钻井过程中摩阻监测
超深水钻井节流管线摩阻影响及应对方法分析
52无论是陆地钻井还是深水钻井,井控的原则是一致的。
然而,在不同的环境进行井控时,不同的条件可能会限制井控的一些操作[1]。
超深水井,水下井口和水下防喷器组安装在水深超1500m 的深海海底,如南海荔湾某井水深超2600m,因此节流管线长,加之管线内径小,通常内径不超过101.6mm,液体在节流管线内部流动时,管壁摩阻大[2]。
当超深水井发生溢流井涌需要进行压井循环时,在节流管线上会产生很大的摩阻,导致环空压力和井底压力增加,如处理不当会造成压漏地层甚至恶化复杂情况的后果[3],尤其是在窄压力窗口地层进行作业时。
1 节流管汇摩阻分析准确分析及求取节流管线摩阻是超深水井控压井成功的关键一环,也是超深水井控区别浅水和陆地井控的核心因素之一。
1.1 节流管线摩阻的产生任何流体在管内流动都要损失部分能量,其引起的原因有:流体粘度引起的内部摩擦;由于管壁粗糙引起的外部摩擦。
超深水井井控压井过程中,井筒中钻井液或压井液通过节流管线返出,从而在管线内部产生了向下的摩阻,如图1所示,这个摩阻通过井内液体传递到井底,给井底增加了额外压力[4]。
超深水井需考虑节流管汇摩阻的原因有三个方面:一是超深水井水深增加,相同地层深度情况下,上覆岩层相比陆地和浅水井薄,上覆岩层压力小,从而导致地层破裂强度低,井控压力循环时额外增加的节流管线摩阻容易导致压裂薄弱地层;二是节流管汇长、内径小,液体在管线内部流动时摩阻与管线长度成正比、与管线内径成反比;三是超深水井水深增加后海底温度低,通常只有1~3℃,钻井液在低温条件下粘度增加、流动性变差,也会导致摩阻增加。
图1 压井时节流管线摩阻示意图超深水钻井节流管线摩阻影响及应对方法分析张冠洪 严德中海石油(中国)有限公司深圳分公司 广东 深圳 518054摘要:超深水井由于较长的节流管线,当井控压井循环钻井液时产生的摩阻将极大的超过常规水深井。
本文分析了超深水井中节流管线摩阻产生的原因,提出了求取的时机和方法;首次将超深水井中的节流管线摩阻与井身结构设计相结合,论述了其对超深水井钻井设计、作业产生的影响,提出了相应的应对方法。
摩阻分析在翻156-平158井的应用
监 预 钻 井 过 程 中, 常 钻 柱 与 井 壁 间存 在 着 压 防止 钻 柱 屈 曲 ; 测 附加 阻 力 , 防 摩 阻分 析 计 算 附 力I 力 , 通 I : 阻 对压 差 粘卡 趋 粘 卡 或 压 差 卡 钻 及 防 止 岩屑 成 床 . 保 势 作 出预 报 的 最 好 时 机 。 为 接 触 压 力 , 钻 柱 运 动 时 ,由于摩 擦 作 在 通 评 当钻 柱 处 于 运 动状 态 并且 泥 浆 密 用 , 会 在 钻 柱 上 施 加 轴 向 阻 力和 旋 转 证 良好 井况 提供 指 导 ; 过 摩 阻 分析 . 就 保 避免 发 度与地 层 压 力的当量密 度接 近时 , 扭 矩 , 得 轴 向 载 荷 增 加 、 转 扭 矩 增 估 钻柱 安全 强度 , 证钻 具安 全 , 使 旋 由于 附 生钻 具破 坏事 故 。 大 , 其 是 在 大 位 移 水 平 井 钻 井 中,由 尤 加 阻 力 不 包 含 压 差 阻 力 , 此 就 可 以 用来 因 下 面 就 从 这 3 方 面 介 绍 摩 阻 分 析 技 预 测 岩屑 床 存 在 情况 。 个 监测 到 的翻 1 6 - 5 于 其 具 有长 水 平 位 移段 大 井斜 角 及 长 5- 57- T - - 平 18 在 1 9 ~12 m井段 开 转 盘 钻进 5井 62 95 裸 眼 稳 斜 段 的特 点 , 因此存 在 较 大 的 摩 术在在翻16 平18 ̄,井中的应 用情况 1 确 定 合 理 钻压 时 的扭 矩 变化 情况 , 难 发现 . 10 ~ 不 在 73 阻 和 扭 矩 ; 时 , 了保 证 钻 进 作 业 的 此 为 在 1 g m井 深 处 . 用 8 k  ̄ 进 1 1 m井 段扭 矩 较小 . 9 6 使 3 N¥ 压 安 全 , 免 钻 柱 发 生 强 度 破 坏 而 造 成 井 避 73 这说 明该 井段 附加 分 该 下复 杂 事 故 对 钻 柱 进 行 摩 阻估 计 和 计 行 滑 动 钻 进 时 的 摩 阻 分 析 的 结 果 . 析 阻 力 较 小 。由 于 除 井 眼 净 化 状 况 外 , 井 在 7 ~1 0 0 算 从 而 进 行 受 力 分 析 和 强 度 校 核 是 非 结 果表 明, 井 深 9 0 3 m井 段 的 钻 段 其 他 对 扭 矩 有 影 响 的 因 素 基 本 相 同 , 柱 发 生 屈 曲 而  ̄ t要 使 钻 柱 不 屈 曲 的 最 因 此 , 以 断 定 在 10 ~11 m井 段 井 眼 Ll , - 可 7 3 73 常 重要 的 。 在水 平 井 钻 井过 程 中 摩 阻 / 即临 界屈 曲钻压 为 5 k 因此 实 净 化 情 况 相 对 要 好 些 ON 扭 矩 的预 测 和 控 制 往 往 是 成 功 地 钻 井 大钻 压 , 0N 的 关键 和 难 点 所 在 因此 , 阻 分 析 技 际钻压 使 用4 k 比较合 理 。 摩 3 评 估 钻 柱 安 全 强 度 摩 阻 分析 为是 评估 钻 具安 全 性 的直 重 影 响 钻 压 的 传 递 因 此 实 际 效 果 是 , 表 接 手 段 和 依 据 。 