岩屑床问题原因分析及解决措施

宋文勇(中国石化华东石油工程有限公司六普钻井分公司， 江苏 镇江 212003)

岩屑床问题原因分析及解决措施

宋文勇(中国石化华东石油工程有限公司六普钻井分公司， 江苏 镇江 212003)

本文针对定向井及大斜度井岩屑床的问题进行了简要的分析，并简要阐述了其形成的原因及一些清除岩屑床的措施。警示井斜角30°～60°的斜井段是井眼净化危险区;岩屑床形成容易清除较难,预防形成岩屑床需从多方设法,清除岩屑床则需积极主动对待。推荐“融钻进与清除岩屑床为一体”的作业工艺。

岩屑床；环空返速；钻井液；高效岩屑床清除钻杆

苏北工区近两年施工的大斜度井由于对岩屑床问题的准备不是很充分，从而引发井下事故的发生，严重的甚至填井侧钻，造成较大的损失。因此，我们必须控制好岩屑床的问题，以此来避免此类事故的再度发生，为人们的人身以及财产安全打下保障。

1 有关岩屑床形成的原因

(1)井斜角 根据井斜角度数的不同可将其分为以下集中类型，即低斜度(10-30度)、中斜度(30-60度)及大斜度(60-90度)井段。井斜角的存在是形成岩屑床的直接原因，一般来讲，除了一些直井以外，只要有井斜角存在，无论是采用何种钻井液都会形成岩屑床。在几种不同的井段中，当中斜度的井斜角影响是最大的，它的存在不仅会造成井眼底边形成岩屑床，还有可能会发生因岩屑床滑落而造成的堵塞井眼和卡钻等事故的发生。尤其是井斜角处于45度左右的时候，一定要注意钻井液的使用，否则就会发生“垂沉”问题，会加剧岩屑床的形成。因此，要解决岩屑床的问题，就必须重视井斜角这个因素。

(2)钻井液流动轴线速度分量小 钻井液流动轴线速度分量小也是岩屑床产生的一个重要原因，其主要是由钻柱轴线大幅度偏离井眼轴线并且靠近或解除井眼底边等问题引起的。钻井液流动轴线速度分量小不仅会造成井眼底边近90度夹角环空中的岩屑不能够被钻井液带回井口，还会被压成更小的颗粒并且压实岩屑床。从而不利于钻井速度的提升。

(3)岩屑密度大于钻井液密度 岩屑密度大于钻井液密度会直接导致岩屑不能够被钻井液带回井口，并沉淀于井边形成岩屑床的问题。岩屑床的厚度也会随着时间的推移不断地加厚，从而造成钻井设备不能够很好的使用。

(4)钻井液性能 要提高钻井的质量和效率，必须采用性能较好的钻井液进行钻井，这是因为性能较好的钻井液会具备良好的携屑能力，可以在钻井的过程中将大量的岩屑带出井口，不至于造成岩屑沉积而影响钻速的问题。此外还要注意，钻井液的切力要满足在停止循环时能悬浮岩屑。

(5)其他因素 下部钻具外径、井眼规矩以及机泵的最大排量对岩屑床也有很大的影响。

3 岩屑床可能造成的危害

(1)起钻严重困难 由于在40～60度的井斜角的井段容易形成岩屑床，因此，起钻时钻头和扶正器在钻具提升的过程中象活塞一般将在井璧上的岩屑“携带”上来。被“携带”上来的岩屑达到一定数量时，岩屑于井璧之间就形成较大的阻力，进而引起起钻的严重困难。

(2)卡钻 一般情况，在有岩屑床的情况下起钻存在困难时，尚可通过活动钻具的办法来解决。但是，在岩屑床比较严重的情况下起钻，尤其是存在有直径大小不一岩屑时，起钻时被携带上来的岩屑就会形成这么一种“结构”：较大的岩屑作为该结构的“框架” ；中等直径的岩屑形成“中间结构” ；而细小的岩屑则填满整个“结构”的空间，形成有相当结构力的“岩屑柱”。在此情况下如果还继续起钻，则必然卡死钻具。这种情况不仅发生在裸眼井段，也可发生在套管内。

(3)卡钻后的井漏 因上述原因卡钻后，一般都希望通过上提、下放、旋转钻具以及开泵循环来试图解卡。正是由于上述结构的存在，使钻具卡死后的“岩屑柱”在开泵时就可能不存在循环的通道；或开始时尚可较小排量循环，但随着较小岩屑的填充作用，直径较小的岩屑会慢慢堵死循环通道。因而卡钻后如开泵稍一闪失就会造成蹩泵井漏。

4 解决的途径及措施

(1)避免形成段长且厚的岩屑床应该从设计的源头做起，首先井眼的井斜角在满足地质要求的前提下尽可能的小于30度，如没有办法满足，则井眼轨迹设计成井斜角在30°～60°的井段应该尽量的短。(2)提高环空返速：提高环空返速不能从根本上解决岩屑床的问题，但是它在降低岩屑形成的速度上具有良好的作用。需要注意的是，环空返速过高也是不可取的，它会对井壁造成过度的冲刷，严重时还会影响井体的建设。因此，在提高环空返速的同时，还要将返速控制一定的合理范围之内。多年的实践经验以及一些分析数据证实，环空返速在0.9—1.5m/s最为合适。(3)提高钻井液性能。合理地降低钻井液的流动性指数，提高动塑比，避免钻井过程中岩屑的累积问题。此外，还可以在钻井时适当加大泵量排来辅助钻具。(4)做好后续的清理岩屑工作。定期对各个井段进行短程起下钻操作，以清除形成的岩屑床。

5 结论及建议

综上所述，我们可以得出以下几个结论：(1)岩屑床形成的原因有很多种，其中最主要的是井斜角、钻井液流动轴线速度分量小、岩屑密度大于钻井液密度以及钻井液的性能等原因。因此，要避免岩屑形成一定要在这几个方面加大改善力度，并且还做做好后续的岩屑清除工作。(2)保持井径规则以及井眼轨迹平滑，以免形成的岩屑床较厚，不利于钻井和清除。(3)定期采取措施清除岩屑床是大斜度定向井建设过程中必须进行的作业，却要花费很多时间在起下钻作业上，影响了钻进的效率。(4)将若干个EHCDP接于旋转钻进的易形成岩屑床的井段的钻具上，实施“融钻进与清除岩屑床为一体”的作业，也是避免岩屑床形成的有效方法。

[1]陈锋等.高效岩屑床清除钻杆作用机理[J].石油学报,2012.3.