大斜度定向井托壓?jiǎn)栴}原因分析及措施

摘 要：以張9-2井為例，圍繞優(yōu)化井口、利用地層自然規(guī)律造斜、減小鉆井施工難度、不下技術(shù)套管的各項(xiàng)技術(shù)措施，采用大斜度多靶心定向井工藝技術(shù)，以解決托壓?jiǎn)栴}等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，確保井身質(zhì)量的。

關(guān)鍵詞：大斜度定向井；托壓?jiǎn)栴}；井眼質(zhì)量

隨著陸地油氣的不斷開(kāi)發(fā)，今后在淺海及陸地上大位移、大斜度井將不斷增多，在油田進(jìn)入后期及采收水平的不斷發(fā)展，陸地上的一些老井要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，所以大斜度定向井、大位移定向井、開(kāi)窗側(cè)鉆井的不斷增加也是鉆井的一個(gè)必然趨勢(shì)。為了確保施工的順利，減少井下故障，這對(duì)鉆井液技術(shù)水平的要求更加嚴(yán)格，大斜度、大位移的定向井及水平井在除了對(duì)潤(rùn)滑防卡、井壁穩(wěn)定等要求更加嚴(yán)格以外，對(duì)定向井定向過(guò)程中托壓?jiǎn)栴}的解決也是我們目前施工中存在且迫切要求解決的一個(gè)重要問(wèn)題。

1 .托壓產(chǎn)生

托壓產(chǎn)生在直井反扣或定向井多次反扣的定向過(guò)程中、開(kāi)窗側(cè)鉆井開(kāi)窗側(cè)鉆，定向增斜過(guò)程中、水平井70°-90°的定向過(guò)程中；托壓由于井眼軌跡以及各種阻力的原因使得鉆具加壓后，壓力很難傳遞到鉆頭；從綜合錄井儀器及指重表看，就是在鉆壓不斷增加的前提下，鉆頭的位置不變、沒(méi)有進(jìn)尺，泵壓不升高、不憋泵，在鉆壓繼續(xù)增加的時(shí)可能會(huì)突然憋泵。定向井托壓一方面影響正常的定向施工，另一方面如操作不當(dāng)易產(chǎn)生卡鉆等故障。

2.托壓的現(xiàn)象及危害原因分析

2.1井眼軌跡差

定向中的托壓與施工的井眼軌跡有很大的關(guān)系，在實(shí)際施工中其中有一部分直井或定向井都會(huì)因?yàn)榈貙踊蚴┕さ脑蛟斐删圮壽E偏離設(shè)計(jì)，這時(shí)就要進(jìn)行導(dǎo)向反扣鉆進(jìn)，而且一部分井會(huì)因?yàn)槟撤N原因進(jìn)行反扣幾次，從而造成井眼軌跡不好。

2.2井眼不干凈、有巖屑床的存在

造成定向井定向過(guò)程中、直井反扣過(guò)程中托壓的另一個(gè)原因是井眼不干凈，井壁有巖屑床的存在。

2.3泥餅虛厚、泥漿的摩阻系數(shù)大

在定向井的施工中接單根、起鉆時(shí)的上提拉力的大小除了與井眼凈化等有關(guān)系以外與泥漿的摩擦阻力系數(shù)有很大的關(guān)系，摩阻系數(shù)越小鉆具下滑的阻力也就越小，反之越大即易產(chǎn)生托壓現(xiàn)象。如2017年施工的張9-1井在過(guò)了核二段由于井斜方位偏離設(shè)計(jì)進(jìn)行反扣，在反扣中由于托壓，工程施工不當(dāng)造成井眼質(zhì)量差，后來(lái)井塌造成井眼報(bào)廢。

3.解決措施

3.1加強(qiáng)井眼軌跡的控制、改變鉆具結(jié)構(gòu)

井眼軌跡差造成的托壓，解決措施主要是工程加強(qiáng)井眼軌跡的控制，在大斜度大位移定向井中全井導(dǎo)向，控制井眼軌跡避免井斜方位等偏離設(shè)計(jì)進(jìn)行反扣，另外針對(duì)井眼軌跡不好的情況產(chǎn)生的托壓現(xiàn)象，最有效的解決措施是簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)，減少鉆挺的數(shù)量，增加加重鉆桿的數(shù)量，從而降低鉆具的剛性，減少鉆具與泥餅的接觸面積防止托壓和粘卡。

在張9-2井井斜49.66°地層核二段施工中產(chǎn)生托壓現(xiàn)象，在加入白油、乳化瀝青SFT和潤(rùn)滑劑ZRH-2潤(rùn)滑劑、短起下等均無(wú)效的前提下最后簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)后定向正常。2017年在河南油田東部的水平井施工定向中采用的鉆具結(jié)構(gòu)一般都是螺桿+MWD+加重鉆桿，在70°以后采用倒裝鉆具螺桿+MWD+鉆桿+加重鉆桿，整個(gè)鉆具結(jié)構(gòu)中不含鉆挺，鉆具中直徑大的儀器螺桿+MWD加起來(lái)也只不過(guò)20m左右，這樣的鉆具結(jié)構(gòu)鋼性不強(qiáng)，加上定向中全井導(dǎo)向所以很少產(chǎn)生因井眼軌跡和鉆具結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的托壓。所以水平井井中產(chǎn)生的托壓主要從井眼凈化、潤(rùn)滑、司鉆操作等方面采取措施。

