机械法清除岩屑床的探讨

大斜度定向井斜井段易形成的岩屑床影响钻井速度、威胁钻井施工安全。现阶段提高定向井井眼净化程度的系列技术措施已初步配套，如短起下钻清除岩屑床就比较见效，但耗时长且增加成本。在探讨在钻进过程中用机械法清除上部斜井段的岩屑床的基础上，介绍其技术原理，并提出了施工的可行性方案。     

钻井岩屑床搅拌器

本发明涉及一种钻井岩屑床搅拌器，它是一个带有贯通孔的圆柱状体，其端接头带公扣，另一端为母扣，该搅拌器内孔壁表面呈连续的圆弧、直线、抛物线状，外体带有螺旋翼片，搅拌器外径与井壁内径之差为10～35mm之间。该装置在大位移或大斜度井的钻井中，可防止井内因岩屑沉积在井眼低部形成岩屑床，出现卡钻、停钻现象，并克服了因岩屑造成井眼缩径的问题，因而使用该项工具大大改善了钻井过程中岩屑的悬浮状态，防止其沉积而影响钻进。本实用新型结构简单、使用方便，使用中只需接于钻杆之间便可将钻井液中岩屑顺利排出地面。     

大斜度井保持井眼清洁的有效方法

大斜度钻井过程中,钻屑在40～60°井段易堆积形成岩屑床,对井下安全危害极大,容易引发憋钻和卡钻事故。解决大斜度钻井中岩屑床的堆积,不应只考虑清除钻屑的问题,重要的是如何清除井眼低端的钻屑沉积床。进行钻井排量设计时经常使用不合理或不完整的数学模型以及使用高粘度的钻井液清洁井眼,使清洁井眼工作变得更加困难。而使用重塞钻井液可有效地破坏已形成的岩屑床。“重塞”在环空中可产生异乎寻常的“射流”把钻屑由井眼低端驱走,并且加重的钻井液可以产生更高的浮力,也有助于驱动井眼中的钻屑和淤泥。提出了重塞钻井液的设计方案,并提出了相应的建议。     

大斜度井岩屑床分析及新型井眼清洁工具应用

在钻井过程中,大斜度井段易堆积形成岩屑床,引起卡钻、摩阻增大、机械钻速降低等问题。为解决岩屑上返问题,利用Landmark软件对岩屑床沉积规律进行了模拟分析,并研制了一种新型井眼清洁工具。岔X井的试验应用表明,新型井眼清洁工具能有效解决大斜度井岩屑返出问题,明显降低井眼摩阻,下入工具后两次收集的岩屑量是不使用工具的4.1倍、1.3倍,摩阻最大下降54.9%。     

一种用于大斜度大位移井岩屑床清洁的新装置

大斜度大位移井岩屑易在井眼井斜段中沉积,形成岩屑床,导致蹩泵、蹩钻或卡钻,甚至造成井下事故。在分析岩屑床的形成及危害的基础上,对岩屑床的清除办法进行了探讨,并设计出了一种新型岩屑床清洁装置。该装置能有效地解决大斜度大位移井岩屑床的清洁问题,提高钻井效率,优化钻井工程设计,为实现安全快速钻进提供了新的途径。     

高效岩屑床清除钻杆作用机理

岩屑携带困难是大斜度、大位移定向井和水平井钻井普遍存在的问题,严重影响钻井安全和钻进效果。设计了高效岩屑床清除钻杆（EHCDP）,并利用计算流体动力学(CFD)仿真模拟技术对EHCDP作用下环空流场的流动特性展开研究,从流线图、速度场、压力场等方面对数值模拟结果进行了分析,研究了EHCDP的作用机理,分析了螺旋槽道结构对环空流体流动特性的影响。研究结果表明,在EHCDP作用下,流体在槽道附近形成了涡流结构,改变了偏心环空中流体的流动特性,使流体从小环空往大环空运动,将岩屑输送到大环空,而槽道附近的涡则将岩屑卷入槽道中,并利用钻杆转动所产生的离心力将岩屑“甩入”大环空,达到有效清除井眼低边岩屑床的目的。     

