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1、- 1 -对付大斜度井岩屑床的钻井措施对付大斜度井岩屑床的钻井措施对付大斜度井岩屑床的钻井措施对付大斜度井岩屑床的钻井措施敬忠平前言前言在 W121 油田大斜度的开发井的钻井作业过程中，岩屑床的问题一度曾严重影响钻井作业的顺利进行。由于钻井平台机泵条件的限制，形成岩屑床的岩屑无法被较高的排量带出，因而不得不采取在平台机泵条件受到严重限制的钻井措施。本文根据 W121 油田大斜度的开发井的钻井作业实践，就对付大斜度井岩屑床的钻井措施进一步进行探讨。关键词大斜度井 岩屑床 地应力 岩屑剥落 坍塌 机泵条件 钻井措施 排量 分段循环 问题的提出问题的提出在定向井作业中，井斜角在 4060 度的情况下
2、最易形成岩屑床是被公认的。对付岩屑床的措施通常用改善或改变钻井平台的机泵条件的途径来根本解决，如提高钻井平台的电站能力；提高泥浆泵的排量；使用大尺寸的钻杆；同时，也考虑在进行定向井设计时就尽量避免钻井的大斜度和使用优质轻泥浆体系等预防措施。但是，一旦在选用的平台机泵条件固定、开发井的井斜角不可避免和选用的泥浆体系不能随意更改时；所采用的钻井措施则是影响大斜度井钻井作业成败的关键。形成岩屑床的机理形成岩屑床的机理- 2 -1岩屑床在大斜度井中的沉降特性岩屑床在大斜度井中的沉降特性图 1 表示了岩屑在垂直、水平和倾斜井中在重力作用下的沉降特性，其中 V 代表岩屑下落速度。在垂直井 a)中，其下沉方
3、向与重力方向一致，固岩屑沿井眼轴线方向垂直下落。在斜井 b)中，岩屑下落速度 V 分解为井眼轴向和径向的分量和。在水平井 c)中，岩屑沿井眼径向方向下沉。a) b) c)图 12岩屑在运移情况下的受力分析岩屑在运移情况下的受力分析无论在斜井段和水平井段环空，岩屑所受的恒力有：（1）随泥浆一起运动的携带力F，其大小由泥浆的上返速度和泥浆性能决定，其方向与井斜角的方向一致。 （2）永远指向地心的重力 G，其大小取决于岩屑的密度。 （3）滞留岩屑下沉的悬浮力，其方向与重力相反，大小取决于泥浆在环空剪切速率下的剪切力。由于岩屑的密度大于泥浆密度，所以，岩屑的在斜井中的下沉是不可避免的，即岩屑在斜井的下
4、沉是一个自发的过程，在上述作用力的合力 f 的作用下，岩屑在斜井中必然自然沉向斜井的低边。VV VGFf- 3 -一般认为，在井斜角 090之间有两个临界角，在这两个临界角之间最易形成岩屑床。即在 3065之间最易形成岩屑床。岩屑床可能造成的危害岩屑床可能造成的危害如上所述，在机泵条件不能满足携带岩屑的要求的情况下，岩屑床的形成是不可避免岩屑床的形成是不可避免的的，其结果可能会引起以下恶果：1)起钻严重困难由于在 4060 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
5、大的阻力，进而引起起钻的严重困难。2)容易造成地层岩石垮塌由于岩屑床的存在，起钻时不可避免地要进行倒划眼，倒划眼的结果3)卡钻在一般情况，在有岩屑床的情况下的起钻的困难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。这在 W121 油田 MI3 井的钻井作业活动得到证实。4)
6、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。这在 W121 油田的MI3、MP5、MP6 井的钻井实践中得到充分的证实。消除岩屑床的措施消除岩屑床的措施针对上述情况，欲消除岩屑床，首先应在于防止岩屑床的形成，即首先应防止因应力集中的地层垮塌而造成的由较大直径组成的岩屑床和由于排量不足而形成的岩屑床；其次，- 4 -在平台机泵条件不可能变化的情况下，通过各种措施清除已经形成的岩屑床。具体措施如下：1）严格控制钻井速度在 25 米/秒内，控制形成岩屑床。2）在钻穿 9 5/8”套管鞋后，用带马达的钻具组合迅速形成所需的井斜角和方位角，3）形成所需的井斜角和方位角后，改用常规的稳斜钻具钻井，以获得尽可能大的排量，4）钻过应力集中的易垮地层后，迅速下 9 5/8”套管封堵垮塌地层5）起钻时，采取分段循环清沙的办法来消除岩屑床6）严格控制泥浆性能，结束语结束语
