巖屑床問題原因分析及解決措施

宋文勇(中國石化華東石油工程有限公司六普鉆井分公司， 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

巖屑床問題原因分析及解決措施

宋文勇(中國石化華東石油工程有限公司六普鉆井分公司， 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

本文針對定向井及大斜度井巖屑床的問題進行了簡要的分析，并簡要闡述了其形成的原因及一些清除巖屑床的措施。警示井斜角30°～60°的斜井段是井眼凈化危險區(qū);巖屑床形成容易清除較難,預防形成巖屑床需從多方設(shè)法,清除巖屑床則需積極主動對待。推薦“融鉆進與清除巖屑床為一體”的作業(yè)工藝。

巖屑床；環(huán)空返速；鉆井液；高效巖屑床清除鉆桿

蘇北工區(qū)近兩年施工的大斜度井由于對巖屑床問題的準備不是很充分，從而引發(fā)井下事故的發(fā)生，嚴重的甚至填井側(cè)鉆，造成較大的損失。因此，我們必須控制好巖屑床的問題，以此來避免此類事故的再度發(fā)生，為人們的人身以及財產(chǎn)安全打下保障。

1 有關(guān)巖屑床形成的原因

(1)井斜角 根據(jù)井斜角度數(shù)的不同可將其分為以下集中類型，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巖屑床的直接原因，一般來講，除了一些直井以外，只要有井斜角存在，無論是采用何種鉆井液都會形成巖屑床。在幾種不同的井段中，當中斜度的井斜角影響是最大的，它的存在不僅會造成井眼底邊形成巖屑床，還有可能會發(fā)生因巖屑床滑落而造成的堵塞井眼和卡鉆等事故的發(fā)生。尤其是井斜角處于45度左右的時候，一定要注意鉆井液的使用，否則就會發(fā)生“垂沉”問題，會加劇巖屑床的形成。因此，要解決巖屑床的問題，就必須重視井斜角這個因素。

(2)鉆井液流動軸線速度分量小 鉆井液流動軸線速度分量小也是巖屑床產(chǎn)生的一個重要原因，其主要是由鉆柱軸線大幅度偏離井眼軸線并且靠近或解除井眼底邊等問題引起的。鉆井液流動軸線速度分量小不僅會造成井眼底邊近90度夾角環(huán)空中的巖屑不能夠被鉆井液帶回井口，還會被壓成更小的顆粒并且壓實巖屑床。從而不利于鉆井速度的提升。

(3)巖屑密度大于鉆井液密度 巖屑密度大于鉆井液密度會直接導致巖屑不能夠被鉆井液帶回井口，并沉淀于井邊形成巖屑床的問題。巖屑床的厚度也會隨著時間的推移不斷地加厚，從而造成鉆井設(shè)備不能夠很好的使用。

(4)鉆井液性能 要提高鉆井的質(zhì)量和效率，必須采用性能較好的鉆井液進行鉆井，這是因為性能較好的鉆井液會具備良好的攜屑能力，可以在鉆井的過程中將大量的巖屑帶出井口，不至于造成巖屑沉積而影響鉆速的問題。此外還要注意，鉆井液的切力要滿足在停止循環(huán)時能懸浮巖屑。

(5)其他因素 下部鉆具外徑、井眼規(guī)矩以及機泵的最大排量對巖屑床也有很大的影響。

3 巖屑床可能造成的危害

(1)起鉆嚴重困難 由于在40～60度的井斜角的井段容易形成巖屑床，因此，起鉆時鉆頭和扶正器在鉆具提升的過程中象活塞一般將在井璧上的巖屑“攜帶”上來。被“攜帶”上來的巖屑達到一定數(shù)量時，巖屑于井璧之間就形成較大的阻力，進而引起起鉆的嚴重困難。

(2)卡鉆 一般情況，在有巖屑床的情況下起鉆存在困難時，尚可通過活動鉆具的辦法來解決。但是，在巖屑床比較嚴重的情況下起鉆，尤其是存在有直徑大小不一巖屑時，起鉆時被攜帶上來的巖屑就會形成這么一種“結(jié)構(gòu)”：較大的巖屑作為該結(jié)構(gòu)的“框架” ；中等直徑的巖屑形成“中間結(jié)構(gòu)” ；而細小的巖屑則填滿整個“結(jié)構(gòu)”的空間，形成有相當結(jié)構(gòu)力的“巖屑柱”。在此情況下如果還繼續(xù)起鉆，則必然卡死鉆具。這種情況不僅發(fā)生在裸眼井段，也可發(fā)生在套管內(nèi)。

(3)卡鉆后的井漏 因上述原因卡鉆后，一般都希望通過上提、下放、旋轉(zhuǎn)鉆具以及開泵循環(huán)來試圖解卡。正是由于上述結(jié)構(gòu)的存在，使鉆具卡死后的“巖屑柱”在開泵時就可能不存在循環(huán)的通道；或開始時尚可較小排量循環(huán)，但隨著較小巖屑的填充作用，直徑較小的巖屑會慢慢堵死循環(huán)通道。因而卡鉆后如開泵稍一閃失就會造成蹩泵井漏。

4 解決的途徑及措施

(1)避免形成段長且厚的巖屑床應該從設(shè)計的源頭做起，首先井眼的井斜角在滿足地質(zhì)要求的前提下盡可能的小于30度，如沒有辦法滿足，則井眼軌跡設(shè)計成井斜角在30°～60°的井段應該盡量的短。(2)提高環(huán)空返速：提高環(huán)空返速不能從根本上解決巖屑床的問題，但是它在降低巖屑形成的速度上具有良好的作用。需要注意的是，環(huán)空返速過高也是不可取的，它會對井壁造成過度的沖刷，嚴重時還會影響井體的建設(shè)。因此，在提高環(huán)空返速的同時，還要將返速控制一定的合理范圍之內(nèi)。多年的實踐經(jīng)驗以及一些分析數(shù)據(jù)證實，環(huán)空返速在0.9—1.5m/s最為合適。(3)提高鉆井液性能。合理地降低鉆井液的流動性指數(shù)，提高動塑比，避免鉆井過程中巖屑的累積問題。此外，還可以在鉆井時適當加大泵量排來輔助鉆具。(4)做好后續(xù)的清理巖屑工作。定期對各個井段進行短程起下鉆操作，以清除形成的巖屑床。

5 結(jié)論及建議

綜上所述，我們可以得出以下幾個結(jié)論：(1)巖屑床形成的原因有很多種，其中最主要的是井斜角、鉆井液流動軸線速度分量小、巖屑密度大于鉆井液密度以及鉆井液的性能等原因。因此，要避免巖屑形成一定要在這幾個方面加大改善力度，并且還做做好后續(xù)的巖屑清除工作。(2)保持井徑規(guī)則以及井眼軌跡平滑，以免形成的巖屑床較厚，不利于鉆井和清除。(3)定期采取措施清除巖屑床是大斜度定向井建設(shè)過程中必須進行的作業(yè)，卻要花費很多時間在起下鉆作業(yè)上，影響了鉆進的效率。(4)將若干個EHCDP接于旋轉(zhuǎn)鉆進的易形成巖屑床的井段的鉆具上，實施“融鉆進與清除巖屑床為一體”的作業(yè)，也是避免巖屑床形成的有效方法。

[1]陳鋒等.高效巖屑床清除鉆桿作用機理[J].石油學報,2012.3.