浅析水平井钻井减阻防卡的探讨

黄智 (中油辽河油田公司钻采工艺研究院,辽宁 盘锦 124010)

1 影响因素

1.1 地质情况

地层是否稳定，是否易漏易喷？水平井井眼的不稳定，导致井眼扩大、井径不规则以及携岩困难，这些都会引起井筒与管柱之间的转动扭矩和滑动摩阻增大，比直井更容易发生卡钻。井眼稳定是水平井钻井的重要条件。

1.2 钻井工程设计与井眼轨迹控制

钻井工程在设计时就要从井身结构、钻具设计、轨迹设计、完井管柱设计等方面考虑水平井的减阻防卡问题，并且在实钻井眼轨迹控制中精心施工，严格控制好井斜、方位的变化，创造良好的井眼条件。平滑过渡的井眼是减阻防卡的基础。

1.3 井眼清洁

如果井眼不清洁，特别是形成岩屑床后，起下钻柱会在某些井段反复遇阻遇卡。

1.4 钻井液质量

钻井液优良的润滑性与钻井液内在质量密切相关。根据实践经验得出，低固相、合理的固相颗粒级配是形成薄而致密低渗透泥饼的关键，在优质泥饼基础上降低钻井液摩阻将取得“事半功倍”的效果。

2 技术措施

2.1 固相控制

首先是要控制总固相含量。对于一定密度值的钻井液，除了必需的膨润土、处理剂等固相材料外，钻井液的密度应由加重剂来调节，而不能由钻屑来提供。由于钻屑密度低，由它提供所需密度的总固相将大大超标。总固相浓度越高，泥饼越厚，控制润滑性所需处理剂量越大；总固相浓度高，流动阻力增加，泥饼质量差，更容易引发井塌、井漏、粘附卡钻等事故。所以，一定要高度重视固相控制，把有害固相含量降到最低。其次要控制钻井液中固相合理的粒度分布，调节好各粒度分布之间量的关系。只有这样，才能确保形成薄而致密的泥饼。

2.2 泥饼质量

在固相控制的基础上形成薄而致密的泥饼，这是控制钻井液润滑性的基础。泥饼质量可以用厚度、强度、渗透性来衡量，目前已有专用的仪器和方法来进行评价，要重视利用这些手段来监测泥饼质量及其变化。

2.3 润滑剂的选择

所有的油类具有润滑性，油基钻井液的润滑性最好。油在水基钻井液中乳化也具有润滑性，但并不是随加量的增大润滑性持续降低，而是有一个极限，而且油含量过高或乳化不好形成的泥饼虚厚。水平井钻井应选择一些高效的极压润滑剂，配合醚类、醇类表面活性剂可以增效。另外，完井时在大斜度和水平段加入塑料小球也可以明显降低井眼扭矩和摩阻，有利于完井管柱的下入。

3 控制原则

3.1 保持钻井液的上返速度。最直接、最首要的是控制排量，在Ø311.2mm井眼，排量应不低于36 l/s，上返速度大于0.7 m/s；在Ø215.9mm井眼，排量应不低于25 l/s，上返速度大于1.0 m/s。

3.2 保持低的塑性粘度和较高的动塑比值。钻井液密度在1.25g/cm3以下的水平井，控制塑性粘度在15 mPa.s-25 mPa.s、动塑比值为0.4-0.5左右。井越深，密度越高，塑性粘度增大，动塑比值要降低。

3.3 钻进中及时把钻屑携带至地面清除，实时验证井眼清洁情况。控制机械钻速在临界钻速以下，避免过高的瞬时机械钻速；坚持每打完一单根循环划眼一次，起下钻时保证足够的循环清洗时间。

3.4 交替使用不同流型钻井液，改变流态洗井来清除岩屑床。

4 经验总结

井斜是引起水平井井眼净化特殊性的根本原因。在斜井中，钻井液上返速度被分解为垂向和径向两个分量，钻屑在重力作用下容易滑落到井眼低边形成岩屑床。过去，我们通常强调钻井液要高粘切，而不重视钻井液的剪切稀释特性。总结实践经验我们得出，在流动状态下，水平井岩屑的运移在保证排量、上返速度条件下，钻井液不需要多高的粘滞力，而保持低的塑性粘度和较高的动塑比值更好，低的塑性粘度有利于形成紊流，较高的动塑比值剪切稀释性强，流动性好，在层流时有利于平板化带砂。在静止状态下，较高的静切力有利于钻屑的悬浮，减缓岩屑的沉降，但静结构必须迅速形成。事实上，钻井液在流动时的高粘切使流动阻力增加，造成激动压力增大，易引起井漏、井塌，而且钻井液处理剂用量大，中后期流变性难于控制。所以，水平井钻井液应具有低的塑性粘度和较高的动塑比值，保持良好的剪切稀释特性，这种特性使钻井液的流变性能更容易调节。良好的剪切稀释特性，钻井液在流动时具有较低的粘度和切力，而在静止时能快速形成静结构，即在流动时能满足钻屑的携带，在静止时又具有较强的悬浮力。实践发现，在保证排量的前提下，水平井钻井液的携带能力一般不成问题，出现井眼净化问题主要是排量不够、地层不稳定、洗井不充分等原因引起。水平井井眼清洁的关键是在钻进中及时将钻屑携带至地面并清除，而不能依赖钻井液在静止时能完全悬浮钻屑，一旦形成岩屑床，将很难清除。模拟试验显示，使用高粘切钻井液，并不能有效清除岩屑床。当形成岩屑床后，解决办法是旋转钻具，同时交替使用不同流型的钻井液段塞(即低粘切与高粘切，低密度与高密度,以及不同体系相互交替),改变流态进行洗井。

[1]赵荣,谢立志,高学胡,张宝玉,李莉.小井眼钻井施工技术分析[J].长江大学学报(自然科学版)，2011(07).