淺析水平井鉆井減阻防卡的探討

黃智 (中油遼河油田公司鉆采工藝研究院,遼寧 盤錦 124010)

1 影響因素

1.1 地質(zhì)情況

地層是否穩(wěn)定，是否易漏易噴？水平井井眼的不穩(wěn)定，導(dǎo)致井眼擴(kuò)大、井徑不規(guī)則以及攜巖困難，這些都會(huì)引起井筒與管柱之間的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩和滑動(dòng)摩阻增大，比直井更容易發(fā)生卡鉆。井眼穩(wěn)定是水平井鉆井的重要條件。

1.2 鉆井工程設(shè)計(jì)與井眼軌跡控制

鉆井工程在設(shè)計(jì)時(shí)就要從井身結(jié)構(gòu)、鉆具設(shè)計(jì)、軌跡設(shè)計(jì)、完井管柱設(shè)計(jì)等方面考慮水平井的減阻防卡問(wèn)題，并且在實(shí)鉆井眼軌跡控制中精心施工，嚴(yán)格控制好井斜、方位的變化，創(chuàng)造良好的井眼條件。平滑過(guò)渡的井眼是減阻防卡的基礎(chǔ)。

1.3 井眼清潔

如果井眼不清潔，特別是形成巖屑床后，起下鉆柱會(huì)在某些井段反復(fù)遇阻遇卡。

1.4 鉆井液質(zhì)量

鉆井液優(yōu)良的潤(rùn)滑性與鉆井液內(nèi)在質(zhì)量密切相關(guān)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出，低固相、合理的固相顆粒級(jí)配是形成薄而致密低滲透泥餅的關(guān)鍵，在優(yōu)質(zhì)泥餅基礎(chǔ)上降低鉆井液摩阻將取得“事半功倍”的效果。

2 技術(shù)措施

2.1 固相控制

首先是要控制總固相含量。對(duì)于一定密度值的鉆井液，除了必需的膨潤(rùn)土、處理劑等固相材料外，鉆井液的密度應(yīng)由加重劑來(lái)調(diào)節(jié)，而不能由鉆屑來(lái)提供。由于鉆屑密度低，由它提供所需密度的總固相將大大超標(biāo)。總固相濃度越高，泥餅越厚，控制潤(rùn)滑性所需處理劑量越大；總固相濃度高，流動(dòng)阻力增加，泥餅質(zhì)量差，更容易引發(fā)井塌、井漏、粘附卡鉆等事故。所以，一定要高度重視固相控制，把有害固相含量降到最低。其次要控制鉆井液中固相合理的粒度分布，調(diào)節(jié)好各粒度分布之間量的關(guān)系。只有這樣，才能確保形成薄而致密的泥餅。

2.2 泥餅質(zhì)量

在固相控制的基礎(chǔ)上形成薄而致密的泥餅，這是控制鉆井液潤(rùn)滑性的基礎(chǔ)。泥餅質(zhì)量可以用厚度、強(qiáng)度、滲透性來(lái)衡量，目前已有專用的儀器和方法來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，要重視利用這些手段來(lái)監(jiān)測(cè)泥餅質(zhì)量及其變化。

2.3 潤(rùn)滑劑的選擇

所有的油類具有潤(rùn)滑性，油基鉆井液的潤(rùn)滑性最好。油在水基鉆井液中乳化也具有潤(rùn)滑性，但并不是隨加量的增大潤(rùn)滑性持續(xù)降低，而是有一個(gè)極限，而且油含量過(guò)高或乳化不好形成的泥餅虛厚。水平井鉆井應(yīng)選擇一些高效的極壓潤(rùn)滑劑，配合醚類、醇類表面活性劑可以增效。另外，完井時(shí)在大斜度和水平段加入塑料小球也可以明顯降低井眼扭矩和摩阻，有利于完井管柱的下入。

