大斜度定向井托壓處理技術(shù)
時間：2018-10-12 10:29
來源：
作者:羅玉金
未來淺海及陸地上大位移、大斜度井將不斷增多，隨著油田進入開采后期，陸地上的老井要進行二次開發(fā)，大斜度定向井、大位移定向井、開窗側(cè)鉆井的不斷增加將是鉆井行業(yè)的一大趨勢。為了確保施工的順利，減少井下故障，對鉆井液技術(shù)水平的要求將更加嚴(yán)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)定等要求外，對定向井定向過程中托壓問題的解決也提出要求。定向井的施工中托壓的產(chǎn)生不僅嚴(yán)重影響鉆井隊的施工進度而且很容易造成壓差卡鉆，給施工造成重大的經(jīng)濟損失和不良后果。
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)鉆井過程中、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)生卡鉆故障。
托壓處理技術(shù)應(yīng)用
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)，減少鉆鋌數(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 潤滑劑后，短起下均無效，最后簡化鉆具結(jié)構(gòu)，定向恢復(fù)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，加上定向中為全井導(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。
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，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(xì)，給井眼凈化帶來一定的難度。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 1.5m 3 /min， 那 么 實際 鉆 進 時，Φ215.9mm 上 返 速 度1.0~1.5m/s，井段要求排量在泵壓許可條件下，盡量開大，使之大于1.5~2.0m 3 /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，在張 9-2 井施工中50°~60°時泥漿的粘度降低 47s左右，井下返砂效果不好同時出現(xiàn)定向過程中托壓，加入聚丙烯酰胺鉀鹽 KPAM 和雙聚銨鹽 SNH-1 后提高泥漿粘度到62s以后井下正常，在張 9-1 井等井同樣粘度控制在55s 以上返砂效果較好。
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，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。加強短起下作業(yè)破壞井壁巖屑床。在施工中我們主要是控制好泥漿的流型，要定期（150~200m）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，值得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 200~300m，水平井可以拉到20°~30°井斜的井段，因為在定向井施工中的鉆具結(jié)構(gòu)中往往帶幾柱鉆挺，在新施工的井眼中由于鉆挺的存在新井眼的環(huán)空泥漿上返速度較大，巖屑床一般沉在老井眼中，所以有的井隊在施工中只拉新施工過的井段對破壞巖屑床的作用很小。加強泥漿的潤滑性、改善泥餅質(zhì)量。加強泥漿潤滑性方面，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，加入后等到材料返到環(huán)空時，托壓現(xiàn)象明顯減輕，使得定向鉆進能正常進行。另外兩性離子聚合物降粘劑 XY-27配合潤滑劑使用可以一定程度的降低鉆具的扭距。
如張 9-2 井是一口三靶心的大斜度定向井，施工中本井鉆進到 1,604.49m 以后按設(shè)計要求進行穩(wěn)方位增斜鉆進，由原來井斜 7.80° ，增斜 51.50°保持方位不變。鉆進中鉆具的扭矩增到 30KN/m，加乳化瀝青 SFT、白油、乳化劑 SP-80、FT-1、RT-1、CY-1后扭距變?yōu)?21~24KN/m 。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(yán)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。
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