翻 16 对 一平 18 柱 安 全 5 钻 5 项 重 要 技 术 它在 水 平 井 的 设 计 ( 括 包 面上 钻压 可能很 大 , 实作 用在钻 头上 的 性 评估 表 明: 安 全施 工参 数 的前 提下. 其 在 钻 井设 备 选 择 、 道 形 式 与 参 数 、 柱 轨 钻 钻 压并 不大 . 于是 实 际钻进 速 度可 能并 不 钻 柱 的 安 全 系 数 大 于 4 实 践 证 也 明 , , 翻 设 计 、 住 下入 设 计 等 ) 施 工 ( 道 控 管 和 轨 16 一平 18 5 井没有发 生钻具 事 故 。 5 制、 井下作 业等 ) 阶段 都 具 有十 分重要 的 快 这是 典型 的欲 速 则不 达 。 2 监 测 附 加 阻 力 摩 阻分 析 是设 计 和考 核 水平 井钻 具 意义。 监 测 附 加 阻 力 的 原 理 是 通 过 实 际 测 组合 安 全 性能 定合 理 施 工参 数 . 报 确 预 本 文 主要就 摩 阻分 析技 术在 翻1 6 ~ 5 量 的大 钩 悬 重 或转 盘 扭 矩 与摩 阻 分析 的 和 辅助 监 测 井 下复 杂 情 况 , 而 保 证 施 从 平 18 的 应 用 情 况 进 行 介 绍 用 以说 明 井 5 计算 结果 相 比较 来 实现 的 二者之 差即为 工安全 的的 有力手 段 。 水平 井, 在 大位 移 摩 阻 分 析在 确 定 钻 井 施 工参 数 、 测 井 监 附加 阻 力 严 格说 来 . 附加 阻 力并 不是 摩 水平 井, 中短 半 径 水 平井 中. 大 力推 广 应 下 复杂 情 况 以及 钻具 安全 情 况等 方 面的 阻 , 附 加 阻 力 当做 摩 阻计 算 分 析 往 往 使 用 摩 阻 分 析 技 术 。 将 应 用与效 果。 术 是 水 平 井 设 计 和 施 工 中所 应 用 的 一 滑 动钻 进 时, 柱 发生 屈 曲后 , 严 钻 将
石油化工技术专业《实验七-高密度钻井液的配制及其泥饼摩擦系数的测定》
实验七高密度钻井液的配制及其泥饼摩擦系数的测定一、实验目的要求1、掌握低密度钻井液ρ=±cm3加重为高密度钻井液ρ=±cm3的方法。
2、掌握泥饼摩擦系数测定仪的原理和使用方法。
二、实验仪器药品泥饼摩擦系数测定仪一套,钻井液常规测试仪器一套,搪瓷量杯,电动搅拌机、天平等,CMC溶液2~5%、FCLS2∶11/5〕、重晶石等。
三、实验原理在钻进高压盐水层或高压油、气、水层时,为防止井下复杂事故的发生,都要适当增加钻井液的密度比重,通常根据需要参加一定量的加重剂来实现。
加重剂必须具备:本身密度大,属于惰性物,不与钻井液中的其它组分发生化学反响;本身强度低,磨损性小,易粉碎又不磨损泵的配件,且含可溶性盐类少。
常用的加重材料有:重晶石,钛铁矿粉、石灰石粉等。
我们这里使用的加重材料是重晶石粉。
它是最常用的一种以硫酸钡为主要成分的天然矿石加工而成,它的磨损性较小,密度较高~cm3,它可用作水基及油基钻井液的加重剂,可使其密度到达cm3以上。
由于加重剂的参加会使钻井液的粘度、切力增加,所以钻井液加重前需要控制固相含量,所需密度愈高,加重前的固相含量应愈低,粘度切力亦应愈低,还应根据钻井液的类型加以调控,加重钻井液时不能太猛,应逐步提高。
四、实验方法及步骤1、搬土原浆的配制在室温下冷水配制比重为左右的原浆,放置十天左右,使其性能根本稳定。
2、基浆的配制用1000ml 搪瓷量杯取已配好的原浆940ml ,在电动搅拌机搅拌下参加40mlFCLS 碱液和2%的CMC 溶液2021总体积1000ml ,搅拌10分钟,测其如下性能,记入附表:漏斗粘度T 、比重γ、Φ600、Φ300、初切τs1〕、终切τs10。
性能测定后,将所有钻井液回收,并准确测量其体积。
假设粘切过大,可再加处理剂调节。
3配制加重钻井液γ浆=15左右:准确计量基浆体积约700ml 左右即可,根据基浆体积按下式计算:浆重浆重基浆重晶石加量V W⨯⨯--=γγγγγ 克γ浆——所配重钻井液密度〔cm 3〕; V 浆——加重前基浆体积mlγ基——加重前基浆密度g/cm3γ重——加重剂密度g/cm 3〔取〕在上面已调整好的一定体积基浆中搅拌参加已称好的重晶石粉,然后搅拌15~30分钟,即得所配的加重钻井液。
水平井钻柱摩阻、摩扭分析
水平井钻柱摩阻、摩扭分析张宗仁一、文献调研与综述在水平井中,由于重力的作用,钻具总是靠着井壁(或套管)的,其接触面积就比直井大很多所产生的摩擦力和扭矩将会大大的增加。
对管柱的摩擦阻力和轴向拉力研究计算,保证钻井管柱(钻柱或则套管,油管)的顺利上提和下放。
如今,国内外已经有很多关于磨阻计算的力学模型,主要分为两大类:一类为柔杆模型,另一类为柔杆加刚性模型。
1.1约翰西克柔杆模型:约翰西克(Johansick)在1983年首次对全井钻柱受力进行了研究,为了研究的方便,在研究过程中.他作了以下几点假设: (1)钻柱与井眼中心线一致; (2)钻柱与井壁连续接触:(3)假设钻柱为一条只有重量而无刚性的柔索; (4)忽略钻柱中剪力的存在:(5)除考虑钻井液的浮力外忽略其他与钻井液有关的因素。
在此假设条件下,建立了微单元力学模型,根据单元的力学平衡,推导出如下的拉力、扭矩计算公式:1222cos [(sin )(sin )]t T W NM NrN T T W αμμθααα∆=±∆==∆+∆+式中:T:钻柱单元下端的轴向拉力,N ; Mt:钻柱扭矩,N.m ;N:钻柱与井壁的接触正压力,N ; W:钻柱在钻井液中的重量,N ; u:钻柱与井壁的摩擦系数; r:钻柱单元半径;a,△a,△θ:平均井斜角,井斜角增量,方位角增量;起钻时取“+”,下钻时取“-”。
