水平井托压问题原因分析及解决措施

【摘要】随着油田进入后期及采收水平的不断发展，老区块进行二次开发，水平井的不断增加是钻探的一个必然趋势。为了确保施工的顺利，减少事故复杂，对水平井井眼轨迹控制和钻井液技术水平的要求更加严格。水平井定向过程中托压问题的解决也是我们目前施工中存在且迫切要求解决的一个重要问题。在水平的施工中托压的产生不仅严重影响钻井队的施工进度而且很容易造成压差卡钻，给施工造成重大的经济损失。

【关键词】托压 水平井井眼轨迹控制 泥浆性

1 托压的现象及危害

托压产生在水平井的定向过程中，其在40-90度的定向井段中，托压是由于井眼轨迹和各种阻力的原因使得钻具加压后，钻压传递不到钻头。从综合录井仪器及指重表看看，就是在钻压不断增加的前提下，钻头的位置不变、泵压不升高、不憋泵，在钻压继续增加的时可能会突然憋泵。水平井托压一方面影响正常的定向施工，另一方面操作不当易产生卡钻。

2 原因分析

2.1 井眼轨迹差

定向中的托压与施工的井眼轨迹有很大的关系，在实际施工中水平井都会因为地层或施工的原因造成井眼轨迹偏离设计或者油层走向，这时就需要进行滑动钻进，尤其水平井水平段会因为偏离油层进行多次调整，从而造成井眼轨迹不好。由于钻具刚性的问题在加压时钻具的某一点会支撑在井壁上，此时往往会出现托压现象。水平井的井眼轨迹与造斜率有一定的关系，造斜率越小井眼轨迹就越平滑施工中产生托压的现象就少。

2.2 井眼不干净，有岩屑床的存在

造成定向过程中托压的另一个原因是井眼不干净，下井壁有岩屑床的存在。

造成井眼不干净的原因主要有以下几点：

（1）泥浆的本身流变性能不好，不能满足携带岩屑的需求；

（2）泥浆泵排量不能满足要求使得钻井液在井眼中的上返速度达不到要求；

（3）在钻进的过程中长时间或长的井段不进行短起下作业，是造成井壁不干净岩屑不能及时被清除；

（4）指地面的净化设备差，即地面净化设备对被泥浆携带的有害固相、岩屑等清除能力差，使得有害固相又重新进入井内。

（5）对于水平井来说45-90度本身存在一个岩屑携带困难。在定向的过程中钻具与井壁是滑动摩擦，岩屑床的存在使得其间的滑动摩擦力增大，从而造成定向过程中托压。

2.3 泥饼虚厚、泥浆的摩阻系数大

在水平井的施工中与井眼净化等有关系以外与泥浆的摩擦阻力系数有很大的关系，摩阻系数越小钻具下滑的阻力也就越小，反之越大即易产生托压现象。

泥浆由于固相含量等原因造成泥饼虚厚时也易产生定向过程中托压，泥饼越虚厚与钻具的接触面积越大，易造成粘卡，泥饼需厚造成的钻具托压的现象与井眼轨迹不好造成的现象有所不同，由于泥饼需厚造成的托压在加大的压力后，有时会突然憋泵，很多水平井在定向中由于托压后加压不当造成粘卡。例如2012年施工的黑H平27井由于井斜方位偏离设计进行滑动钻进，由于托压，工程施工不当造成卡钻，泡解卡剂无效，造成埋LWD的严重后果。

3 解决措施

3.1 加强井眼轨迹的控制、改变钻具结构

井眼轨迹差造成的托压，解决措施主要是工程加强井眼轨迹的控制。控制井眼轨迹避免井斜方位偏离设计进行滑动钻进。针对井眼轨迹不好的情况产生的托压现象，最有效的解决措施是简化钻具结构，减少钻挺的数量，增加加重钻杆的数量，从而降低钻具的刚性，减少钻具与泥饼的接触面积防止托压和粘卡。在45度以后采用倒装钻具：钻头+马达+LWD+钻杆+加重钻杆，整个钻具结构中不含钻挺，钻具中直径大的仪器马达+MWD+LWD加起来18米，这样的钻具结构钢性不强。狗腿度的严重程度对托压的影响至关重要。

通过以下方法控制狗腿度：

选用具有动态井斜的MWD和LWD，实时监测井斜，方位的变化趋势，在必要时多开转盘；

对于已经产生较大狗腿度的井段进行多次划眼作业，保证井眼扩大率，预防键槽的出现；

在水平段的控制中，加密测点，采用“勤定，少定”的原则对井斜进行控制。在井斜控制井段保证工具面在合理的位置，减少在水平段的扭方位作业，保证井眼轨迹的平滑；

3.2 加强净化

加强净化包括井眼的净化和地面泥浆通过地面固控设备的净化。

3.2.1 加强泥浆的携砂性能

水平井岩屑被研磨的较细，这给井眼净化都带来一定的难度。不同的井眼钻进时排量的要求是，对于ф215.9井段实际钻进时，上返速度1-1.5m/s，井段要求排量在泵压许可条件下，尽量开大，使之大于1.5m3/min。

另外根据井下返砂情况调整泥浆的流变参数，对于低固相聚合物钻井液来说泥浆的动塑比要求控制在0.42-0.50之间，对岩屑的携带效果较好，在泥浆粘切方面，大井斜井段粘度控制在48s以上，高的粘切有利于防止钻屑的垂直沉降。在每次长起作业后，采用高粘度泥浆进行洗井作业，彻底的对井眼进行净化

3.2.2 加强固控设备的使用

泥浆中有害固相、劣质般土等含量过高易造成泥饼需厚。所以使用好离心机、震动筛加强有害固相的清除是加强泥浆净化的关键。

3.2.3 加强短起下作业破坏井壁岩屑床

在施工中我们主要是控制好泥浆的流型以外要定期（150-200米）进行一次短起下作业，用物理的方式清除井壁上的岩屑，破坏井壁上形成的岩屑床。坚持接单根划眼，每个单根钻进完后进行多次划眼作业，破坏岩屑床的形成保证井眼清洁，确保下部施工的顺利进行。

3.3 加强泥浆的性，改善泥饼质量

加强泥浆性方面，具体做法是，首先是加强剂的加量；其次是剂之间的配合使用。

参考文献

[1] 杜仕强.定向井.水平井摩阻和钻压的理论分析与研究.中国石油和化工标准与质量，2012

作者简介

米飞，男，1984年10月生，2007年毕业于西南石油大学石油工程专业，钻井工艺工程师，现从事水平井井眼轨迹控制现场施工和室内研究工作。