大位移井井眼凈化改善途徑的現(xiàn)狀及展望

羅 強(qiáng)白登文熊 念

（1.長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 蔡甸 430100；2.延長(zhǎng)油田股份有限公司 南泥灣采油廠，陜西 延安 716000）

隨著科技水平的飛速發(fā)展，大位移井鉆井技術(shù)融入了多種高新技術(shù)，綜合了眾多學(xué)科和配套技術(shù)。大位移井鉆井技術(shù)已成為海上小型油氣田和邊際油田勘探開(kāi)發(fā)最有效的途徑，是鉆井的前沿技術(shù)。目前國(guó)外大位移井水平位移早已過(guò)萬(wàn)，國(guó)內(nèi)水平位移最長(zhǎng)的是西江24-3-A14大位移井，其水平位移達(dá)到了8 063米。另外，南海流花大位移井，其水平距離與垂直距離之比達(dá)到了6.13。

與常規(guī)鉆井相比，井眼凈化在大位移井中尤為重要，是大位移井經(jīng)濟(jì)、快速、安全鉆進(jìn)的關(guān)鍵。井眼凈化不好會(huì)對(duì)大位移井鉆進(jìn)產(chǎn)生諸多危害，例如：增加摩阻和扭矩影響正常鉆進(jìn)、導(dǎo)致卡鉆等井下復(fù)雜情況發(fā)生、影響下套管和固井作業(yè)正常進(jìn)行等。目前大位移井井眼凈化的改善途徑主要分為三個(gè)方面：一是設(shè)計(jì)階段進(jìn)行預(yù)防；二是施工階段工藝技術(shù)的改善；三是利用井眼凈化工具進(jìn)行清巖。

1 設(shè)計(jì)階段的預(yù)防途徑

設(shè)計(jì)階段主要可從井眼軌道設(shè)計(jì)優(yōu)化、鉆具結(jié)構(gòu)優(yōu)化、鉆井液設(shè)計(jì)上著手，盡量減少井眼凈化給鉆井施工帶來(lái)的壓力。

1.1 井眼軌道設(shè)計(jì)

國(guó)外在大位移井軌道設(shè)計(jì)中，推薦懸鏈曲線軌道剖面，在實(shí)踐上通常采用準(zhǔn)懸鏈線軌道剖面[1]。國(guó)內(nèi)大慶油田在井眼軌道設(shè)計(jì)上增加了造斜點(diǎn)的深度，并指出在鉆井工程條件能實(shí)現(xiàn)的前提下造斜段采用單圓弧軌跡設(shè)計(jì)，盡量減少靶前位移，從而控制造斜率和穩(wěn)斜段長(zhǎng)度，防止巖屑在造斜段堆積[3]。

1.2 鉆具結(jié)構(gòu)優(yōu)化

簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)，盡量采用加重鉆桿代替鉆鋌，將加重鉆桿接于井斜較小井段。在井斜段使用柔性斜坡鉆桿，減少鉆具與井壁的接觸面積，降低互相間的摩擦阻力。

1.3 鉆井液設(shè)計(jì)

鉆井液設(shè)計(jì)上必須注重潤(rùn)滑防卡和保護(hù)井眼穩(wěn)定的性能，嚴(yán)格控制濾失量及濾餅厚度，避免濾失量過(guò)大造成縮徑。并且要控制鉆井液中的含砂量，防止黏附卡鉆。

2 施工階段的改善途徑

現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，主要是以優(yōu)選的排量配合適時(shí)的活動(dòng)鉆具來(lái)破壞井眼中的巖屑堆積，進(jìn)行井眼凈化的改善。

2.1 優(yōu)選排量、提高環(huán)空返速

排量過(guò)小達(dá)不到洗井效果，排量過(guò)大則會(huì)沖刷井壁、影響井壁穩(wěn)定性。因此要配好精確地井眼凈化數(shù)學(xué)模型，優(yōu)選排量和環(huán)空返速。