1.2二维模型:Maida 等人对拉力、扭矩进行了平面和空间的分析,建立了应用于现场的二维和三维的数学模型。
他建立的二维模型和三维模型如下:111211111**[(1)(sin sin )2(cos cos )]1exp[()](exp[()](Ai Ai B i i B i i BB i i B i i i i i qRF A F C a A a C a A a A a a A a a l l a a μμμμμ-------=+--+-+=-=---i 起钻)下钻)R=式中B μ为摩擦系数,li 计算点井深,FAi 为计算点轴向载荷,C1、C2为符号变量,其取值由表1-1给出:1111()()()()[()][()*()()*()()*()arccos[cos()*sin *sin cos *cos ]24()()(1)1Au B s N N b u b p i i i i i i i i s F q l C l q l dlq l q l q l q l q l q b l q l q p l l l R a a a a C l l μμθθγππ----=±=+===-=-+=-+式中u(l) , b(1) , p(1)分别为计算单元井段切线、副法线和主法线方向向量。
水平井摩阻扭矩分析(第六章)
第六章水平井、大位移井摩阻扭矩分析水平井、大位移井具有长水平位移、大井斜角以及长裸眼稳斜段的特点。
大位移井钻井过程中的摩阻、扭矩的预测和控制是成功地钻成大位移井的关键和难点所在。
开展摩阻、扭矩预测技术研究,在大位移井的设计(包括钻井设备选择、轨道形式与参数、钻柱设计、管柱下入设计等)、施工(轨道控制、井下作业等)阶段都具有十分重要的意义。
第一节摩阻扭矩研究及存在的问题钻井界早就认识到摩阻扭矩预测、分析和减摩技术在大位移井中的重要性。
摩阻问题贯穿从设计到完井和井下作业的全过程,其重要性为:●根据摩阻扭矩分布设计选用钻杆强度和各钻柱组件(钻杆,钻铤和加重钻杆)分布。
●地面装备(顶驱功率和扭矩,起升能力、泵功率和排量压力)需要根据摩阻扭矩预测来选用,并考虑到预测误差需留有足够的富余能力。
●钻井液设计及润滑性要求。
在某一特定地区,使用水基钻井液钻大位移井,其水平位移受摩阻扭矩限制会有一个极限长度。
超过该极限值,靠加减摩剂维持钻井会遇到技术困难,经济效益不佳或风险大。
但是,在一定的可控制的摩阻扭矩范围内,使用水基钻井液具有显著技术经济和环保效益。
●井眼轨迹的设计和轨迹控制技术往往受摩阻扭矩限制。
在当前普遍采用的旋转导向钻具控制轨迹条件下,在扭方位或以较高井眼曲率增降井斜角的井段必须放在滑动态能钻井的深度。
●充分考虑完井、井下作业或修井可行性。
如果在钻井阶段,钻柱可旋转下入或倒划眼起出,那么就需考虑套管或尾管是否需要旋转才能下入、生产油管、连续油管或其它测试管柱能否下入等问题。
从上述分析看出,摩阻、扭矩预测的准确性至关重要,但是提高摩阻扭矩预测精度仍是大位移钻井的一个难点。
1、研究现状国内外学者对定向井、水平井、大位移井的摩阻、扭矩问题进行了大量的研究,建立了对应的力学模型。
1983年,Johansick,首先提出了在定向井中预测钻柱拉力和扭矩的柔索模型,为改进井眼轨迹设计和钻柱设计、现场事故诊断和预测提供了理论依据。
探讨定向井、水平井钻柱摩阻及强度分析
岱( i ’ r ) l 《i )
的方式 , 并利用 数据 库技 术 , 进行 了钻 柱摩 阻 以及 强度 分析 的研究 。 1钻柱 力学 分 析
为建 立定向井 和水平井 的力学模型 体系 , 了解钻柱在 水平井和定 向井在井
计算公式中, D MK ( i ) 为第i 截面沿着钻柱的轴线主要的法线方 向弯矩, = D My
莆 富
展情形下 。 轴 向方 向上 的正应力 , 从理论 研ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 而言在横截 面上分布 均匀 , 实 际的
定 向井在一 定角度上存 在斜角 , 钻柱设 备与定 向井井壁之 间存在较大 的摩 阻, 然 而不 同工作状 况下 的摩 阻的大小 和方 向也不 同 , 在 实 际的钻井 过程 中钻 柱在 井 眼中的摩 擦 阻力以及 扭矩力 也较 大 , 此外 , 定 向井井 眼的弯 曲对相 应钻 柱 的受力 具有 较大 的影响 。 由此 具有 较大 的应力 , 钻柱 的安全 系数 较低 , 由此 , 定 向井 以及 水平井 , 要建立 完善的钻 井和 完井体系 , 还应对 扭矩 、 阻力值 以及强 度 的计算 , 由此对钻 柱 的合理设 计尤 其必要 。 通 过对 三维弯 曲井 眼钻柱受 力模
外液引发压力造成的环向的正应力。 通过等效应力以及钻柱许用应力的比较,