连续油管钻井中的岩屑传输问题和解决方法

连续油管钻井在近几年得到了迅猛地发展，尽管伴之而来的是许多技术的提高，但岩屑的有效传输，特别是在斜井中的传输，仍是一个重要问题。研究表明，以紊流形式泵入低粘度流体比以层流式泵入高粘度流体对井眼净化更有效，列举了重要的岩屑传输问题和无携岩问题的常规应用。推荐了用来解释这些数据的井眼净化模型和可选择的方法。     

大位移井岩屑流量测量与分析

成功地钻探大位移井,钻井岩屑携带效率是非常重要的因素之一,近期科研人员在开发模拟大位移井钻屑流动瞬态模型过程中,开发研制了一种测量流过振动筛岩屑流量的测量仪器,它可测定返出的钻屑量,与钻井产生的岩屑量进行,比较,再与系统采集到的其它钻井参数进行综合考虑,便可价井眼的净化程度。这样有助于钻井工程师确定循环环空的合适时间,从而避免不必要的循环,以便节约钻井成本且实现优化钻井。     

岩屑床的控制技术及其应用

在定向井钻井过程中,岩屑床的形成极易造成井眼堵塞和卡钻事故。分析了形成岩屑床的影响因素,提出了控制岩屑床应采取的措施,即中斜度井段选择平板型层流洗井,大斜度井段采用紊流洗井,中斜度及大斜度定向井环空返速应控制在0.9—1.5 m/s为宜。     

Critical Fluid Velocities for Removing Cuttings Bed Inside Horizontal and Deviated Wells

Abstract

This study aims to estimate the critical fluid flow velocity for preventing the development of a stationary bed using empirical correlations valid for horizontal and highly inclined wellbores that can be easily used at the field. For this purpose, experiments have been conducted at METU-PETE Cuttings Transport Flow Loop for various conditions. Observations showed that a stationary bed is developed when the fuid velocity is less than 6.0 ft/s, and a critical fluid velocity of 8.0 ft/s is required to establish a no-bed condition. Results showed that the critical velocity and the thickness of the stationary bed, if developed, could be estimated with a reasonable accuracy.     

长裸眼大斜度多目标定向井钻井技术

河南油田在张店地区首次部署了张 110 2井、张 13 0 1井 2口长裸眼、大斜度、多目标定向井,井深 2 4 3 0~2 5 0 0m,最大井斜达 72°,对钻井中靶精度要求高,钻井施工难度大。介绍了 2口井的地质设计、工程设计、井壁稳定、轨迹控制等内容。2口井的井身剖面均设计为五段制,其中张 13 0 1井剖面为直增增增稳;张 110 2井剖面为直增稳增稳,钻具组合均采用双扶正器短钻铤钻具结构。采用聚合物低固相不分散强抑制钻井液体系,并实施屏蔽暂堵技术保护油气层,为今后开发类似油藏提供了成功的钻井经验。     

Sensitivity Analysis of Major Drilling Parameters on Cuttings Transport during Drilling Highly-inclined Wells

Abstract

In this study, a layered cuttings transport model is developed for high-angle and horizontal wells, which can be used for incompressible non-Newtonian fluids as well as compressible non-Newtonian fluids (i.e., foams). The effects of major drilling parameters, such as flow rate, rate of penetration, fluid density, viscosity, gas ratio, cuttings size, cuttings density, wellbore inclination and eccentricity of the drillsting on cuttings transport efficiency are analyzed. The major findings from this study are, the dominating parameter on wellbore cleaning is the flow rate, and, as the viscosity of the fluid is increased, the thickness of the cuttings bed developed in the wellbore is significantly increasing. Also, cuttings properties, fluid density, wellbore inclination and eccentricity have some influence on cuttings transport.     