3 控制原則

3.1 保持鉆井液的上返速度。最直接、最首要的是控制排量，在?311.2mm井眼，排量應(yīng)不低于36 l/s，上返速度大于0.7 m/s；在?215.9mm井眼，排量應(yīng)不低于25 l/s，上返速度大于1.0 m/s。

3.2 保持低的塑性粘度和較高的動(dòng)塑比值。鉆井液密度在1.25g/cm3以下的水平井，控制塑性粘度在15 mPa.s-25 mPa.s、動(dòng)塑比值為0.4-0.5左右。井越深，密度越高，塑性粘度增大，動(dòng)塑比值要降低。

3.3 鉆進(jìn)中及時(shí)把鉆屑攜帶至地面清除，實(shí)時(shí)驗(yàn)證井眼清潔情況。控制機(jī)械鉆速在臨界鉆速以下，避免過(guò)高的瞬時(shí)機(jī)械鉆速；堅(jiān)持每打完一單根循環(huán)劃眼一次，起下鉆時(shí)保證足夠的循環(huán)清洗時(shí)間。

3.4 交替使用不同流型鉆井液，改變流態(tài)洗井來(lái)清除巖屑床。

4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

井斜是引起水平井井眼凈化特殊性的根本原因。在斜井中，鉆井液上返速度被分解為垂向和徑向兩個(gè)分量，鉆屑在重力作用下容易滑落到井眼低邊形成巖屑床。過(guò)去，我們通常強(qiáng)調(diào)鉆井液要高粘切，而不重視鉆井液的剪切稀釋特性。總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)我們得出，在流動(dòng)狀態(tài)下，水平井巖屑的運(yùn)移在保證排量、上返速度條件下，鉆井液不需要多高的粘滯力，而保持低的塑性粘度和較高的動(dòng)塑比值更好，低的塑性粘度有利于形成紊流，較高的動(dòng)塑比值剪切稀釋性強(qiáng)，流動(dòng)性好，在層流時(shí)有利于平板化帶砂。在靜止?fàn)顟B(tài)下，較高的靜切力有利于鉆屑的懸浮，減緩巖屑的沉降，但靜結(jié)構(gòu)必須迅速形成。事實(shí)上，鉆井液在流動(dòng)時(shí)的高粘切使流動(dòng)阻力增加，造成激動(dòng)壓力增大，易引起井漏、井塌，而且鉆井液處理劑用量大，中后期流變性難于控制。所以，水平井鉆井液應(yīng)具有低的塑性粘度和較高的動(dòng)塑比值，保持良好的剪切稀釋特性，這種特性使鉆井液的流變性能更容易調(diào)節(jié)。良好的剪切稀釋特性，鉆井液在流動(dòng)時(shí)具有較低的粘度和切力，而在靜止時(shí)能快速形成靜結(jié)構(gòu)，即在流動(dòng)時(shí)能滿足鉆屑的攜帶，在靜止時(shí)又具有較強(qiáng)的懸浮力。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在保證排量的前提下，水平井鉆井液的攜帶能力一般不成問(wèn)題，出現(xiàn)井眼凈化問(wèn)題主要是排量不夠、地層不穩(wěn)定、洗井不充分等原因引起。水平井井眼清潔的關(guān)鍵是在鉆進(jìn)中及時(shí)將鉆屑攜帶至地面并清除，而不能依賴鉆井液在靜止時(shí)能完全懸浮鉆屑，一旦形成巖屑床，將很難清除。模擬試驗(yàn)顯示，使用高粘切鉆井液，并不能有效清除巖屑床。當(dāng)形成巖屑床后，解決辦法是旋轉(zhuǎn)鉆具，同時(shí)交替使用不同流型的鉆井液段塞(即低粘切與高粘切，低密度與高密度,以及不同體系相互交替),改變流態(tài)進(jìn)行洗井。

[1]趙榮,謝立志,高學(xué)胡,張寶玉,李莉.小井眼鉆井施工技術(shù)分析[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011(07).