从而 明 确 了作 用 点的 强度 , 井 壁截 面 上 沿着 井 壁厚 方 向对 不 同作 用 力点 的 Mi 骶簿 效 应力都 不 同, 程序 中通过将 钻柱均分 十等 , 并计 算出各 分点 的等效应 力, 并将最 大值 作为 截 面的最 大Mi 骶 等 效 应力 。 3水平 并● 阻和 钻压 水 平多分支 井的钻柱 设计优 化的关 键在于底 部钻具 组合 ( BH A) 的组 成构 成以及造 斜能力 , 在能有 效控制井 眼轨迹 的基础上 , 降 低水平井 的摩 阻和扭矩 , 尽可 能减少水平 井下钻柱将 导致 的疲 劳失效 等。 随着具体 的钻压施工 中水 平段 的持 续延 长 , 同时 由于 地质 导向 的作用 , 水平 井井 眼的全 角变化 率将 由于 人为 作用变 大 , 致 使钻压过 程 中的摩阻和扭 矩不稳定 , 具有 较大的变 化 , 从而在 很大 程度 上增 加了钻 具失效 的风 险。 尤 其是侧 钻水 平井 的分支 体系 中 , 高 曲率 井段 的存在 导致 了钻柱 与水平 井井 壁之 间接触 正压 力 与摩擦 阻力 都在很 大范 围 内
钻柱在水平分支井段中的摩阻力分析
图 1 两分支水平分支井三维立体示意 图
21 0 0年 4月 2 7日收到
国家科技重大专项 (08 X 5 2 - 6 资助 20 Z 00 10 ) 0
图 2 水 平 分 支 井 段 中钻 柱 微 元 分 析
第一作 者简介 : 闫 铁 (9 7 ) 男 , 15 一 , 教授 , 究方 向: 研 石油钻 井工 艺技术 , — a :at q ie u c 。 E m i yn@dp.d .n l
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长度 重量 相 同的井段 作 为一个 单元 _ 。设 共分 为 Ⅳ 4 ]
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个单 元 。Ⅳ +1个 节 点 , i 单 元 的井 段 长 度 为 第 个 ~ = ̄ — e /
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由于水平 分 支 方 位 变 化 率 和 摩 擦 系 数 随井 深 而 变化 , 钻 柱 的 单 位 长 度 重 量 也 随 井 深 而 变 化 , 且
所 以将水 平分 支方 位 变 化 率 、 摩擦 系数 和 钻 柱单 位
Fi l= +
其 中 为重力 方 向单 位矢 量 ; 为井 眼轨 迹 主法 线
方 向单位 矢量 ; 为井 眼轨迹 副 法线 方 向单位 矢 量 ; e 为井 眼轨迹轴 线切 向单 位矢量 ; 为单 位 长度 钻
水平井、定向井摩阻钻压计算与确定
臻 ( ) 。
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计算公式中, D Mx ( i ) 为第缄 面沿着钻柱的轴线主要的法线方向弯矩, D My ( i ) 为第i 截面沿着钻柱轴线副法线方 向弯矩, I z ( i ) 为第i 横截面惯性矩 , H( r ) 则为 作用应力点到中性轴之间的距离。  ̄L a me 公式可计算出钻柱所受到的内液和
擦 反力 的计 算 公式 :
0、 =
QT ;f f , ^ G 心×g 3
上 述公 式 中 , 6是 井壁接 触面 中心 处 与井壁 初始 位置 相对 应 的法 向沉 陷 量, I G是井壁摩擦 系数 , Q N与 6具有相 反 的方 向 , 而 与 r 贝 U 相 互垂 直 , G 的数 值可 通过 下列 计算 公式 得 出 :
圆杆, 钻柱为小的变形弹性体, 定向井和水平井井眼的横截面的初始状况为圆 形。 钻头所受到的弯矩系数为零。 钻柱以及定向井井壁接触看做弹性接触。 同时
不 考虑摩 擦力 的接触 面形状 的 影响 。 钻柱在 进入 了弯 曲阶段 接触 井壁下 侧 时 ,
弯曲段的井率与井眼具有同样的曲率 , 同时应通过建立三位坐标体系明确定向
尽 可能减少 水平井 下钻柱将导 致 的疲 劳失效 等。 随着 具体 的钻压施工 中水平 段 的持续 延长 , 同时由于地 质导 向的作 用 , 水平 井井 眼的全 角变化 率将 由于 人为
定向井中的钻柱与井壁产生接触时 , 在理论上可认为是弹性的, 首先可按 照赫兹问题计算井壁接触面上的正反力, 而后将所得的数值乘上摩擦系数值 , 由此得出了摩擦反力。 根据实际的理论可得出, Q N和Q T 也就是正正压力和摩
度的计算, 由此对钻柱的合理设计尤其必要。 通过对三维弯曲井眼钻柱受力模
水平井摩阻扭矩分析
水平井摩阻扭矩分析水平井是石油勘探和生产中常见的一种井型。
在水平井钻井过程中,由于地层构造以及钻井液的循环等原因,会产生一定的摩阻力,并且这种摩阻力会转化为扭矩,影响到钻头的旋转。
因此,对水平井摩阻扭矩进行分析和计算是非常重要的,可以为钻井过程中的操作提供指导,减小钻井事故的发生。
水平井钻进时的摩阻主要由以下几个方面造成:1.钻井液循环。
在水平井的钻井过程中,为了保证井下的稳定和冷却钻头,需要通过钻柱将泥浆或钻井液从地表泵送到井底。
这个过程中,液体在钻杆与井壁之间形成一层薄薄的膜层,称为液膜。
膜层与井壁之间存在一定的摩擦力,这就是液膜摩阻。
液膜摩阻是钻井摩阻的主要组成部分,一般占总摩阻的60%~70%。
2.钻杆与套管之间的摩擦。
钻杆与套管之间存在一定的摩擦力,这是由于钻杆运动时与套管相互接触而产生的。
摩擦力在摩阻中占一定比例,通常占总摩阻的10%~30%。
3.钻头与地层岩石之间的摩擦。
钻头在钻进地层时与岩石相互接触,存在一定的摩擦力。
地层岩石的硬度、压力、含水量等因素都会影响钻头与岩石之间的摩擦力。
钻头与地层岩石之间的摩擦力通常占总摩阻的10%~20%。
针对水平井的摩阻扭矩分析,可以采用以下步骤:1.计算液膜摩阻。
