浅谈大位移井摩阻控制技术

来源:用户上传      作者: 贾敏松 甘赠国 吕兴辉

　　【摘要】摩阻与扭矩控制技术伴随着钻井技术的发展而发展，本文详细分析了摩阻扭矩影响因素，以桩106-平15井为例介绍了胜利油田大位移井摩阻与扭矩控制技术现状，最后就摩阻控制技术现状提出建议。
　　【关键词】胜利油田 大位移井 摩阻控制 润滑 井眼清洁 固相控制
　　大位移井在油气田勘探开发中，尤其在浅海、海洋油气田的勘探开发中显示出巨大的潜力。大位移钻井的水平位移大、钻穿油层的井段长导致钻进过程中摩阻和扭矩较大，大位移井核心技术之一就是摩阻的控制技术。
　　1 摩阻影响因素
　　摩阻是指钻柱与套管、井壁之间的接触摩擦力，摩擦力的大小与钻柱承受拉压及井眼的狗腿度、井眼井径，钻柱重量和井身轨迹有关。其主要影响因素有：
　　（1）剖面曲线类型的选择；
　　（2）井眼轨迹的圆滑度；
　　（3）钻井液的润滑性；
　　（4）钻井液的携岩能力和井眼的清洁度等。在设计阶段要对钻达地质目标的各种轨道进行优选，选择合理的井眼轨迹线形、稳斜角大小和造斜点深度，尽量增加井眼延伸距离减少井眼的“狗腿”。在钻井现场控制摩阻方法是优化井身结构和增加钻井液润滑性能和清洁度。
　　2 摩阻控制技术
　　2.1 钻井液润滑技术
　　在钻井过程中如果摩阻和扭矩值超过正常递增值，则必然存在以下影响因素：
　　（1）地层岩性发生变化。
　　（2）当钻遇大段泥岩，钻井液性能发生了很大的变化。
　　（3）泥浆润滑剂降低。
　　（4）钻井液没有良好的流变性等。因此钻井液的润滑性是控制摩擦的主要因素，而它本身很大程度依靠钻井液类型和地层类型而确定。根据井眼轨迹，针对不同的井斜，在混原油的基础上适时适量地复配石墨、极压润滑剂，能很好地解决因水平位移大、井斜角大，携岩、拖压问题突出、摩阻扭矩大、井眼清洁和防卡难度大的问题。
　　2.2 井眼清洁技术
　　井眼清洁就是要保证钻井液良好的携砂效果。要达到有效的携砂效果应从以下几个方面入手：
　　（1）流体的类型。在钻大位移井中，要保证钻井液流型为层流或紊流，避免使用过渡流。特别是对于复杂的页岩层，油基或准油基钻井液同时被认为可改善井眼的稳定性、减少井眼扩大率和岩屑在井眼中的沉积。
　　（2）排量。排量是净化井眼的主要参数，应用井眼净化模型来确定井眼净化所需的最小排量和最优钻井液流变性。
　　（3）在井眼中岩屑主要以滚动的机理被携带，钻柱的旋转能改善井眼清洁，因此大井眼中要尽量保证钻柱的旋转和活动。
　　（4）钻速在井眼清洁问题上起负效应，因此保持恒定钻速（特别是复杂井眼），避免瞬时高钻速。遇到快钻时应控时钻进，或划眼增加循环时间。
　　（5）对已形成得岩屑床，先用低粘度的钻井液高速紊流清扫，紧接再用高粘度钻井液在层流状态下将钻屑携带出地面。
　　（6）在裸眼和已下套管（技术套管）的井，可用高速倒划眼的方式清除钻屑床。
　　（7）钻井液固相控制，加足0.5―0.6%的絮凝包被剂，抑制钻屑分散。使用线性震动筛、大功率除砂器和离心机，及时清除有害固相，避免有害固相在体系中恶性循环。适当保留纳米级优质土相，上部地层为3―4%，利用低粘切、优质低固相钻井液实现紊流状态携砂，最大程度的提高钻井液的携砂能力，清洁井眼。但下部不稳定地层，由于有些岩屑、砂砾岩、掉块粒径大，可适当提高般土含量至5―7%，以平板型层流状态携砂。这样既减少紊流冲蚀不稳定地层，又提高了携带大粒径岩屑的能力。
　　2.3 选择合适的钻具结构及钻进方式
　　选择合适的钻具结构是顺利完成定向井的关键，合理的钻具结构既能够满足井身轨迹要求，又可以减少井下复杂事故的发生。首先、由于斜井井壁稳定性比直井差、钻具与井壁的接触面积大、钻井液携砂能力比直井差等，容易造成钻具阻卡问题，因此大位移井的钻具结构应在满足需要的前提下尽量简化钻具结构。其次、在大位移井钻进中应尽量增加复合钻进时间减少滑动钻进时间，既有利于控制轨迹圆滑提高机械钻速，也有利于携带岩屑避免岩屑床的形成。再次、为减少刮壁阻力应尽量少使用外突钻杆接头；为减少上部钻具与套管的摩擦，可在上部钻具结构中加入减磨接头。
　　2.4 配合合理的工程措施
　　大位移井施工中要及时搞好短起下，施工中要定期搞短起并长短结合及时破坏刚形成的岩屑床保证井眼畅通。
　　3 摩阻控制技术现状
　　胜利油田已经形成了一套行之有效的摩阻控制技术。目前推广应用的有：
　　3.1 四级固控技术
　　大位移井施工井队均配齐振动筛，除砂器，除泥器和离心机四级固控设备，且要求震动筛筛布在100目以上，离心机处理量在60方以上。在固控设备的使用方面是震动筛，除砂器与泥浆泵同步使用，使用率100%，除泥器和离心机视具体情况开启。要求改小循环后用胶液和清水维护泥浆，开启所有固控设备，控制自然密度≤1.13g/cm3。同时我们也存在认识误区，有的人错误的认为震动筛跑浆是由于筛布目数过高，偷偷更换为更小目数的筛布，其后果就是震动筛行同虚设，没有发挥真正的作用。另一方面，由于场地工责任心不够，更换筛布时没有按要求安装，或筛布破损没有及时发现，造成震动筛效能大打折扣，影响固控质量。
　　3.2 钻井液润滑性能控制技术
　　在清除钻井液有害固相，控制滤矢量，形成薄而致密的泥饼基础之上，进一步降低摩阻的方法就是混入润滑剂。需要特别指出的是：大位移井钻井液混油10%以上将会显著降低摩阻。在现场下动力钻具之前混入第一车原油，使原油含量在4%以上，以后随井深及摩阻变化不断补充原油。存在不足是不少井队片面强调成本支出，混油时间较技术方案滞后，且有的混油前泥浆性能达不到要求，原油乳化不好，降低摩阻的功用有限。3.3 合理的钻具结构及工程措施
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