大位移井井眼凈化改善途徑的現狀及展望

羅 強白登文熊 念

（1.長江大學，湖北 蔡甸 430100；2.延長油田股份有限公司 南泥灣采油廠，陜西 延安 716000）

隨著科技水平的飛速發展，大位移井鉆井技術融入了多種高新技術，綜合了眾多學科和配套技術。大位移井鉆井技術已成為海上小型油氣田和邊際油田勘探開發最有效的途徑，是鉆井的前沿技術。目前國外大位移井水平位移早已過萬，國內水平位移最長的是西江24-3-A14大位移井，其水平位移達到了8 063米。另外，南海流花大位移井，其水平距離與垂直距離之比達到了6.13。

與常規鉆井相比，井眼凈化在大位移井中尤為重要，是大位移井經濟、快速、安全鉆進的關鍵。井眼凈化不好會對大位移井鉆進產生諸多危害，例如：增加摩阻和扭矩影響正常鉆進、導致卡鉆等井下復雜情況發生、影響下套管和固井作業正常進行等。目前大位移井井眼凈化的改善途徑主要分為三個方面：一是設計階段進行預防；二是施工階段工藝技術的改善；三是利用井眼凈化工具進行清巖。

1 設計階段的預防途徑

設計階段主要可從井眼軌道設計優化、鉆具結構優化、鉆井液設計上著手，盡量減少井眼凈化給鉆井施工帶來的壓力。

1.1 井眼軌道設計

國外在大位移井軌道設計中，推薦懸鏈曲線軌道剖面，在實踐上通常采用準懸鏈線軌道剖面[1]。國內大慶油田在井眼軌道設計上增加了造斜點的深度，并指出在鉆井工程條件能實現的前提下造斜段采用單圓弧軌跡設計，盡量減少靶前位移，從而控制造斜率和穩斜段長度，防止巖屑在造斜段堆積[3]。

1.2 鉆具結構優化

簡化鉆具結構，盡量采用加重鉆桿代替鉆鋌，將加重鉆桿接于井斜較小井段。在井斜段使用柔性斜坡鉆桿，減少鉆具與井壁的接觸面積，降低互相間的摩擦阻力。

1.3 鉆井液設計

鉆井液設計上必須注重潤滑防卡和保護井眼穩定的性能，嚴格控制濾失量及濾餅厚度，避免濾失量過大造成縮徑。并且要控制鉆井液中的含砂量，防止黏附卡鉆。

2 施工階段的改善途徑

現場施工時，主要是以優選的排量配合適時的活動鉆具來破壞井眼中的巖屑堆積，進行井眼凈化的改善。

2.1 優選排量、提高環空返速

排量過小達不到洗井效果，排量過大則會沖刷井壁、影響井壁穩定性。因此要配好精確地井眼凈化數學模型，優選排量和環空返速。

2.2 選擇合理的鉆井液流型

通過提高動塑比，使鉆井液在環空中形成層流，可以改善鉆井液的清洗效果。另外，高動塑比的鉆井液還能提高鉆井液對巖屑的懸浮能力，減緩巖屑床的堆積，使巖屑及時被攜帶走。

2.3 活動鉆具

在優選泵排量的同時配合鉆具活動，例如轉動、劃眼、旋轉鉆桿等，可以部分破壞井眼中未被及時凈化的巖屑床。在起下鉆時，要分段循環，提前將井眼內的巖屑分段清除掉，從而改善井眼凈化狀況。

3 井眼凈化工具

前文所述的活動鉆具等改善井眼凈化的途徑，不僅繁瑣，而且容易引起井下事故。基于這些缺點，國內外設計出了一些效果明顯的井眼凈化工具。特別是機械清巖工具，利用鉆柱旋轉，不需額外能量，節約成本。

3.1 攜屑劑

攜屑劑通過改變鉆井液的流變性，清除普通鉆井液不能攜帶的巖屑，進而改善井眼凈化效果。其主要包括加重攜屑劑、高粘度攜屑劑、纖維攜屑劑、巖屑包裹劑以及浮選攜屑劑等[4]。例如，國內石油大學（北京）合成了一種攜屑劑FGC-1[2]。它處理后的巖心潤濕反轉效果良好，表面由親油弱親水轉變為疏油疏水，優先于氣體接觸，氣泡能持久地黏附在巖屑表面，從而高效攜帶巖屑顆粒。

3.2 機械清巖工具

機械清巖工具有很好的凈化井眼的作用。例如，國外公司生產的清潔儀器[4]。該設備表面有螺旋槽或刀片，當鉆桿轉動時，刀片攪動形成穩流，堆積的巖屑顆粒被重新懸浮，進而被鉆井液攜帶出井眼。國內勝利油田的巖屑清除工具含有V形槽段，此處環空截面積變小，因而該處鉆井液流速增大，同時V形槽伴隨鉆具快速旋轉引起旋流，并使流體增壓，進一步提高流速，增大該處的湍流程度，對巖屑形成沖刷作用。國內石油大學（華東）設計的擾砂短節可以隨鉆具一起旋轉和上下運動，并且隨著螺旋齒不斷攪動，破壞巖屑床，另外短節處螺旋產生擾動，形成穩流，流速增大，能及時有效地清除巖屑。

4 大位移井井眼凈化的展望

隨著大位移井鉆井技術的不斷發展、大位移井井眼凈化研究的不斷深入，新的高精度和準確的井眼凈化數學模型將不斷產生，與此同時井眼凈化工具將會更加方便有效，井眼凈化實時監測系統將產生，能將復雜情況消滅在萌芽狀態或控制其發展。未來大位移井將向位移更大方向發展，大位移鉆井記錄將不斷刷新，鉆井速度加快，鉆井成本降低，經濟效益提高。

[1]史建剛.大位移鉆井技術的現狀與發展趨勢[J].鉆采工藝,2008,31(3)：124-126.

[2]蔣官澄,黎凌,許偉星等.大位移井用氣泡攜屑劑的研制與效果評價[J].鉆井液與完井液,2013,30(1)：5-8.