根据液膜摩阻的公式,可以通过测量钻井液的性质(如粘度、密度等),计算出单位长度钻柱(包括钻杆和套管)的摩阻力。
液膜摩阻力可以通过摩擦系数和单位长度液膜面积之积来计算。
2.计算钻杆与套管粘滞摩擦。
钻杆与套管之间的粘滞摩擦与液膜摩阻力有关,可以通过摩擦系数和单位长度液膜面积之积来计算。
3.计算钻头与地层岩石摩擦。
钻头与地层岩石之间的摩擦力主要取决于地层岩石的性质。
可以通过实验或者根据已有的钻井经验,估算出钻头与地层岩石之间的摩擦力。
摩擦力可以通过摩擦系数和钻头面积来计算。
4.综合计算摩阻扭矩。
将①、②、③步骤计算得到的摩阻力分别乘以对应的臂长,得到钻井液摩阻扭矩、钻杆与套管粘滞摩阻扭矩和钻头与地层岩石摩阻扭矩。
国内大位移井轨迹控制中降低摩阻技术现状及应用分析
水 力加 压 器是 用 于 克服 钻井 作 业过 程 中的摩 阻 比 较 先进 的工具 之一 , 其 主要结 构 包括 : 伸 缩 接头 , 一级 、 二 级 和三 级 活塞 , 缸筒 , 上接 头 等部 件组 成 。水 力 加压 器 借 助 高压 钻 井 液 作 用 于 活 塞 上 、 下 端 面 上 的压 差 来
虽然大位移井对油气 田开发具 有巨大的优势 , 但 是在作业 过程中同样也存在诸多 困难 , 制 约着大位移 井 技 术 的 发展 。其 中 , 一 个 比较 突 出 的 问题 就 是 定 向 作业过程中 , 在滑 动 钻进 的状 态 下 , 钻 具 管柱 与井 壁 之
间接 触 产 生较 大 的摩 阻 , 制 约 了轨 迹 控 制 的效 果 和 钻 井 效 率 。钻 进 过程 中 , 钻 具摩 阻 的影 响因 素有 很 多 , 其 中包 括 : 钻 具组 合 、 井 洁 状
收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 1 — 3 1 修 回 日期 : 2 0 1 3 — 0 2 — 1 7
产生压力 , 并通过伸缩杆传递给钻头 , 连续不断地使活 塞 和钻头 向下 移动 形成 机械 进 尺 ] 。
水力 加 压器 直 接将 循 环泵 所 提供 的液压 能 转换 为
机械能 , 改 变 钻 井施 工 由钻 柱 自身 所受 重力 产 生 钻 压
的模式 , 使钻进过程 中施加 的钻压更加平稳 减小钻压 引起 的振 动 。
作者简 介 : 祝靖( 1 9 8 6 一 ) , 男( 汉族 ) , 山东东 营人 , 助理工程师 , 现从事定 向井技术服务和钻井工艺科研工作 。
中 图分类 号 : T E 2 4 2 文献标 识 码 : A 文章 编号 : 1 0 0 4 — 5 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 1 0 — 0 0 5 1 — 0 4 大位 移 井 ( E x t e n d e d R e a c h Dr i l l i n g ) 在 国际上 的定
井眼清洁和ECD控制方法
井眼清洁和ECD控制方法1. 下钻过程中,每30柱灌浆并间断循环,剪切泥浆。
2. 下钻到底后,逐步提高排量和转速到设计值,循环直到ECD值到正常值。
3. 开始时低速钻进,直到ECD值正常。
4. 控制活动钻具的速度,避免产生激动或抽吸压力。
缓慢开泵和停泵。
泥浆返出井口后再活动钻具或转动钻具。
禁止快速活动钻具和停止活动钻具。
改变上提、下放方式之前需要有缓冲时间。
钻具开始转动后,注意观察岩屑返出和ECD的情况。
5. 监测扭阻,摩阻,泵压,岩屑及ECD的情况。
6. 监测出口泥浆和进口泥浆的性能变化。
7. 优化钻井速度以清洗井眼,钻速不要超过钻井设备清洁井眼的实际能力。
8. 每次接立柱前,至少要划眼/倒划眼一个单根。
9. 测斜时,至少提离井底一个单根以防卡钻。
采用软开泵方式测斜。
10. 根据需要,采用轻/重泥浆洗井。
11. 采用洗井液洗井时不要停泵,直到洗井液全部返出地面。
12. 井眼清洁标准:循环至振动筛没有岩屑后,再泵入轻/重泥浆洗井,如果没有增加岩屑量,则认为井眼已经清洗干净。
13. 起钻/下钻循环。
每循环一个Bottom-Up将钻具起出一柱,最多起5柱。
下钻循环时每循环一个Bottom-Up下钻一柱,直到下到井底。
14. 对ERD井或存在抽吸现象的井,采用开泵起钻的方式起钻,排量为正常钻进的50-70%左右。
15. 如果必须倒划眼起钻,参数为正常钻进的50-70%左右,同时观察ECD和井眼清洁情况。
16. 如果井眼缩径或井眼被沉砂堵塞,下钻至少2柱,循环干净后再起钻。
17. 如果需要停止起下钻来维修设备,则将钻具座于卡瓦,保持钻具旋转并保持循环。
钻井作业和钻井参数对ECD的影响控制ECD软开泵方法采用软开泵方法可以有效控制ECD瞬时波动可能带来的危害。
具体的要求就是要求开泵尽量的平稳,不要一下达到最大,又一下达到最小,采用逐步增加排量的方式,在一定的时间间隔内将排量开到需要的值。
对于开始旋转钻具时也是同样的要求,不能一下子开到最大,应逐步将转速提高到需要的值。
水平井钻井摩阻影响因素分析
158钻井摩阻主要指的是钻井作业过程中钻具受到的摩擦阻力,摩阻主要由两部分构成,分别是轴向上的摩擦阻力以及轴向上的扭矩,在进行水平井钻井作业的过程中,工作人员首先需要对钻井摩阻进行全面的分析,以此制定完善的减摩方案,以便为后期的施工作业提供指导方案[1]。
