缓解滑动托压技术研究与现场应用

王建龙，张雯琼，郭菲，刘轩，兰芳，于志强，柳鹤

（1.中国石油集团渤海钻探工程技术研究院，天津300450；2.中国石油集团渤海钻探第一钻井公司，天津300280；3.中国石油玉门油田分公司钻采工程研究院，甘肃玉门735008）

缓解滑动托压技术研究与现场应用

王建龙1，张雯琼2，郭菲1，刘轩1，兰芳3，于志强1，柳鹤1

（1.中国石油集团渤海钻探工程技术研究院，天津300450；2.中国石油集团渤海钻探第一钻井公司，天津300280；3.中国石油玉门油田分公司钻采工程研究院，甘肃玉门735008）

复杂结构井滑动钻进过程中，托压现象严重，导致滑动效率低。但是，不同的井托压程度不一样，缓解托压技术也不尽相同。因此，为了有针对性的解决托压问题，本文提出了以滑动摩阻值为依据优选缓解托压技术的方法，并分析了缓解托压技术原理。试验结果表明，该方法优选的缓解托压技术能有效解决滑动托压，稳定了工具面，大幅提高了滑动钻进效率。本文的研究为每口复杂结构井“量身定做”缓解托压技术提供了理论依据和技术支持。

滑动；托压；润滑剂；水力振荡器；液力推力器

大位移井、大斜度井等复杂结构井滑动钻进过程，托压现象严重，导致滑动困难，大幅降低了滑动效率[1-4]。目前，国内外主要是通过简化钻具结构、加强井眼净化、提高钻井液润滑性、使用振动减阻工具等方法缓解滑动托压问题[5-8]。但是，任何一种方法都不是万能的，不同的井托压程度不一样，缓解托压的方法也不尽相同。因此，如何为每口井“量身定做”缓解托压技术成为关键。本文以滑动摩阻值的大小为界限，提出了缓解托压技术的最佳应用节点，并进行了大量的现场应用，取得了较好的应用效果。本文的研究为缓解滑动钻进托压技术优选提供了理论依据和技术指导。

1 缓解托压技术优选方法

1.1 滑动摩阻值55 kN～80 kN

统计大港油田、华北油田部分典型定向井出现托压的滑动摩阻值（见图1）。统计结果显示，当滑动摩阻超过55 kN时，开始出现滑动钻进托压。因此，实钻过程中当滑动摩阻达到55 kN时开始添加足量润滑剂，缓解托压。

图1 大港、华北油田部分定向井出现托压时的滑动摩阻值

润滑剂技术主要是通过降低钻柱与井壁间的摩阻系数达到降低摩阻、缓解托压的效果。随着润滑剂加量的增加，摩阻系数降低；当含量达到一定程度，摩阻系数变化很小。室内实验和现场试验结果表明，钻井液中加入适量润滑剂后，滑动摩阻会降低30%左右。随着井眼的延伸，摩阻不断增加，润滑剂缓解托压效果逐渐减弱，当滑动摩阻达到80 kN，需要优选其他缓解托压技术。

1.2 滑动摩阻值80 kN～120 kN

当滑动摩阻超过80 kN时，仅凭润滑剂无法达到缓解托压的要求，此时需要使用“润滑剂+水力振荡器技术”缓解托压，使用该技术后摩阻变化曲线（见图2）。该技术缓解托压主要是通过水力振荡器自身产生的轴向振动，使钻柱与井壁间的静摩阻转变为动摩阻，同时利用润滑剂降低钻柱与井壁之间的摩阻系数，从而达到降低摩阻、缓解托压的目的。一般来说“润滑剂+水力振荡器技术”可以使滑动摩阻降低40%左右。随着井眼的延伸，摩阻不断增加，“润滑剂+水力振荡器技术”缓解托压效果逐渐减弱，当滑动摩阻达到120 kN，需要优选其他缓解托压技术。

