机械式井眼净化工具在SWH81-HP4井应用情况

唐亮，徐志伟，张东生，郝敬选，林愿聪，杨静，田静

机械式井眼净化工具在SWH81-HP4井应用情况

唐亮1，徐志伟2，张东生3，郝敬选4，林愿聪4，杨静4，田静4

（1. 长城钻探工程技术研究院，辽宁 盘锦 124010； 2. 长城钻探钻井一公司，辽宁 盘锦 124010；3. 辽河油田能源管理公司安全环保部，辽宁 盘锦 124010；4. 长城钻探钻井二公司，辽宁 盘锦 124010）

为解决水平井、大位移井钻进过程中，岩屑床堆积、井眼净化困难等问题，研制了机械式井眼净化工具，该工具结构简单，加工便利，一体加工而成，可以通过钻进过程中钻柱旋转，破坏下井壁岩屑床，并有效地形成紊流效果，从而提高岩屑携带能力，提高井下的净化效果。该工具改进后在SWH81-HP4井中进行了现场应用，通过效果对比，体现了其良好的井壁修整及携岩效果。

水平井；岩屑床；摩阻；轨迹

SWH81-HP4井是一口设计水平段达到1 800 m的水平井，三开钻井采用215.9 mm的钻头钻进，造斜段至水平段采用一个尺寸钻头进行施工，累计螺杆段长达2 500 m，考虑到后期裸眼段长、设计垂深较大、循环压耗较大、水平段后期钻进存在岩屑携带困难、倒划眼井段长等问题，在后期施工中引入机械式井眼净化工具。通过工具应用，井眼净化率提高10%，倒划眼井段减少30%以上，体现了工具净化井眼、修整井壁的作用[1-2]。

1 工程概述

1.1 使用目的

通过在钻具组合中加入机械式井眼净化工具，当钻柱旋转时，可以有效地破坏下井壁岩屑床，并形成紊流效果，提高岩屑携带能力，提高井下的净化效果。

1.2 井身结构

该井一开采用Φ406.4 mm钻头进行钻进，钻进至332 m，下入Φ339.7 mm的套管进行完井；二开采用Φ311.2 mm钻头进行钻进，钻进至2 642.9 m，下入Φ244.5 mm套管完井；三开采用Φ215.9 mm钻头进行钻进，钻进至5 145 m，下入Φ152 mm套管完井。表1为该井的井身结构数据。

1.3 工程设计

SWH81-HP4井设计井深5 200 m，垂深 3 209 m，造斜点2 796.66 m，最大井斜角81.47°，最大狗腿度4.5 °/30m，井底位移3 096.5 m。设计入口靶点A为3 345 m，垂深2 917 m，井斜81.47°，方位155°，位移798 m，允许误差范围：横 向±15.0 m，纵向±2.0 m；末端靶点B为5 200 m，垂深3 292 m，井斜81.47°，方位155°，位移 2 568 m，靶盒允许范围：横向±15.0 m，纵 向±2.0 m。

表1 井身结构数据

2 实钻情况

2.1 整井钻具组合情况

依据各层段钻井需求并结合现场准备工具及轨迹控制需求选配钻具组合。

2.1.1 第一井段

段长：2 645-3 512 m；钻具组合： 215.9 mm钻头+双母+浮阀+172 mm钻铤1根+MWD仪 器+127 mm加重钻杆6根+127 mm机械式井眼净化工具1根+ 127 mm钻杆10根+127 mm机械式井眼净化工具1根+ 127 mm钻杆。

2.1.2 第二井段

段长：3 512-4 389 m ；钻具组合：215.9 mm钻头+双母+浮阀+172 mm钻铤1根+MWD仪 器+127 mm加重钻杆4根+165 mm随钻振击 器+127 mm钻杆3根+127 mm机械式井眼净化工具1根+ 127 mm钻杆10根+127 mm机械式井眼净化工具1根+ 127 mm钻杆。

2.1.3 第三井段

段长：4 389-5 145 m；钻具组合：215.9 mm钻头+双母+浮阀+172 mm钻铤1根+MWD仪 器+127 mm加重钻杆6根+165 mm随钻振击 器+127 mm钻杆3根+127 mm机械式井眼净化工具1根+ 127 mm钻杆21根+127 mm机械式井眼净化工具1根+ 127 mm钻杆30根+127 mm机械式井眼净化工具1根+127 mm钻杆。