对于水平井钻井作业而言,在水平段以及造斜段内,钻具受到了多种力的影响,例如轴向压力、扭矩以及扭曲扭矩等,其中,井壁对管柱所造成的轴向阻力以及反扭矩可以称为钻井作业的摩阻。
为了可以提高水平井钻井作业的效率,本次研究主要对水平井钻井作业的摩阻影响因素进行了全面分析。
1 钻井参数因素影响钻井摩阻1.1 钻压因素在对水平井进行钻井作业的过程中,在水平段内,非常容易出现摩阻较大且钻压不足的问题,如果可以对钻压进行适当的控制,此时摩阻会得到一定程度的降低,钻井的速度也会加快。
由此可见,钻压会对水平井钻井作业的摩阻产生相对较为严重的影响。
钻压的影响主要表现在随着钻压的逐渐增加,钻具与井壁之间的接触点位置会重新排布,各个接触点位置处所受到的力也会受到严重的变化,根据钻井作业的经验可以知道,钻压与摩阻之间将会呈现出正比例的关系,这主要是随着钻压的逐渐增加,钻具会出现严重的变形问题,钻具会压迫井壁,井壁与钻具之间的接触力增加,进而造成钻井作业的摩阻增加[2]。
1.2 转速因素一般情况下,转速对摩阻产生的影响要小于钻压对摩阻产生的影响,当刚性的物质与粘性的物质产生接触作用时,两者之间的粘滞力与两者的接触时间相关,与两者之间产生相对运动的频率也具有一定的联系。
在水平井钻井作业的过程中,钻具与井壁之间的力可以归结为黏滞力,如果黏滞力增加,则钻具转动过程中受到的扭矩作用增加,但是,如果钻具的转动速度加快,则钻具与井壁之间产生相对运动的频率就会增加,此时的黏滞力将降低,此时钻具受到的扭矩作用将会降低,在进行钻井作业的过程中出现的粘滞力卡钻问题就是由于该种原因所引起,因此,在进行水平井钻井作业的过程中可能通过适当提高转速的方式防止出现黏滞力卡钻问题。
长庆致密气田超长水平段钻井降摩减阻技术
文章编号:1000 − 7393(2022)06 − 0671 − 07 DOI: 10.13639/j.odpt.2022.06.002长庆致密气田超长水平段钻井降摩减阻技术张勤 倪华峰 王清臣中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司引用格式:张勤,倪华峰,王清臣. 长庆致密气田超长水平段钻井降摩减阻技术[J ]. 石油钻采工艺,2022,44(6):671-677.摘要:为了保护生态环境,提高单井产量,长庆气田部署了多口水平段超过3 000 m 的井。
针对超长水平段井裸眼段长,存在井下摩阻大、扭矩大的问题,选取了S135钢级钻柱和清砂钻杆减阻工具,采用旋转导向井眼轨迹控制技术,优化了钻进参数:最佳钻井液环空返速为1.20~1.30 m/s 、最低钻柱转速为60 r/min ,选用氯化钾、石灰石和高性能润滑剂提高钻井液及其所形成滤饼的润滑性,控制钻井液有害固相含量,其动塑比提高至0.5 Pa/(mPa · s),最终形成了一套长庆致密气田超长水平段降摩减阻技术。
将该技术应用于水平段长度为5 256 m 的靖51-X 井,其水平段平均全角变化率为0.74 (°)/30 m ,钻井液固相含量最高为16%,完钻后最大起钻摩阻为380 kN ,下钻最大摩阻为280 kN 。
实践表明在超长水平段应用该技术具有良好的降摩减阻效果。
关键词:长庆致密气田;超长水平段;钻井;降摩减阻;钻柱强度;井眼轨迹控制;钻井液性能中图分类号:TE242 文献标识码: ADrag reduction technology for ultra-long horizontal drillingin the Changqing tight gas reservoirZHANG Qin, NI Huafeng, WANG QingchenChangqing Drilling Company , CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co., Ltd., Xi’an 710018, Shaanxi , ChinaCitation: ZHANG Qin, NI Huafeng, WANG Qingchen. Drag reduction technology for ultra-long horizontal drilling in the Changqing tight gas reservoir [J ]. Oil Drilling & Production Technology, 2022, 44(6): 671-677.Abstract: For the purposes of protecting the ecological environment and increasing single-well production, the Changqing gas field deploys multiple wells with horizontal wells exceeding 3 000 m. Given the ultra-long horizontal openhole well and the excessive drag and torque, the S135-steel grade drill string and the cutting-removal drillpipe drag reduction tool were adopted; the rotary steerable system was used for trajectory control; the drilling