緩解滑動托壓技術研究與現場應用

王建龍，張雯瓊，郭菲，劉軒，蘭芳，于志強，柳鶴

（1.中國石油集團渤海鉆探工程技術研究院，天津300450；2.中國石油集團渤海鉆探第一鉆井公司，天津300280；3.中國石油玉門油田分公司鉆采工程研究院，甘肅玉門735008）

緩解滑動托壓技術研究與現場應用

王建龍1，張雯瓊2，郭菲1，劉軒1，蘭芳3，于志強1，柳鶴1

（1.中國石油集團渤海鉆探工程技術研究院，天津300450；2.中國石油集團渤海鉆探第一鉆井公司，天津300280；3.中國石油玉門油田分公司鉆采工程研究院，甘肅玉門735008）

復雜結構井滑動鉆進過程中，托壓現象嚴重，導致滑動效率低。但是，不同的井托壓程度不一樣，緩解托壓技術也不盡相同。因此，為了有針對性的解決托壓問題，本文提出了以滑動摩阻值為依據優選緩解托壓技術的方法，并分析了緩解托壓技術原理。試驗結果表明，該方法優選的緩解托壓技術能有效解決滑動托壓，穩定了工具面，大幅提高了滑動鉆進效率。本文的研究為每口復雜結構井“量身定做”緩解托壓技術提供了理論依據和技術支持。

滑動；托壓；潤滑劑；水力振蕩器；液力推力器

大位移井、大斜度井等復雜結構井滑動鉆進過程，托壓現象嚴重，導致滑動困難，大幅降低了滑動效率[1-4]。目前，國內外主要是通過簡化鉆具結構、加強井眼凈化、提高鉆井液潤滑性、使用振動減阻工具等方法緩解滑動托壓問題[5-8]。但是，任何一種方法都不是萬能的，不同的井托壓程度不一樣，緩解托壓的方法也不盡相同。因此，如何為每口井“量身定做”緩解托壓技術成為關鍵。本文以滑動摩阻值的大小為界限，提出了緩解托壓技術的最佳應用節點，并進行了大量的現場應用，取得了較好的應用效果。本文的研究為緩解滑動鉆進托壓技術優選提供了理論依據和技術指導。

1 緩解托壓技術優選方法

1.1 滑動摩阻值55 kN～80 kN

統計大港油田、華北油田部分典型定向井出現托壓的滑動摩阻值（見圖1）。統計結果顯示，當滑動摩阻超過55 kN時，開始出現滑動鉆進托壓。因此，實鉆過程中當滑動摩阻達到55 kN時開始添加足量潤滑劑，緩解托壓。

圖1 大港、華北油田部分定向井出現托壓時的滑動摩阻值

潤滑劑技術主要是通過降低鉆柱與井壁間的摩阻系數達到降低摩阻、緩解托壓的效果。隨著潤滑劑加量的增加，摩阻系數降低；當含量達到一定程度，摩阻系數變化很小。室內實驗和現場試驗結果表明，鉆井液中加入適量潤滑劑后，滑動摩阻會降低30%左右。隨著井眼的延伸，摩阻不斷增加，潤滑劑緩解托壓效果逐漸減弱，當滑動摩阻達到80 kN，需要優選其他緩解托壓技術。

1.2 滑動摩阻值80 kN～120 kN

當滑動摩阻超過80 kN時，僅憑潤滑劑無法達到緩解托壓的要求，此時需要使用“潤滑劑+水力振蕩器技術”緩解托壓，使用該技術后摩阻變化曲線（見圖2）。該技術緩解托壓主要是通過水力振蕩器自身產生的軸向振動，使鉆柱與井壁間的靜摩阻轉變為動摩阻，同時利用潤滑劑降低鉆柱與井壁之間的摩阻系數，從而達到降低摩阻、緩解托壓的目的。一般來說“潤滑劑+水力振蕩器技術”可以使滑動摩阻降低40%左右。隨著井眼的延伸，摩阻不斷增加，“潤滑劑+水力振蕩器技術”緩解托壓效果逐漸減弱，當滑動摩阻達到120 kN，需要優選其他緩解托壓技術。

