大斜度水平井井眼凈化技術研究

徐義千

摘要：隨著開采的不斷深入，鉆井中的井斜角會持續增加，在水平井以及大位移井的鉆井作業中，這類問題最為常見。井斜角增大后，鉆井中產生的巖屑將會出現運移困難的問題，這類問題若得不到及時有效的解決將會對鉆井以及完井作業產生影響。因此需要從明確井下影響巖屑攜帶的因素入手對井眼凈化技術進行探究，這方面的實踐改革將為提高大斜度機械鉆井的鉆速打下堅實的基礎，更能夠在原有作業模式下降低鉆井作業的風險。以下筆者對大斜度水平井井眼凈化技術方面的問題進行了分析探究，希望對進一步推進相關工作的優化落實有所啟示。

關鍵詞：大斜度；水平井；井眼；凈化技術

現階段，鉆井技術正在不斷發展。適用于水平井、側鉆水平井以及大位移井的鉆井技術已經在實踐領域中得到了相對廣泛的應用。隨著井眼井斜的不斷增大，鉆井產生的巖屑順利攜帶出地面的難度也在不斷增加。若巖屑不能及時清除，將會對鉆井作業的質量產生直接影響，這方面的影響將體現在該類油井的鉆井周期以及施工質量之上。因此需借助水平井井眼凈化技術來解決好這類問題。

一、大斜度井巖屑形成的原因分析

實際鉆井作業中，我們要確保鉆井液能夠將鉆頭破碎附近地層的巖屑攜帶出地面，隨著井斜角的不斷增加，井下鉆具會在重力原因的作用下更加密切的靠向井眼下壁。而這一現象則會使井眼以及鉆具之間出現“偏心環空”，在此現象的作用下巖屑的沉降以及位移都將發生變化，最終巖屑會呈現出徑直向井壁沉降的發展趨勢。此時鉆井液在環空流速下將呈現出不均勻流動的狀態，將影響到巖屑被帶出地面的流暢度。

巖屑長時間在井下堆積并得不到及時有效的清理將增大鉆具以及井眼的摩擦，這會使卡鉆以及鉆機遇阻的概率成倍增加，而鉆完井作業的效率、質量也將因此而受到影響。

二、大斜度水平井井眼凈化技術措施的具體分析

結合實際工作現狀分析，采用以下技術措施便能夠達到提高鉆井液攜巖效果的目的。具體內容如下：①堅持排量優先的原則并盡可能提高環空返速。大斜度水平井鉆井施工中，排量和環空返速是影響巖石攜帶的首要因素。對于現場排量的選擇應當在明確井下動力鉆具、無線隨鉆、地層沖刷以及井眼狀況的前提下完成并根據實際工作需要對其進行優化改革。在此基礎上，需使用專業的刷井軟件完成排量設計工作并根據實際工作的需求對其進行優化調整。綜合考慮影響巖屑床厚度的六大因素之后才能夠確定環空返速。參照相關案例分析，2cm左右的巖屑厚度是實現大斜度水平井安全、穩定鉆進的首要前提，所以可以將能夠滿足此條件的環空返速看作順利攜帶巖屑的最小環空返速。②鉆井液性能的優化及維護。大斜度水平井鉆井施工中，對于鉆井液體系的優化既需要考慮潤滑性、井眼穩定性，又需要考慮大斜度鉆井的攜帶巖屑能力。其流態需盡可能采用有助于井眼凈化以及井壁穩定的平板層流，若條件允許，還是應當使用高動塑比、高動切力的鉆完井液體系。動塑比的范圍應控制在0.36—0.70之間，要使動切力能夠盡可能大于2Pa。此外，還需要密切重視初期以及終期的切力差值。具體作業環節中，可通過間斷使用重塞的方式配合高轉速、大排量來提高攜巖效果。③對于凈化設備的充分利用。大斜度水平井鉆井施工中，返出地面的鉆井液是否能夠達到良好的凈化效果也是我們所必須要關注的焦點。作業現場通常都會配備除砂器、離心機、除泥器以及振動篩等凈化設備，只有保證實際作業中設備能夠運轉正常，之后將凈化好的鉆井液返入井底之后才能夠避免井底巖屑的增加。而這一操作也能夠使井底得到有效凈化。

三、高效井眼凈化技術分析

綜合相關案例分析，部分大斜度水平井在已經采用各種凈化措施的前提下卻無法達到理想的凈化效果。鉆機砂卡、遇阻的現象依舊在經常發生，基于此部分技術人員提出了一種高效的經驗凈化技術。其核心在于利用專用清潔工具以及機械作業的方式來改變鉆井液流態以及攜巖效果。

1、專用清潔工具的基本介紹

這里所指的清潔工具主要由本體、保經扶正器、清潔帶以及攪動區等幾個部分組成（具體結構如下圖1所示）。其中凹槽的設計能夠有效松動下井壁的巖屑床，斜菱形扶正器以及流道的設計則能夠達到紊流攪拌以及加速的效果。“V”型流道能夠使鉆井液發生彎曲，進而提升巖屑的運移效率。

2、應用情況分析

上述凈化工具投入現場之后，先后在古巴大位移井、伊朗水平井吐哈以及吉林等油區中得到了相對廣泛的應用。結合實際使用效果分析，該工具對于井下巖屑產生了非常顯著的凈化效果，降低了鉆井中的摩阻以及遇阻次數，更減少了卡鉆事故的發生率。與過去相比，井口返砂量有了顯著增加。

總結

大斜度水平井井巖屑的及時清理是保障鉆井順利完成的重要前提，這方面的實踐將在提高鉆井速度及質量的前提下降低其中的作業風險。實際工作中，正確認識井下巖屑運移所產生的影響是后續工作得以順利推進的前提條件，而使用專業的清潔工具則能夠達到理想的清潔效果。以上筆者對此類問題進行了分析探究，希望對進一步推進相關工作的優化落實、改革水平井井眼凈化作業狀況有所啟示。

（作者單位：大慶鉆探鉆井四公司鉆井液分公司）