parameters were optimized. Specifically, the optimal annular circulation rate of drilling fluids is 1.20–1.30 m/s; the minimum drill string rotation speed is 60 r/min; the potassium chlorite, limestone and high-performance lubricant are used to improve the lubricant performance of drilling fluids and formed mud cake, control the content of unwanted solids in drilling fluids, and raise the ratio of yield point to plastic viscosity to 0.5Pa/(mPa ·s). The above measures jointly form the drag reduction technology for ultra-long horizontal wells in the Changqing tight gas field. It has been applied to Well Jing 51-X with a 5 256 m long horizontal well. The average dogleg severity of the horizontal well was 0.74 (°)/30 m; the maximum solid content of drilling fluids was 16%; the maximum drag of tripping out after completion of drilling is 380 kN; the maximum drag of tripping in was 280 kN. Such an application to ultra-long horizontal drilling demonstrates the excellent drag reduction performance of the presented technology.Key words: Changqing tight gas field; ultra-long horizontal well; drilling; drag reduction; drill string strength; well trajectory control; drilling fluid performance基金项目: 中国石油天然气集团有限公司科研项目“恶性井漏防治技术与高性能水基钻井液现场试验”(编号:2020F-45);川庆钻探工程有限公司顶层设计科研项目“长庆致密油气超长水平段水基钻井液技术研究与试验”(编号:CQ2021B-42-Z2-3)。
探讨钻井液摩阻系数对测井施工的影响
探讨钻井液摩阻系数对测井施工的影响彭宁,汪涛,宋竞松,贾思航,何应生中国石油华北油田公司技术监督检验处(河北任丘062550)摘要针对冀中地区测井施工遇阻卡严重的现象,选取了2018年发生遇阻卡的156口井测井前钻井液样品摩阻系数测定结果的研究分析表明,当摩阻系数小于等于0.10时发生轻微遇阻卡或测井施工顺利,摩阻系数0.10~0.14时会发生中等遇阻卡,摩阻系数大于0.14时会发生严重遇阻卡。
为了减少测井遇阻卡,建议摩阻系数应保持在0.05~0.10,保持较低的摩阻控制,在测井前的通井过程中必须加入塑料小球和低荧光润滑剂RH8501改善井眼润滑性能,保证测井施工顺利完成。
关键词钻井液;摩阻系数;测井;遇阻卡;冀中Abstract In view of the serious blockage in logging operation in central Hebei Province,the friction coefficient measurement results of drilling fluid samples before logging in 156wells which encountered blockage in 2018were analyzed,and it is shown that slight block⁃age or smooth operation occurs when the friction coefficient is less than 0.10,moderate blockage occurs when the friction coefficient is between 0.10and 0.14,and severe blockage occurs when the friction coefficient is greater than 0.14.In order to reduce logging block⁃age,it is suggested that the friction coefficient should be kept between 0.05and 0.10.Plastic pellets and low fluorescence lubricant RH8501must be added in the well drifting process before logging to improve the borehole lubrication performance and ensure the smooth completion of logging operation.Key words drilling fluid;friction coefficient;logging;blocking;central Hebei Province作者简介:彭宁(1967-),男,高级工程师,现在主要从事现场监督管理工作。
