作業(yè)，對(duì)該井段的井眼清潔作業(yè)帶來(lái)一定難度。

5）重漿舉砂過(guò)程中，由于重漿攜帶的巖屑質(zhì)量濃度過(guò)大，加上重漿流經(jīng)大肚子段時(shí)的“抽吸”作用，使大肚子內(nèi)的巖屑大量返出，堵塞環(huán)空流道并蹩停頂驅(qū)，卡鉆風(fēng)險(xiǎn)極大，井眼清潔存在較大難度。

4 技術(shù)措施

1） 強(qiáng)化和完善井眼清砂工藝，提高井眼清潔度，確保井下安全。

2）造斜段滑動(dòng)鉆進(jìn)過(guò)程中，每鉆進(jìn)200 m拉劃一次。

3）水平段施工，每鉆進(jìn)150 m拉劃一次，要求準(zhǔn)確記錄扭矩變化值，準(zhǔn)確記錄懸重變化值。

4）依據(jù)實(shí)鉆情況及軟件模擬，安放合適數(shù)量的機(jī)械式井眼清潔工具。

［1］狄勤豐，彭國(guó)榮.下部鉆具組合造斜能力的預(yù)測(cè)方法研究[J].石油鉆采工藝，2000（2）：18-19.

［2］李萌，于興勝，羅西超，等. 螺桿鉆具的前沿技術(shù)[J].石油機(jī)械，2011，39（9）：19-21.

［3］陳紹云，李璦輝，李瑞營(yíng)，等.大慶油田葡淺12區(qū)塊淺層稠油水平井鉆井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2015，43（1）：127-131.

Application of Mechanical Well Cleaning Tool in SWH81-HP4 Well

1,2,3,4,4,4,4

(1. Engineering Research Institute of Greatwall Drilling Company, Panjin Liaoning 124010, China; 2. No.1 Drilling Company of Greatwall Drilling Company, Panjin Liaoning 124010, China; 3. Safety and Environmental Protection Department of Liaohe Oilfield Energy Management Company, Panjin Liaoning 124010, China; 4. No.2 Drilling Company of Greatwall Drilling Company, Panjin Liaoning 124010, China）

In order to solve the problems of cutting bed accumulation and hole cleaning difficulty in the drilling process of horizontal well and large displacement well, mechanical hole cleaning tool was developed. The tool has simple structure, convenient manufacturing process, and can destroy the cuttings bed through the rotation of the drill string in the process of drilling and promote the formation of turbulence effect, so as to improve the effect of cuttings carrying, improve the effect of purification of downhole. After the improvement, the tool was applied in SWH81-HP4 well in the field. Through the comparison of results, the good effect of well wall dressing and rock carrying was reflected.

Horizontal well; Cuttings bed; Friction; Trajectory

2020-01-01

唐亮（1978-），男，遼寧省盤錦市人，高級(jí)工程師，工程碩士，2002年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，研究方向：水平井鉆井設(shè)計(jì)及施工。

TE927.9

A

1004-0935（2020）11-1438-03