再论大斜度定向井的井眼净化问题

从天62-4井井斜角41°～43°井段井眼净化不好引发起钻遇卡、憋泵及消除这一井下复杂情况的实例出发,引申论述定向井及水平井的大井斜角井段井眼不清洁的危害、岩屑床形成的原因及其影响因素,介绍清除岩屑床、提高井眼净化程度的途径,并警示井斜角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。建议重新定义大斜度定向井,推荐大井斜角井段井眼达净化程度的指标,推荐“融钻进与清除岩屑床为一体”的作业工艺。     

港深69X1井钻井液工艺

港深 6 9X1井是 1口高难度大位移定向探井,完钻井深 5 46 4.43m,井底水平位移 3118.0 4m,钻井周期111.88d,是目前我国陆上油田斜深最深水平位移最大的 1口探井。介绍了钻井液工艺技术,采用聚合物钻井液体系,利用聚丙烯酸钾对岩屑的包被作用,抑制粘土造浆;为维护井壁稳定,上部地层采用聚合物抑制性钻井液,下部地层采用硅基防塌钻井液;根据邻井的测井资料和岩心样品确定的地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力的剖面及其它资料和现场情况确定了钻井液密度;为降低摩阻扭矩,采用了 4种不同的润滑材料,30 0 0m以浅井段采用白油,30 0 0m以深井段采用多功能固体润滑剂和大粒塑料微珠;在井眼净化和油气层保护方面,分别采用提高钻井液携砂能力、加大泵排量及选用屏蔽暂堵技术等措施,保证了施工的顺利进行。     

张海502井钻井液技术

张海502井完钻斜深为4360 m,最大井斜为56°,井底水平位移为3019.06 m,位移垂深比为1.04∶1。井斜大、位移长、浅定向、大井眼段长是其主要特点,且50°~56°稳斜段长达3480 m,其中井深1100 m到3600 m为φ311 mm大井眼,这给携岩、砂床控制、防卡等提出了极高要求。二开采用聚合物钻井液,三开、四开采用硅基防塌钻井液。该井使用合理的流变性能和多种有效的工程技术措施解决了携岩及砂床控制问题,用固液结合润滑技术解决了防卡问题,用超低渗透油层保护技术解决了钻完井油层保护问题,用GWJ、GWX、SAS、硅腐钾等处理剂和合理的密度解决了井塌问题,为将来采用常规钻井液体系和现场技术低成本地完成类似高难度井提供了借鉴意义。     

QK17-2大位移井的井眼净化研究

井眼净化是大位移井中的一项关键技术,井眼净化不好易导致黏附卡钻等多种问题的发生。在考虑钻井液性能、钻具旋转、机械钻速等因素的基础上,设计了QK17-2-P33大位移井中岩屑滚动运移和悬浮运移的最小环空返速及临界排量,分析了实钻过程中QK17-2-P30大位移井的基本情况及QK17-2-P31井钻井过程中由于井眼净化不好而导致卡钻的原因,为今后大位移井的井眼净化提供了借鉴。     

C101井钻井液技术

C101井位于酒东盆地营尔凹陷,是一口深探井,完钻井深为4700 m,钻井周期为236 d.营尔凹陷地质构造复杂,自上而下有大砾石层、强造浆软泥岩层、芒硝层、石膏层和高压盐水层,极易造成井壁坍塌,给钻井施工增加了难度.针对不同的井段采用了不同的钻井液体系:0～800m井段(砾石层)使用"三高一适当",即高膨润土含量、高粘度和高切力、高滤失量、适当密度的钻井液;800～3200 m井段(棕红色软泥岩层)使用复合金属两性离子聚合物钻井液;3200～4162 m井段使用甲基硅油聚磺高密度钻井液;4162～4700 m井段使用金属复合离子聚磺钻井液.在3200～4162 m井段采用了一些新的工艺技术,有效地保护了长裸眼井壁的稳定和高温高压下钻井液性能的稳定.应用结果表明,该套体系满足了C101井地层情况,全井无事故,复杂率为1.29%(邻井事故率为5.02%,复杂率为7.41%),电测成功率为100%,钻井周期比邻井缩短近100d.     

海上钻井含油钻屑处理技术

使用油基钻井液必然会产生大量含油钻屑。国内外相关法律法规都对海上油田含油钻屑提出了限制排放标准。含油钻屑只有达到排放标准方可排放入海,若达不到排放标准则需运回陆上处理。昂贵的海上运输费用及陆上处理费用,使得国外钻井公司及钻井液公司纷纷研究和开发现场处理含油钻屑新技术。本文较全面地介绍国内外海上含油钻屑处理技术。