大斜度定向井托压问题原因分析及措施

摘 要：以张9-2井为例，围绕优化井口、利用地层自然规律造斜、减小钻井施工难度、不下技术套管的各项技术措施，采用大斜度多靶心定向井工艺技术，以解决托压问题等关键技术问题，确保井身质量的。

关键词：大斜度定向井；托压问题；井眼质量

随着陆地油气的不断开发，今后在浅海及陆地上大位移、大斜度井将不断增多，在油田进入后期及采收水平的不断发展，陆地上的一些老井要进行二次开发，所以大斜度定向井、大位移定向井、开窗侧钻井的不断增加也是钻井的一个必然趋势。为了确保施工的顺利，减少井下故障，这对钻井液技术水平的要求更加严格，大斜度、大位移的定向井及水平井在除了对润滑防卡、井壁稳定等要求更加严格以外，对定向井定向过程中托压问题的解决也是我们目前施工中存在且迫切要求解决的一个重要问题。

1 .托压产生

托压产生在直井反扣或定向井多次反扣的定向过程中、开窗侧钻井开窗侧钻，定向增斜过程中、水平井70°-90°的定向过程中；托压由于井眼轨迹以及各种阻力的原因使得钻具加压后，压力很难传递到钻头；从综合录井仪器及指重表看，就是在钻压不断增加的前提下，钻头的位置不变、没有进尺，泵压不升高、不憋泵，在钻压继续增加的时可能会突然憋泵。定向井托压一方面影响正常的定向施工，另一方面如操作不当易产生卡钻等故障。

2.托压的现象及危害原因分析

2.1井眼轨迹差

定向中的托压与施工的井眼轨迹有很大的关系，在实际施工中其中有一部分直井或定向井都会因为地层或施工的原因造成井眼轨迹偏离设计，这时就要进行导向反扣钻进，而且一部分井会因为某种原因进行反扣几次，从而造成井眼轨迹不好。

2.2井眼不干净、有岩屑床的存在

造成定向井定向过程中、直井反扣过程中托压的另一个原因是井眼不干净，井壁有岩屑床的存在。

2.3泥饼虚厚、泥浆的摩阻系数大

在定向井的施工中接单根、起钻时的上提拉力的大小除了与井眼净化等有关系以外与泥浆的摩擦阻力系数有很大的关系，摩阻系数越小钻具下滑的阻力也就越小，反之越大即易产生托压现象。如2017年施工的张9-1井在过了核二段由于井斜方位偏离设计进行反扣，在反扣中由于托压，工程施工不当造成井眼质量差，后来井塌造成井眼报废。

3.解决措施

3.1加强井眼轨迹的控制、改变钻具结构

井眼轨迹差造成的托压，解决措施主要是工程加强井眼轨迹的控制，在大斜度大位移定向井中全井导向，控制井眼轨迹避免井斜方位等偏离设计进行反扣，另外针对井眼轨迹不好的情况产生的托压现象，最有效的解决措施是简化钻具结构，减少钻挺的数量，增加加重钻杆的数量，从而降低钻具的刚性，减少钻具与泥饼的接触面积防止托压和粘卡。

在张9-2井井斜49.66°地层核二段施工中产生托压现象，在加入白油、乳化沥青SFT和润滑剂ZRH-2润滑剂、短起下等均无效的前提下最后简化钻具结构，简化钻具结构后定向正常。2017年在河南油田东部的水平井施工定向中采用的钻具结构一般都是螺杆+MWD+加重钻杆，在70°以后采用倒装钻具螺杆+MWD+钻杆+加重钻杆，整个钻具结构中不含钻挺，钻具中直径大的仪器螺杆+MWD加起来也只不过20m左右，这样的钻具结构钢性不强，加上定向中全井导向所以很少产生因井眼轨迹和钻具结构产生的托压。所以水平井井中产生的托压主要从井眼净化、润滑、司钻操作等方面采取措施。