圖2 不同緩解托壓技術下入節點示意圖

1.3 滑動摩阻值120 kN～160 kN

當滑動摩阻超過120 kN時，“潤滑劑+水力振蕩器技術”無法達到緩解托壓的要求，此時需要使用“潤滑劑+水力振蕩器+液力推力器技術”緩解托壓，使用該技術后摩阻變化曲線（見圖1）。該技術緩解托壓主要是利用了水力振蕩器和潤滑劑降低摩阻，液力推力器穩定工具面的功能。雖然液力推力器不能減小鉆柱與井壁間的摩阻，但是由于在其自由工作行程內，液力推力器以上鉆柱處于“懸浮”狀態，當上部鉆具出現托壓釋放時，產生的瞬間沖擊力不會傳遞到鉆頭上，進而不會出現工具面失穩的現象。當滑動摩阻達到160 kN時，該技術緩解托壓功能基本消失。

2 現場試驗

2016年在大港油田、華北油田開展了6口井的現場試驗，試驗效果表明，根據滑動摩阻值優選的緩解托壓方法，能有效的解決托壓問題，提高滑動機械鉆速，具體（見表1）。

表1 緩解定向托壓技術現場應用情況統計表

G1603井、C20-59X井滑動鉆進過程中摩阻較小，托壓現象較輕，根據滑動摩阻值大小（45 kN～65 kN），優選潤滑劑技術緩解滑動托壓，滑動期間始終控制摩阻系數在0.05以內。整個滑動期間，摩阻最大56 kN，未出現托壓現象，滑動鉆速大幅提高。

C26-12X井、Q698-8井滑動鉆進過程中，摩阻較高，托壓較嚴重，尤其是C26-12X井達到115 kN，托壓頻繁釋放幾乎無法定向。兩口井滑動摩阻值大小（75 kN～115 kN），分析認為單純的潤滑劑或者水力振蕩器無法有效緩解托壓，優選了水力振蕩器+潤滑劑技術緩解滑動托壓。該技術使用以后，滑動摩阻值大幅降低。至完鉆，最大滑動摩阻60 kN，滑動過程中未出現托壓現象，滑動鉆速大幅提高。

G962-24井、Z1610井滑動鉆進過程中，滑動摩阻高達120 kN～155 kN，托壓嚴重，頻繁托壓釋放，工具面不穩定。鑒于兩口井滑動摩阻較高，優選了水力振蕩器+液力推力器+潤滑劑技術緩解托壓，利用水力振蕩器+潤滑劑降低摩阻，利用液力推力器穩定工具面。該技術使用以后，摩阻值降低了35%左右，托壓現象仍舊存在，但是托壓程度明顯減輕，托壓釋放后，工具面保持穩定，能夠保證連續定向，不需要頻繁活動鉆具，同樣提高了滑動鉆速。

3 結論

復雜結構井滑動鉆進過程中，出現不同程度的托壓現象，導致滑動效率低。鑒于此，本文提出了以滑動摩阻值為依據優選緩解托壓技術的方法，并給出了不同緩解托壓技術最佳的下入節點。現場試驗效果表明，該方法優選的技術能有效的緩解滑動托壓，提高滑動效率。研究成果為每口復雜結構井“量身定做”緩解托壓技術提供了理論依據和技術支持。

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TE927

A

1673-5285（2017）01-0026-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.008

2016－12-12

中石油渤海鉆探工程有限公司“鉆井提速工具優化升級與現場試驗”科技項目，項目編號：2016ZD17Y-1。

王建龍，男（1984-），工程師，2013年畢業于中國石油大學油氣井工程專業，獲油氣井工程碩士學位，主要從事鉆井提速工具研發與應用工作，郵箱：383462010@qq.com。