2.2 钻头使用统计

结合地层岩性，并总结以往该区块实施情况，对不同井段选用不同的钻头入井。

三开井段共使用215.9 mm PDC钻头21只，分别是史密斯11只，迪普PDC钻头8只，哈里伯顿PDC钻头2只。

2.3 钻井液性能情况

井深2 700 m，相对密度为1.3，黏度为42 s，含砂0.2%，pH=10，切力为4 Pa，300转∶30， 600转∶48。

井深3 000 m，相对密度为1.65，黏度为52 s，含砂0.2%，pH=10，切力为10 Pa,，300转∶52，600转∶88；

井深3 800 m，相对密度为1.88，黏度为68 s，含砂0.2%，pH=10，切力为11 Pa,，300转∶69，600转∶131。

井深5 200 m，相对密度为2.0，黏度为78 s，含砂0.2%，pH=10，切力为16 Pa,，300转∶65，600转∶112。

2.4 效果对比

对比井段：邻井井段4 088-4 700 m，未使用工具，常规仪器定向钻具组合，钻时4~6 min·m-1，岩屑返出率为115%~120%，起下钻倒划眼井段长度280 m。

使用井段：4 022-4 695 m，使用机械式井眼净化工具，常规仪器定向钻具组合，钻时3~6 min·m-1，岩屑返出率为126%~127%，起下钻倒划眼井段长度195 m。对比选取井段，钻时相近，钻具组合相近，使用工具井段岩屑返出率为126%~127%，未使用工具井段岩屑返出率110%~115%，工具的使用使岩屑返出率提高10%以上，能够很好地破坏井底岩屑床。同时，通过对使用机械式井眼净化工具前后起下钻倒划眼井段长的对比也可以看出，使用工具后划眼井段长度明显缩短，从280 m减少到 195 m，减少了30%以上。

2.5 实钻数据[3]

实钻数据如表2所示。

表2 实钻数据

3 技术难点

1）受钻井液性能的影响，携砂能力差。

2）水平段长，加上钻头、螺杆及井下随钻仪器等的影响，井下循环压耗大，限制了循环排量的进一步提高。

3）采用井浆循环，井下岩屑无法有效带出，只能频繁采用重浆段塞举砂清洁井眼。

4）在大斜度井段附近，沉砂床严重，但由于地层疏松、可钻性好，不宜在此段进行重浆举砂作业，对该井段的井眼清洁作业带来一定难度。

5）重浆举砂过程中，由于重浆携带的岩屑质量浓度过大，加上重浆流经大肚子段时的“抽吸”作用，使大肚子内的岩屑大量返出，堵塞环空流道并蹩停顶驱，卡钻风险极大，井眼清洁存在较大难度。

4 技术措施

1） 强化和完善井眼清砂工艺，提高井眼清洁度，确保井下安全。

2）造斜段滑动钻进过程中，每钻进200 m拉划一次。

3）水平段施工，每钻进150 m拉划一次，要求准确记录扭矩变化值，准确记录悬重变化值。

4）依据实钻情况及软件模拟，安放合适数量的机械式井眼清洁工具。

［1］狄勤丰，彭国荣.下部钻具组合造斜能力的预测方法研究[J].石油钻采工艺，2000（2）：18-19.

［2］李萌，于兴胜，罗西超，等. 螺杆钻具的前沿技术[J].石油机械，2011，39（9）：19-21.

［3］陈绍云，李瑷辉，李瑞营，等.大庆油田葡浅12区块浅层稠油水平井钻井技术[J].石油钻探技术，2015，43（1）：127-131.

Application of Mechanical Well Cleaning Tool in SWH81-HP4 Well

1,2,3,4,4,4,4

(1. Engineering Research Institute of Greatwall Drilling Company, Panjin Liaoning 124010, China; 2. No.1 Drilling Company of Greatwall Drilling Company, Panjin Liaoning 124010, China; 3. Safety and Environmental Protection Department of Liaohe Oilfield Energy Management Company, Panjin Liaoning 124010, China; 4. No.2 Drilling Company of Greatwall Drilling Company, Panjin Liaoning 124010, China）

In order to solve the problems of cutting bed accumulation and hole cleaning difficulty in the drilling process of horizontal well and large displacement well, mechanical hole cleaning tool was developed. The tool has simple structure, convenient manufacturing process, and can destroy the cuttings bed through the rotation of the drill string in the process of drilling and promote the formation of turbulence effect, so as to improve the effect of cuttings carrying, improve the effect of purification of downhole. After the improvement, the tool was applied in SWH81-HP4 well in the field. Through the comparison of results, the good effect of well wall dressing and rock carrying was reflected.

Horizontal well; Cuttings bed; Friction; Trajectory

2020-01-01

唐亮（1978-），男，辽宁省盘锦市人，高级工程师，工程硕士，2002年毕业于大庆石油学院石油工程专业，研究方向：水平井钻井设计及施工。

TE927.9

A

1004-0935（2020）11-1438-03