3.2加強(qiáng)凈化

加強(qiáng)凈化包括井眼的凈化和地面泥漿通過(guò)地面固控設(shè)備的凈化。

3.2.1加強(qiáng)泥漿的攜砂性能

在近年來(lái)施工的定向井基本都采用PDC加導(dǎo)向螺桿技術(shù)，進(jìn)尺相對(duì)較快、巖屑被研磨的較細(xì)，這給井眼凈化都帶來(lái)一定的難度。不同的井眼鉆進(jìn)時(shí)排量的要求是，對(duì)于Φ215.9mm井段，排量要高于1.5m3/min，那么實(shí)際鉆進(jìn)時(shí)，Φ215.9mm上返速度1.0 m/s-1.5m/s，井段要求排量在泵壓許可條件下，盡量開(kāi)大，使之大于1.5m3/min-2.0m3/min。

另外根據(jù)井下返砂情況調(diào)整泥漿的流變參數(shù)，對(duì)于低固相聚合物鉆井液來(lái)說(shuō)泥漿的動(dòng)塑比要求控制在0.40-0.60之間，對(duì)巖屑的攜帶效果較好，在泥漿粘切方面，大井斜定向井粘度控制在50s以上，高的粘切有利于防止鉆屑的垂直沉降。

3.2.2加強(qiáng)固控設(shè)備的使用

泥漿中有害固相、劣質(zhì)般土等含量過(guò)高易造成泥餅需厚，在定向鉆進(jìn)中易造成粘卡。所以使用好離心機(jī)、震動(dòng)篩加強(qiáng)有害固相的清除是加強(qiáng)泥漿凈化的關(guān)鍵，泥漿本身的攜帶巖屑的效果再好，如果地面設(shè)備利用效果差，被攜帶上的有害固相同樣又進(jìn)入井下對(duì)井眼的凈化造成破壞。同時(shí)要注意解決泥漿鈍化問(wèn)題。

3.2.3加強(qiáng)短起下作業(yè)破壞井壁巖屑床

在施工中主要是控制好泥漿的流型以外要定期（150m-200m）進(jìn)行一次短起下作業(yè)，用物理的方式清理井壁上的巖屑，破壞井壁上形成的巖屑床。在大井斜定向井40°以后巖屑易沉在下井壁形成巖屑床，注意的是每次短起下的長(zhǎng)度盡量拉到上次短起下井深以上200m-300m，水平井可以拉到20°-30°井斜的井段。

3.3加強(qiáng)泥漿的潤(rùn)滑性、改善泥餅質(zhì)量

加強(qiáng)泥漿潤(rùn)滑性方面，具體做法是，首先是加強(qiáng)潤(rùn)滑劑的加量；其次是潤(rùn)滑劑之間的配合使用。在定向井中一般定向時(shí)要混入白油，白油雖然有能很好潤(rùn)滑性但原油的加入會(huì)時(shí)泥餅質(zhì)量變差。為此我們?cè)诙ㄏ蚓氖┕ぶ邪子妥詈门浜纤鶟?rùn)滑劑共同使用。這樣既解決了潤(rùn)滑問(wèn)題又解決白油加量大造成的泥餅需厚。在定向中滑動(dòng)摩察的隨著摩察阻力系數(shù)的增加而增大，解決的措施是在泥漿中混入一定量的白油約5-7%，含量最好不要超過(guò)7-10%，同時(shí)在改善泥餅質(zhì)量方面可以加入乳化瀝青SFT、潤(rùn)滑劑ZRH-2等泥漿材料，好的泥餅質(zhì)量會(huì)減少因托壓而造成的粘卡現(xiàn)象。另外在潤(rùn)滑劑方面除了液體潤(rùn)滑劑以外，固體及極壓潤(rùn)滑劑也是減少托壓有效方式。在硬地層和交互地層定向井定向時(shí)產(chǎn)生托壓時(shí)一次加入200Kg-300 kg兩性離子聚合物降粘劑XY-27對(duì)由于潤(rùn)滑性差產(chǎn)生的托壓有很好的效果，在張9-2井中應(yīng)用有很好的效果。

4.結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)泥漿性能管理，降低泥漿濾失量，加入防塌材料，提高泥餅質(zhì)量，保持井壁穩(wěn)定，使泥漿性能得到較好的控制，嚴(yán)格控制鉆井、完井液的失水性能，盡可能減少鉆井濾液侵入地層，配合合理調(diào)整鉆井參數(shù)和操作技能，減小鉆具對(duì)井壁擾動(dòng)或撞擊，是防止生成巖屑床產(chǎn)生托壓的前題。適時(shí)短起下鉆，破壞巖屑床；減少鉆鋌使用長(zhǎng)度，并在鉆井液中加入足量潤(rùn)滑劑，可減小摩阻、減少井下事故的發(fā)生；是保證井眼軌跡優(yōu)質(zhì)的重要保證。同時(shí)使用MWD無(wú)線隨鉆監(jiān)測(cè)井眼軌跡，可及時(shí)調(diào)整螺桿的工況。

參考文獻(xiàn)：

[1]高德利，張武輦，李文勇.南海西江大位移井鉆完井工藝分析研究[J].石油鉆采工藝，2004，6（3）.1-6

作者簡(jiǎn)介：

羅玉金（1964—），男，重慶市人，工程師，主要從事科研、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)監(jiān)督、生產(chǎn)管理工作。