定向井钻井托压分析与提效对策研究

李青洋

摘 要 定向井钻井工艺已成为目前大多数井型使用的重要工艺手段，具有准确入靶、钻揭储层厚、提高单井供液能力等优势，被广泛应用于各类储层钻井。但由于定向井钻井过程，往往井眼轨迹具有大斜度、长水平段的特征，将产生各种因素使得钻压无法传递至钻头，降低钻井效率。其中包括托压和井眼摩阻较大，因此，为提高钻井效率、实现高效钻进，国内外已经研究出了许多降低托压的钻井工具，能有效地降低摩阻，例如目前应用的振动克服摩阻放托压技术和滚动伸缩降摩阻技术等。其工作原理为利用振动器产生一定频率的振动、钻具将此振动传递到钻具底部，进而控制钻进压力，实现降低托压的作用。还有则是利用钻井过程滑动摩擦改变成滚动摩擦，减小钻具与井壁之间的摩擦力，从而实现降低托压的功能。因此，明确定向井钻井过程托压产生原因分析，分析摩阻降低的有效方法，提供合理降低托压及摩阻的方案，对高效鉆井具有重要意义。

关键词 定向井钻井 长水平段 托压分析 提效措施

中图分类号：TE921文献标识码：A

定向井钻井工艺日趋成熟，但钻井过程托压及摩阻的产生，极大影响了钻井效率，增加了钻井成本。研制新型的降低托压工具或者解决托压问题，成为目前提高定向井钻井效率的重点工作。所谓托压，主要指的是在油田定向钻井时，因为钻具和井壁间的摩擦力比较大，使得钻压不能够在规定的时间内传递到该钻头中。在油田定向钻井中，很容易出现托压现象，降低油田定向钻井效率，严重地还会引发安全事故。为了保证油田定向钻井效率得到更好的提升，采取有效的应对措施至关重要，因此，本文基于近年来定向井钻井的实际经验，总结了钻井过程托压产生的原因，分析了摩阻的产生，总结了降低托压的钻井工具的应用，为提高钻井效率提供指导。

1托压产生原因

本文明确托压产生的原因是针对性解决托压问题的首要条件，托压也是定向井钻井过程不可避免的现象，造成托压的原因较多，就钻井过程可能造成的托压因素总结如下。

1.1井眼轨迹设计

一般定向井轨迹都为大斜度、水平井，因此井眼轨迹斜度较大，较长的钻柱产生重力，挤压在井壁上从而产生较大的摩擦力，摩阻力的产生，阻碍了钻压向钻具底部传递。同时钻井过程井眼轨迹与设计势必会产生略微的偏差，在钻井过程需要不断的调整，当钻具卡在某一位置时，会造成钻压丢失，产生更大的托压。因此，定向井具有斜度的井眼轨迹是造成托压的根本原因。

1.2岩屑影响

钻井过程泥浆起着返出地层岩屑的作用，当岩屑返出不良时，在井底产生岩屑床，增大了钻柱所受到的摩擦力。定向井井斜也造成了岩屑返排更加困难，井眼的清洁度也影响力岩屑床的产生。

1.3泥浆原因

泥浆在钻井过程也具有润滑钻柱的作用，泥浆在地层井壁上形成泥饼，防止了泥浆向地层的滤失，同时泥饼也具有润滑钻柱的作用。因此，泥浆自身摩阻和泥浆所形成的泥饼对钻柱产生的摩阻，也影响了钻柱在钻井过程整体的摩擦力。

1.4井眼清洁效果较差

如果定向钻井井眼的清洁效果比较差，很容易引发严重的托压现象。例如，在油田定向钻井中，由于环空岩屑的浓度比较高，钻具与钻井液间的固体与液体摩擦效果不断下降，钻具的摩擦力越来越大，增加油田定向钻井出现托压的概率。另外，环空岩屑受大斜度井段的影响，在井壁下部会形成一定体积的岩屑床，影响钻具的正常滑动，降低钻具的滑动效率。当环空钻井中的液含砂量超过相关规定时，滤饼厚度不断增加，钻具包角越来越大，特别容易处出现托压现象。

2降低托压技术应用

现有投入应用的降低托压工具包括 ：偏心轮式降阻工具、滚球降阻工具、牙轮式降阻工具、波动接头。实际钻井过程，可考虑针对井眼不同井段，选择不同的降阻工具，并进行组合使用。降阻工具的实验室模拟分析表明，降阻效果能达到60% 左右，但实际钻井由于钻压测试难度较大，无法获知实际应用数据。同时降阻工具也并非适用于所有岩性地层，在应用过程中应该注意。

科学选择油田定向钻井钻具组合.油田定向钻井在运行的过程当中，要科学选择钻具组合，并适当减少钻铤的使用次数，采用加重钻杆来代替螺旋钻铤，保证钻具与井壁之间的合理接触，降低钻具的摩擦阻力，减少油田定向钻井托压现象的发生。另外，相关工作人员还要适当降低稳定器的使用频率，保证稳定器与井眼之间的距离符合相关规定，严格控制钻具的斜率，进一步提升油田定向钻井的稳定性，降低油田定向钻井出现托压的概率。

不断优化油田定向钻井井眼轨道，能够保证井眼长度符合相关规定，提升井眼的安全性。相关工作人员要结合钻柱结构特点，选择合理的钻井参数，并优化原有的设计方案，不断减小管柱之间的摩擦阻力，降低油田定向钻井出现故障的概率。为了保证油田定向钻井井眼轨道得到更好的优化，相关工作人员还要适当调整优点定向钻具的运行效率。

3结束语

通过加大定向钻井井眼清洁力度、科学选择定向钻井钻具组合、优化定向钻井井眼轨道，能够保证定向钻井更加安全，提升了定向钻具的运行效率，运用先进应对措施，防止定向钻井出现托压现象。

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