3.2加强净化

加强净化包括井眼的净化和地面泥浆通过地面固控设备的净化。

3.2.1加强泥浆的携砂性能

在近年来施工的定向井基本都采用PDC加导向螺杆技术，进尺相对较快、岩屑被研磨的较细，这给井眼净化都带来一定的难度。不同的井眼钻进时排量的要求是，对于Φ215.9mm井段，排量要高于1.5m3/min，那么实际钻进时，Φ215.9mm上返速度1.0 m/s-1.5m/s，井段要求排量在泵压许可条件下，尽量开大，使之大于1.5m3/min-2.0m3/min。

另外根据井下返砂情况调整泥浆的流变参数，对于低固相聚合物钻井液来說泥浆的动塑比要求控制在0.40-0.60之间，对岩屑的携带效果较好，在泥浆粘切方面，大井斜定向井粘度控制在50s以上，高的粘切有利于防止钻屑的垂直沉降。

3.2.2加强固控设备的使用

泥浆中有害固相、劣质般土等含量过高易造成泥饼需厚，在定向钻进中易造成粘卡。所以使用好离心机、震动筛加强有害固相的清除是加强泥浆净化的关键，泥浆本身的携带岩屑的效果再好，如果地面设备利用效果差，被携带上的有害固相同样又进入井下对井眼的净化造成破坏。同时要注意解决泥浆钝化问题。

3.2.3加强短起下作业破坏井壁岩屑床

在施工中主要是控制好泥浆的流型以外要定期（150m-200m）进行一次短起下作业，用物理的方式清理井壁上的岩屑，破坏井壁上形成的岩屑床。在大井斜定向井40°以后岩屑易沉在下井壁形成岩屑床，注意的是每次短起下的长度尽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加强泥浆的润滑性、改善泥饼质量

加强泥浆润滑性方面，具体做法是，首先是加强润滑剂的加量；其次是润滑剂之间的配合使用。在定向井中一般定向时要混入白油，白油虽然有能很好润滑性但原油的加入会时泥饼质量变差。为此我们在定向井的施工中白油最好配合水基润滑剂共同使用。这样既解决了润滑问题又解决白油加量大造成的泥饼需厚。在定向中滑动摩察的随着摩察阻力系数的增加而增大，解决的措施是在泥浆中混入一定量的白油约5-7%，含量最好不要超过7-10%，同时在改善泥饼质量方面可以加入乳化沥青SFT、润滑剂ZRH-2等泥浆材料，好的泥饼质量会减少因托压而造成的粘卡现象。另外在润滑剂方面除了液体润滑剂以外，固体及极压润滑剂也是减少托压有效方式。在硬地层和交互地层定向井定向时产生托压时一次加入200Kg-300 kg两性离子聚合物降粘剂XY-27对由于润滑性差产生的托压有很好的效果，在张9-2井中应用有很好的效果。

4.结束语

加强泥浆性能管理，降低泥浆滤失量，加入防塌材料，提高泥饼质量，保持井壁稳定，使泥浆性能得到较好的控制，严格控制钻井、完井液的失水性能，尽可能减少钻井滤液侵入地层，配合合理调整钻井参数和操作技能，减小钻具对井壁扰动或撞击，是防止生成岩屑床产生托压的前题。适时短起下钻，破坏岩屑床；减少钻铤使用长度，并在钻井液中加入足量润滑剂，可减小摩阻、减少井下事故的发生；是保证井眼轨迹优质的重要保证。同时使用MWD无线随钻监测井眼轨迹，可及时调整螺杆的工况。

参考文献：

[1]高德利，张武辇，李文勇.南海西江大位移井钻完井工艺分析研究[J].石油钻采工艺，2004，6（3）.1-6

作者简介：

罗玉金（1964—），男，重庆市人，工程师，主要从事科研、现场技术监督、生产管理工作。