图2 不同缓解托压技术下入节点示意图

1.3 滑动摩阻值120 kN～160 kN

当滑动摩阻超过120 kN时，“润滑剂+水力振荡器技术”无法达到缓解托压的要求，此时需要使用“润滑剂+水力振荡器+液力推力器技术”缓解托压，使用该技术后摩阻变化曲线（见图1）。该技术缓解托压主要是利用了水力振荡器和润滑剂降低摩阻，液力推力器稳定工具面的功能。虽然液力推力器不能减小钻柱与井壁间的摩阻，但是由于在其自由工作行程内，液力推力器以上钻柱处于“悬浮”状态，当上部钻具出现托压释放时，产生的瞬间冲击力不会传递到钻头上，进而不会出现工具面失稳的现象。当滑动摩阻达到160 kN时，该技术缓解托压功能基本消失。

2 现场试验

2016年在大港油田、华北油田开展了6口井的现场试验，试验效果表明，根据滑动摩阻值优选的缓解托压方法，能有效的解决托压问题，提高滑动机械钻速，具体（见表1）。

表1 缓解定向托压技术现场应用情况统计表

G1603井、C20-59X井滑动钻进过程中摩阻较小，托压现象较轻，根据滑动摩阻值大小（45 kN～65 kN），优选润滑剂技术缓解滑动托压，滑动期间始终控制摩阻系数在0.05以内。整个滑动期间，摩阻最大56 kN，未出现托压现象，滑动钻速大幅提高。

C26-12X井、Q698-8井滑动钻进过程中，摩阻较高，托压较严重，尤其是C26-12X井达到115 kN，托压频繁释放几乎无法定向。两口井滑动摩阻值大小（75 kN～115 kN），分析认为单纯的润滑剂或者水力振荡器无法有效缓解托压，优选了水力振荡器+润滑剂技术缓解滑动托压。该技术使用以后，滑动摩阻值大幅降低。至完钻，最大滑动摩阻60 kN，滑动过程中未出现托压现象，滑动钻速大幅提高。

G962-24井、Z1610井滑动钻进过程中，滑动摩阻高达120 kN～155 kN，托压严重，频繁托压释放，工具面不稳定。鉴于两口井滑动摩阻较高，优选了水力振荡器+液力推力器+润滑剂技术缓解托压，利用水力振荡器+润滑剂降低摩阻，利用液力推力器稳定工具面。该技术使用以后，摩阻值降低了35%左右，托压现象仍旧存在，但是托压程度明显减轻，托压释放后，工具面保持稳定，能够保证连续定向，不需要频繁活动钻具，同样提高了滑动钻速。

3 结论

复杂结构井滑动钻进过程中，出现不同程度的托压现象，导致滑动效率低。鉴于此，本文提出了以滑动摩阻值为依据优选缓解托压技术的方法，并给出了不同缓解托压技术最佳的下入节点。现场试验效果表明，该方法优选的技术能有效的缓解滑动托压，提高滑动效率。研究成果为每口复杂结构井“量身定做”缓解托压技术提供了理论依据和技术支持。

［1］王建龙，王丰，张雯琼，等.水力振荡器在复杂结构井中的应用［J］.石油机械，2015，43（4）：54-58.

［2］胥豪，牛洪波，等.水力振荡器在新场气田新沙21～28H井的应用［J］.天然气工业，2013，33（3）：64-67.

［3］石崇东，等.水力振荡器在苏36～8～18H井的应用［J］.石油机械，2012，40（3）：35-38.

［4］易先中，宋顺平，王立宏.复杂结构井中钻柱托压效应的研究进展［J］.石油机械，2013，32（5）：100-105+110.

［5］李博.水力振荡器的研制与现场试验［J］.石油钻探技术，2014，42（1）：111-113.

［6］刘华洁，高文金，等.一种能有效提高机械钻速的水力振荡器［J］.石油机械，2013，41（7）：46-48.

［7］张康，冯强，王建龙，等.水力振荡器最优安放位置研究与应用［J］.石油机械，2016，44（2）：38-41.

［8］许京国，尤军，陶瑞东，等.自激振荡式冲击钻井工具在大港油田的应用［J］.石油钻探技术，2013，41（4）：116-119.

TE927

A

1673-5285（2017）01-0026-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.008

2016－12-12

中石油渤海钻探工程有限公司“钻井提速工具优化升级与现场试验”科技项目，项目编号：2016ZD17Y-1。

王建龙，男（1984-），工程师，2013年毕业于中国石油大学油气井工程专业，获油气井工程硕士学位，主要从事钻井提速工具研发与应用工作，邮箱：383462010@qq.com。