2.2 選擇合理的鉆井液流型

通過(guò)提高動(dòng)塑比，使鉆井液在環(huán)空中形成層流，可以改善鉆井液的清洗效果。另外，高動(dòng)塑比的鉆井液還能提高鉆井液對(duì)巖屑的懸浮能力，減緩巖屑床的堆積，使巖屑及時(shí)被攜帶走。

2.3 活動(dòng)鉆具

在優(yōu)選泵排量的同時(shí)配合鉆具活動(dòng)，例如轉(zhuǎn)動(dòng)、劃眼、旋轉(zhuǎn)鉆桿等，可以部分破壞井眼中未被及時(shí)凈化的巖屑床。在起下鉆時(shí)，要分段循環(huán)，提前將井眼內(nèi)的巖屑分段清除掉，從而改善井眼凈化狀況。

3 井眼凈化工具

前文所述的活動(dòng)鉆具等改善井眼凈化的途徑，不僅繁瑣，而且容易引起井下事故?；谶@些缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)出了一些效果明顯的井眼凈化工具。特別是機(jī)械清巖工具，利用鉆柱旋轉(zhuǎn)，不需額外能量，節(jié)約成本。

3.1 攜屑劑

攜屑劑通過(guò)改變鉆井液的流變性，清除普通鉆井液不能攜帶的巖屑，進(jìn)而改善井眼凈化效果。其主要包括加重?cái)y屑劑、高粘度攜屑劑、纖維攜屑劑、巖屑包裹劑以及浮選攜屑劑等[4]。例如，國(guó)內(nèi)石油大學(xué)（北京）合成了一種攜屑劑FGC-1[2]。它處理后的巖心潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)效果良好，表面由親油弱親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭栌褪杷?，?yōu)先于氣體接觸，氣泡能持久地黏附在巖屑表面，從而高效攜帶巖屑顆粒。

3.2 機(jī)械清巖工具

機(jī)械清巖工具有很好的凈化井眼的作用。例如，國(guó)外公司生產(chǎn)的清潔儀器[4]。該設(shè)備表面有螺旋槽或刀片，當(dāng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刀片攪動(dòng)形成穩(wěn)流，堆積的巖屑顆粒被重新懸浮，進(jìn)而被鉆井液攜帶出井眼。國(guó)內(nèi)勝利油田的巖屑清除工具含有V形槽段，此處環(huán)空截面積變小，因而該處鉆井液流速增大，同時(shí)V形槽伴隨鉆具快速旋轉(zhuǎn)引起旋流，并使流體增壓，進(jìn)一步提高流速，增大該處的湍流程度，對(duì)巖屑形成沖刷作用。國(guó)內(nèi)石油大學(xué)（華東）設(shè)計(jì)的擾砂短節(jié)可以隨鉆具一起旋轉(zhuǎn)和上下運(yùn)動(dòng)，并且隨著螺旋齒不斷攪動(dòng)，破壞巖屑床，另外短節(jié)處螺旋產(chǎn)生擾動(dòng)，形成穩(wěn)流，流速增大，能及時(shí)有效地清除巖屑。

4 大位移井井眼凈化的展望

隨著大位移井鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展、大位移井井眼凈化研究的不斷深入，新的高精度和準(zhǔn)確的井眼凈化數(shù)學(xué)模型將不斷產(chǎn)生，與此同時(shí)井眼凈化工具將會(huì)更加方便有效，井眼凈化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將產(chǎn)生，能將復(fù)雜情況消滅在萌芽狀態(tài)或控制其發(fā)展。未來(lái)大位移井將向位移更大方向發(fā)展，大位移鉆井記錄將不斷刷新，鉆井速度加快，鉆井成本降低，經(jīng)濟(jì)效益提高。

[1]史建剛.大位移鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].鉆采工藝,2008,31(3)：124-126.

[2]蔣官澄,黎凌,許偉星等.大位移井用氣泡攜屑劑的研制與效果評(píng)價(jià)[J].鉆井液與完井液,2013,30(1)：5-8.