钻柱的托压问题及井眼净化与润滑

钻柱的托压问题及井眼的净化与润滑胜利钻井工程技术公司李建超1摘要：分析了定向井中托压的危害及产生原因，本文主要从井眼的净化和泥浆的润滑性能方面分析了缓解定向托压的解决措施，希望对今后的定向井施工有一定的助益作用。关键词：定向井、托压、泥浆、井眼净化、润滑1作者简介：李建超，男，2011年毕业于中国石油大学（北京）油气井工程专业，现工作于中石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司，从事定向井、水平井技术服务，助理工程师。地址：山东省东营市德州路136号，邮编：257064。邮箱:[e-mail]。前言在定向井的施工中，由于轨迹不好、稳斜段长或泥浆性能不好都容易产生托压问题，托压不仅严重影响钻井队的施工进度，而且很容易造成压差卡钻，给施工造成重大的经济损失，定向井中的托压问题的解决就变得非常迫切。1.托压的产生及危害钻柱的托压效应是指由于井眼轨迹存在曲率或狗腿度，钻柱在弯曲井段以下部分与井眼底边形成接触（或托底）而无法有效施加钻压的现象[1]。从指重表及综合录井仪上看，就是钻压不断增加，而钻头的位置不变，没有进尺，泵压不升高也不憋泵，在钻压继续增加到一定大小的时候突然憋泵。定向井托压导致后期定向效果不明显，且费时费力。定向井中的托压问题致使油气井钻进没有进尺，严重影响钻井队的施工进度，也很容易造成压差卡钻，给施工造成重大的经济损失。2.原因分析定向中的托压问题的原因主要有：由于井眼轨迹不好，狗腿度大；稳斜段越长，井斜越大，钻柱与井壁接触时产生的滑动摩擦力越大，就越容易托压；井眼不干净，下井壁有岩屑床，井斜角30°～60°的斜井段岩屑床形成容易清除较难；泥浆中固相含量高容易造成泥饼虚厚，其与钻具的接触面积大，容易造成托压。3.井眼的净化和润滑现场钻机的工作能力是确定的，主要采用减少钻柱接触压力、降低摩擦因数等方法来缓解钻柱滑动钻井中的托压问题。当出现托压问题时，除了短起下及平滑轨迹外，最重要的就是要保证井眼的净化效果和泥浆有良好的润滑性能。3.1加强井眼的净化3.1.1加大排量不同的井眼钻进时的排量要求不同，钻进中要尽可能的加大排量，冲刷井眼，提高泥浆的上返速度。3.1.2提高泥浆的携岩性能根据井下返砂情况调整泥浆的流变参数，一般来说，低固相聚合物钻井液泥浆的动塑比在0.42-0.50之间时携岩效果较好，粘度控制在48s以上防止钻屑的垂直沉降[2]。3.1.3用好固控设备泥浆中的有害固相会对井眼的净化造成破坏，有可能在定向钻进中造成粘卡。钻进中一定要用好离心机、震动筛，清除泥浆中的有害固相。3.1.4增大钻具外径钻柱中和点位于最大井斜角井段以下时，最大井斜角井段的岩屑床厚度会随钻具偏心度增大而增厚[3]。当机泵设备确定时，适当增大钻具外径可以减小钻具与井眼的偏心距，提高钻井液泵量和环空返速，有利于井眼的净化。3.1.5使用重塞钻井液专家认为[4],“重塞”在环空中可产生异乎寻常的“射流”把钻屑从井眼低端驱走，加重的钻井液还可产生更高的浮力，所以，使用重塞钻井液可以有效的清除井眼底部的岩屑床。3.1.6主动清除岩屑技术使用主动岩屑清除工具来进行岩屑清除工作也是净化井眼的有效方法，如现场常用的修壁器及文献5中提出拥有“V”型流道结构的岩屑清除工具。3.2提高泥浆的润滑性能影响钻井扭矩和阻力以及钻具磨损的主要可调节因素是钻井液的润滑性能，因此钻井液的润滑性能对减少卡钻等井下复杂情况，保证安全、快速钻进起着至关重要的作用。3.2.1钻井液体系的选择钻井液的润滑性能首先是由钻井液体系决定的，目前常用的钻井液体系中，油基钻井液体系和合成基钻井液体系的润滑性能较好，而水基钻井液体系虽然润滑性能不断提高，而与油基、合成基钻井液体系相比还有明显的差距[6]。在大位移井及超大位移井中一般都首选使用油基钻井液或合成基钻井液。3.2.2钻井液中润滑剂的选择在钻井过程中，不同的润滑剂有不同的特性，在使用中需要合理搭配。如水基钻井液，可通过添加极压润滑剂与聚合醇等处理剂的方法，提高钻井液的润滑性能；固体润滑剂石墨粉一个循环周后即从震动筛处返出，持效性差，就要与白油润滑剂和聚醚多元醇润滑剂搭配使用。3.2.3钻井液中润滑剂的合理配比当钻井液中的润滑剂添加到一定量后，继续添加，钻井液的润滑性能不会随润滑剂量的增加而有明显的提高，所以，钻井液中润滑剂的添加配比很重要。3.2.4控制有害固相含量钻井液中有害固相含量的增加会使钻井液的摩阻系数逐渐增大，润滑性变差，泥饼增厚，钻具嵌入泥饼深度增加，同样使摩阻增大，搞好固相控制和净化，是改善和提高钻井液润滑性能的重要措施。4.总结（1）定向井的托压问题不仅减缓施工进度，同时也增大动力钻具及MWD仪器的损耗，减少钻具使用寿命，严重影响井队的经济效益，是当前定向井施工中迫切需要解决的一个问题。（2）定向井托压产生的原因很多，主要的有轨迹的平滑性、稳斜段长度、井斜角大小、井眼的清洁程度和泥浆的润滑性能等。（3）现场施工中，轨道参数和实钻轨迹都确定的情况下，主要从井眼的清洁程度和泥浆的润滑性方面入手解决托压。（4）施工中要适当加大排量，并用好固控设备，调配好泥浆，保证井眼清洁。（5）钻井液的润滑性能是解决托压问题的一大利器，施工中应做好润滑剂的选择及添加配比。参考文献[1]易先中，宋顺平，陈霖，王立宏.复杂结构井中钻柱托压效应的研究进展[J].石油机械,2013,(5):100-104,110.[2]米飞，张健，王玉冰.水平井托压问题原因分析及解决措施[J].中国石油和化工标准与质量，2013，（10）：181.[3]胡景荣.再论大斜度定向井的井眼净化问题[J].钻采工艺,2001(2):14-16.[4]马永峰.大斜度井保持井眼清洁的有效方法[J].钻井液和完井液，2003，(5):54-55.[5]王智锋.复杂结构井岩屑清除技术[J].石油钻采工艺，2009，(1):102-104.[6]沈伟.大位移井钻井液润滑性研究的现状与思考.石油钻探技术，2001(1):25-28.