论井斜控制与钻速提高

【摘要】井斜是影响井身质量的主要因素，目前，在现有的钻井技术基础上，为了保证井身质量，不得不减小钻压以控制井斜，钻速也大大降低，所以防斜打直与提高钻速成了我们必须面对的问题。

【关键词】井斜？钟摆力？造斜力？提速？钻具组合

1 井斜产生的原因

1.1 地层因素

主要包括地层的倾角、几何产状、各向异性、可钻性、软硬交错及断层等。地层特性是井斜产生的根本原因，也是不可人为改变的客观因素。

1.2 钻具受压弯曲对井斜的影响

钻进中在只考虑钻柱自转的情况下，当钻压较小时下部钻具保持直线稳定状态；当钻压增至某一临界值时下部钻具丧失稳定而发生弯曲，钻头及其相邻连接部分钻具的中心线偏离井眼轴线，使钻头与原井眼轴线产生一个钻头倾角，从而引起井斜（图1）。

1.3 钻头的影响

在旋转钻井中，井眼的形成是钻头与地层相互作用的结果。钻头除具有轴向钻进能力外，还具有侧切能力，也是井斜产生的原因之一。1.4 钻具组合的影响

在一定地层造斜力作用下，不同的钻具组合会钻出不同的井眼轨迹。1.5 已钻成井眼几何的影响

已钻成的井眼几何会对待钻井眼的井斜产生一定的影响。1.6 钻井参数的影响

同一地层特性、相同的钻头类型及钻具组合，不同的钻井参数会产生不同的井斜，钻出不同的井眼轨迹。

2 防斜打直的基本原理与方法

2.1 影响井斜的几个力学概念

地层造斜力。由地层特性引起井斜的力，取决于地层倾角、软硬交错和各向异性等因素，用Ff表示（图2）。

钟摆力。在已形成井斜的井眼中，钻铤在一定钻压作用下弯曲与井壁接触，钻头至第一切点间钻铤的重量存在一个使井斜减小的力，称为钟摆力，用Fd表示，

3 提高钻速的方法与途径3.1 影响钻井速度的因素

（1）岩石可钻性。岩石的可钻难易程度是影响钻井速度的主要因素。

（2）压差。钻井过程中，井底压力与地层压力之间的压差使岩石抗破碎强度增大，并导致压持效应，产生重复切削，使钻井速度减慢。压差越大，钻速越慢。

（3）钻头的切削方式。PDC钻头主要是以剪切作用破岩，牙轮钻头则是以冲击、压碎为主。对地层岩石的切削方式，也是影响机械钻速的主要因素之一。

（4）钻井参数。钻压的大小在一定程度上关系到钻头切削齿吃入地层岩石的深度，钻头转速则反映了切削齿的使用效率。因此钻井参数直接影响着钻井速度的快慢。

（5）重复切削。钻头破岩时产生的钻屑在井底未能及时清除，切削齿不能有效地接触岩石而重复切削钻屑，从而降低钻井速度。

（6）钻头切削齿的清洁程度。钻头泥包，切削齿间填塞软泥、泥饼、钻屑等，不能有效吃入地层，使钻井速度减慢。

3.2 提高钻井速度的方法与途径

（1）减小钻井压差。在井下安全的情况下，尽可能降低钻井液密度，减小压差。可采取：

①衡钻井； ②平衡钻井； ③欠平衡钻井。

（2）优选钻头类别与型号。不同类别的钻头有着不同的切削方式，不同型号的钻头适应于不同的地层岩性。根据地层选取合适的钻头类型，引用新型高效钻头，提高钻井速度。

（3）高压喷射钻井。目的是加大钻头压降与冲击力，改善井底流场，及时有效地清洗井底，避免产生重复破碎，并直接或协助钻头破岩。

（4）采用优质钻井液，提高钻井排量，清洁切削齿，防止钻头泥包。

（5）优选钻井参数，加快钻井速度。

4 常见钻具组合与技术手段

4.1 满眼钻具

4.1.1？组成

一般是由几个外径与钻头直径相近的扶正器和一些外径较大的钻铤组成。

4.1.2？原理

（1）由于此种钻具比光钻铤的刚性大，并能填满井眼，因此在大钻压下不易弯曲，能保持钻具在井内居中，减小钻头倾角，从而使造斜力减小。

（2）在地层造斜力的作用下，扶正器能支撑在井壁上，限制钻头的横向移动，从而在钻头处产生一个抵抗地层造斜力的纠斜力；当地层造斜力不大时，满眼钻具能够保持刚直居中状态，使井眼沿着铅直方向钻进。

4.2 钟摆钻具

钟摆钻具的实质是通过使用专用的防斜钻具组合及相应的技术措施来增大钟摆减斜力，以平衡和克服促使井斜的造斜力。

4.3 塔式钻具

塔式钻具即在钻柱下部使用几段变径的钻铤，紧接钻头处的钻铤直径最大，往上直径递减。其特点是下部钻具的重量大，刚性强，重心低，与井眼的间隙小。这样，一方面能产生较大的钟摆力来防止井斜，另一方面稳定性好，有利于钻头的平稳工作。

4.4 偏心、偏重钻具组合

下部接有偏心接头或偏重钻铤的钻具组合。

（2）特点：该钻具组合特别是偏重钻铤不仅防斜、纠斜效果好，而且还可以使用较大钻压，提高机械钻速。一般用于地层倾角较大的易斜地区。

5 结论与建议

（1）地层因素是造成直井或直井段井斜的根本原因，因此在钻探前对该地区必须从地震资料、测井资料以及邻井实钻资料了解地层情况、岩性特征等。

（2）钟摆钻具是目前钻井施工普遍使用的钻具组合，可以根据地层岩性特征优选钻头类型及参数，依据钻压使用情况，合理选配钟摆钻具组合，以提高机械钻速。

（3）在可钻性较好的上部地层控制好井身质量的基础上提高钻速，防止井斜过大，以免在可钻性较差的层位纠斜。

（4）根据地层岩性，优选PDC钻头类型，利用PDC钻头低钻压、高转速的使用特性，达到防斜打直与提高钻速的目的。

参考文献

[1] 韩志勇.优化钻井技术应用.北京：石油工业出版社，2005-03

[2] 林元华.钻井完井工程. 北京：石油工业出版社，1998-02

[3] 周胤.石油机械设计. 北京：清华大学出版社，1993-02

作者简介

宇，（1984-），2008年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现在钻井三公司15547钻井队从事技术员工作。