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 地質情況

地層是否穩定，是否易漏易噴？水平井井眼的不穩定，導致井眼擴大、井徑不規則以及攜巖困難，這些都會引起井筒與管柱之間的轉動扭矩和滑動摩阻增大，比直井更容易發生卡鉆。井眼穩定是水平井鉆井的重要條件。

1.2 鉆井工程設計與井眼軌跡控制

鉆井工程在設計時就要從井身結構、鉆具設計、軌跡設計、完井管柱設計等方面考慮水平井的減阻防卡問題，并且在實鉆井眼軌跡控制中精心施工，嚴格控制好井斜、方位的變化，創造良好的井眼條件。平滑過渡的井眼是減阻防卡的基礎。

1.3 井眼清潔

如果井眼不清潔，特別是形成巖屑床后，起下鉆柱會在某些井段反復遇阻遇卡。

1.4 鉆井液質量

鉆井液優良的潤滑性與鉆井液內在質量密切相關。根據實踐經驗得出，低固相、合理的固相顆粒級配是形成薄而致密低滲透泥餅的關鍵，在優質泥餅基礎上降低鉆井液摩阻將取得“事半功倍”的效果。

2 技術措施

2.1 固相控制

首先是要控制總固相含量。對于一定密度值的鉆井液，除了必需的膨潤土、處理劑等固相材料外，鉆井液的密度應由加重劑來調節，而不能由鉆屑來提供。由于鉆屑密度低，由它提供所需密度的總固相將大大超標。總固相濃度越高，泥餅越厚，控制潤滑性所需處理劑量越大；總固相濃度高，流動阻力增加，泥餅質量差，更容易引發井塌、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，調節好各粒度分布之間量的關系。只有這樣，才能確保形成薄而致密的泥餅。

2.2 泥餅質量

在固相控制的基礎上形成薄而致密的泥餅，這是控制鉆井液潤滑性的基礎。泥餅質量可以用厚度、強度、滲透性來衡量，目前已有專用的儀器和方法來進行評價，要重視利用這些手段來監測泥餅質量及其變化。

2.3 潤滑劑的選擇

所有的油類具有潤滑性，油基鉆井液的潤滑性最好。油在水基鉆井液中乳化也具有潤滑性，但并不是隨加量的增大潤滑性持續降低，而是有一個極限，而且油含量過高或乳化不好形成的泥餅虛厚。水平井鉆井應選擇一些高效的極壓潤滑劑，配合醚類、醇類表面活性劑可以增效。另外，完井時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，排量應不低于36 l/s，上返速度大于0.7 m/s；在?215.9mm井眼，排量應不低于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、動塑比值為0.4-0.5左右。井越深，密度越高，塑性粘度增大，動塑比值要降低。

3.3 鉆進中及時把鉆屑攜帶至地面清除，實時驗證井眼清潔情況。控制機械鉆速在臨界鉆速以下，避免過高的瞬時機械鉆速；堅持每打完一單根循環劃眼一次，起下鉆時保證足夠的循環清洗時間。

3.4 交替使用不同流型鉆井液，改變流態洗井來清除巖屑床。

4 經驗總結

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。過去，我們通常強調鉆井液要高粘切，而不重視鉆井液的剪切稀釋特性。總結實踐經驗我們得出，在流動狀態下，水平井巖屑的運移在保證排量、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塑比值更好，低的塑性粘度有利于形成紊流，較高的動塑比值剪切稀釋性強，流動性好，在層流時有利于平板化帶砂。在靜止狀態下，較高的靜切力有利于鉆屑的懸浮，減緩巖屑的沉降，但靜結構必須迅速形成。事實上，鉆井液在流動時的高粘切使流動阻力增加，造成激動壓力增大，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，水平井鉆井液應具有低的塑性粘度和較高的動塑比值，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節。良好的剪切稀釋特性，鉆井液在流動時具有較低的粘度和切力，而在靜止時能快速形成靜結構，即在流動時能滿足鉆屑的攜帶，在靜止時又具有較強的懸浮力。實踐發現，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題，出現井眼凈化問題主要是排量不夠、地層不穩定、洗井不充分等原因引起。水平井井眼清潔的關鍵是在鉆進中及時將鉆屑攜帶至地面并清除，而不能依賴鉆井液在靜止時能完全懸浮鉆屑，一旦形成巖屑床，將很難清除。模擬試驗顯示，使用高粘切鉆井液，并不能有效清除巖屑床。當形成巖屑床后，解決辦法是旋轉鉆具，同時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),改變流態進行洗井。

[1]趙榮,謝立志,高學胡,張寶玉,李莉.小井眼鉆井施工技術分析[J].長江大學學報(自然科學版)，2011(07).