大斜度水平井井眼净化技术研究

徐义千

摘要：随着开采的不断深入，钻井中的井斜角会持续增加，在水平井以及大位移井的钻井作业中，这类问题最为常见。井斜角增大后，钻井中产生的岩屑将会出现运移困难的问题，这类问题若得不到及时有效的解决将会对钻井以及完井作业产生影响。因此需要从明确井下影响岩屑携带的因素入手对井眼净化技术进行探究，这方面的实践改革将为提高大斜度机械钻井的钻速打下坚实的基础，更能够在原有作业模式下降低钻井作业的风险。以下笔者对大斜度水平井井眼净化技術方面的问题进行了分析探究，希望对进一步推进相关工作的优化落实有所启示。

关键词：大斜度;水平井;井眼;净化技术

现阶段，钻井技术正在不断发展。适用于水平井、侧钻水平井以及大位移井的钻井技术已经在实践领域中得到了相对广泛的应用。随着井眼井斜的不断增大，钻井产生的岩屑顺利携带出地面的难度也在不断增加。若岩屑不能及时清除，将会对钻井作业的质量产生直接影响，这方面的影响将体现在该类油井的钻井周期以及施工质量之上。因此需借助水平井井眼净化技术来解决好这类问题。

一、大斜度井岩屑形成的原因分析

实际钻井作业中，我们要确保钻井液能够将钻头破碎附近地层的岩屑携带出地面，随着井斜角的不断增加，井下钻具会在重力原因的作用下更加密切的靠向井眼下壁。而这一现象则会使井眼以及钻具之间出现“偏心环空”，在此现象的作用下岩屑的沉降以及位移都将发生变化，最终岩屑会呈现出径直向井壁沉降的发展趋势。此时钻井液在环空流速下将呈现出不均匀流动的状态，将影响到岩屑被带出地面的流畅度。

岩屑长时间在井下堆积并得不到及时有效的清理将增大钻具以及井眼的摩擦，这会使卡钻以及钻机遇阻的概率成倍增加，而钻完井作业的效率、质量也将因此而受到影响。

二、大斜度水平井井眼净化技术措施的具体分析

结合实际工作现状分析，采用以下技术措施便能够达到提高钻井液携岩效果的目的。具体内容如下：①坚持排量优先的原则并尽可能提高环空返速。大斜度水平井钻井施工中，排量和环空返速是影响岩石携带的首要因素。对于现场排量的选择应当在明确井下动力钻具、无线随钻、地层冲刷以及井眼状况的前提下完成并根据实际工作需要对其进行优化改革。在此基础上，需使用专业的刷井软件完成排量设计工作并根据实际工作的需求对其进行优化调整。综合考虑影响岩屑床厚度的六大因素之后才能够确定环空返速。参照相关案例分析，2cm左右的岩屑厚度是实现大斜度水平井安全、稳定钻进的首要前提，所以可以将能够满足此条件的环空返速看作顺利携带岩屑的最小环空返速。②钻井液性能的优化及维护。大斜度水平井钻井施工中，对于钻井液体系的优化既需要考虑润滑性、井眼稳定性，又需要考虑大斜度钻井的携带岩屑能力。其流态需尽可能采用有助于井眼净化以及井壁稳定的平板层流，若条件允许，还是应当使用高动塑比、高动切力的钻完井液体系。动塑比的范围应控制在0.36—0.70之间，要使动切力能够尽可能大于2Pa。此外，还需要密切重视初期以及终期的切力差值。具体作业环节中，可通过间断使用重塞的方式配合高转速、大排量来提高携岩效果。③对于净化设备的充分利用。大斜度水平井钻井施工中，返出地面的钻井液是否能够达到良好的净化效果也是我们所必须要关注的焦点。作业现场通常都会配备除砂器、离心机、除泥器以及振动筛等净化设备，只有保证实际作业中设备能够运转正常，之后将净化好的钻井液返入井底之后才能够避免井底岩屑的增加。而这一操作也能够使井底得到有效净化。

三、高效井眼净化技术分析

综合相关案例分析，部分大斜度水平井在已经采用各种净化措施的前提下却无法达到理想的净化效果。钻机砂卡、遇阻的现象依旧在经常发生，基于此部分技术人员提出了一种高效的经验净化技术。其核心在于利用专用清洁工具以及机械作业的方式来改变钻井液流态以及携岩效果。

1、专用清洁工具的基本介绍

这里所指的清洁工具主要由本体、保经扶正器、清洁带以及搅动区等几个部分组成（具体结构如下图1所示）。其中凹槽的设计能够有效松动下井壁的岩屑床，斜菱形扶正器以及流道的设计则能够达到紊流搅拌以及加速的效果。“V”型流道能够使钻井液发生弯曲，进而提升岩屑的运移效率。

2、应用情况分析

上述净化工具投入现场之后，先后在古巴大位移井、伊朗水平井吐哈以及吉林等油区中得到了相对广泛的应用。结合实际使用效果分析，该工具对于井下岩屑产生了非常显著的净化效果，降低了钻井中的摩阻以及遇阻次数，更减少了卡钻事故的发生率。与过去相比，井口返砂量有了显著增加。

总结

大斜度水平井井岩屑的及时清理是保障钻井顺利完成的重要前提，这方面的实践将在提高钻井速度及质量的前提下降低其中的作业风险。实际工作中，正确认识井下岩屑运移所产生的影响是后续工作得以顺利推进的前提条件，而使用专业的清洁工具则能够达到理想的清洁效果。以上笔者对此类问题进行了分析探究，希望对进一步推进相关工作的优化落实、改革水平井井眼净化作业状况有所启示。

（作者单位：大庆钻探钻井四公司钻井液分公司）