水平井管柱摩阻影响因素与对策分析
RESOURCES WESTERN RESOURCES2019年第六期资源综合随着致密砂岩油气、页岩油、页岩气、煤层气等非常规油气探勘开发的发展,水平井施工数量持续增长、水平段长度不断增加,与此同时,管柱的摩阻扭矩也成为制约水平井技术发展的关键问题之一。
管柱摩阻是指管柱与井壁之间的摩擦阻力,主要包括钻柱的轴向摩擦阻力及周向摩擦扭矩。
1.摩阻对水平井施工的影响随着水平井造斜段井斜的增大,井内钻具开始贴紧井壁,使得井眼内钻具的摩阻和扭矩非常之大,严重影响井下安全、钻井时效与钻井成本。
在常规螺杆施工的水平井中,摩阻对水平井钻进施工的影响主要有:(1)钻井摩阻大,容易出现黏滑、卡钻等现象,大幅增加循环及划眼倒划眼时效;(2)定向钻进工况下,钻压传递效率低,降低钻速,严重影响钻井速度和井轨迹控制;(3)复合钻进时摩阻扭矩过大,容易加剧钻具疲劳损伤;(4)影响钻具使用寿命并增加井下复杂情况的几率;(5)严重的托压现象甚至可以制约水平段的延伸等。
此外,摩阻过大也将导致完井作业时套管难以顺利下入,下套管主要依靠套管自重推着管柱下入设计井深,在大斜度井段和水平井段,摩擦阻力增加了下套管的难度,严重时将影响套管顺利下入到设计井深。
2.水平井摩阻影响因素分析钻柱摩阻主要包括轴向摩擦阻力及周向摩擦扭矩,轴向摩擦力的大小取决于摩擦系数和钻具与井眼间的压力,而钻具摩阻扭矩主要取决于摩阻系数、钻具与井眼的压力和钻具的外径。
影响管柱摩阻因素主要包括井眼轨迹、钻井液性能及井眼清洁程度等。
井眼轨迹是控制水平井摩阻扭矩的关键,光滑且狗腿度较小的井眼内钻具的摩阻较小。
实际水平井施工中,有时需增、降井斜造成井斜起伏较大、狗腿度过大,有时还存在扭方位的情况,使得钻井过程中摩阻过大,并且影响后期套管的下入。
增大靶前位移、降低狗腿度可以减小钻具与井壁间压力,但由于斜井段长度随之增大,通过增大靶前位移来降低摩阻效果不显著,而在相同靶前位移情况下,随着造斜率的增大,管柱摩阻和扭矩逐渐增大[1]。
降低水平井摩阻的措施分析
降低水平井摩阻的措施分析作者:黄权来源:《科学与财富》2019年第09期摘要:本文主要通过影响水平井摩阻的各种因素进行分析,提出了钻井参数的优化设计方式,对钻井的井眼轨迹参数的合理设计,钻具组合的优化选择以及对钻井液性能的配合等几种方式来的降低水平井的摩阻,希望能对水平井钻井的现场施工的起到一定的指导意义。
关键词:水平井;摩阻;降摩方法引言随着现代钻井工程的不断发展,定向井以及水平井钻井技术的也取得了较快的发展,尤其是近几年来,大位移、长水平段水平井的钻井施工越来越频繁,但是在水平井的施工过程中因为摩阻的原因使得水平井钻井的施工效率以及钻井施工的质量受到了严重影响,水平井的摩阻问题也引起了钻井工程技术人员的高度关注。
通过对水平井的施工过程中产生摩阻原因,并根据实际情况来合理的采取措施来降低钻井施工的摩阻,从而使水平井钻井施工能够安全进行,并有效提升钻井施工的质量。
1 影响水平井摩阻的因素分析1.1 钻井参数对摩阻的影响在钻井施工过程中钻压以及转速是非常重要的一种施工参数,钻压和转速对水平井施工中的摩阻的大小有很大的影响。
在进行水平井钻井施工的时候,钻压与摩阻之间呈现两者之间是正比关系,因此,在水平井钻井施工过程中经常会遇到钻压越大钻井速度越慢现象。
这主要是因为如果在钻井施工过程中施加的钻压过大,会导致钻柱出现严重的变形,这样钻柱与井壁之间的接触点增加,导致摩阻增加。
转速对水平井施工摩阻的影响相对较小一些,但是,转速对水平井钻井摩阻的影响也不能忽视,这主要是因为如果转速过低就会导致钻头与井壁的接触时间增加,由此产生的摩阻力也越大,这就使导致水平井钻井过程中如果采取滑动钻井得方式由于钻速非常慢,甚至在钻井施工还没有取得进尺的情况下就出现了卡钻或者黏吸等问题[1]。
1.2 井眼狗腿对摩阻的影响井眼狗腿就是通常意义上讲的井眼曲率,在水平井的施工过程中井眼曲率是一个非常重要的施工参数,而井眼曲率数据对水平井施工的摩阻的影响非常大,对于水平井作业现场的井眼轨迹控制实际情况来说,井眼狗腿对水平井摩阻的影响非常明显,这主要是因为水平井井眼狗腿的不断增加,会导致管柱与井壁之间的接触面积增大,从而会导致两者之间产生的反作用力增加,从而使得水平井钻井的摩阻不断升高。
水平井钻井摩阻影响因素分析及减摩技术
水平井钻井摩阻影响因素分析及减摩技术
陈勇;蒋祖军;练章华;肖国益;林铁军
【期刊名称】《石油机械》
【年(卷),期】2013(41)9
【摘要】摩阻问题是制约水平井发展的瓶颈.根据现场资料统计,并结合有限元计算,分析了钻柱的屈曲行为、轨迹控制及钻井液密度对水平井钻井过程中摩阻的影响.分析结果对钻机的能力评价及长水平井轨迹的优化设计及有效控制提供了强有力的分析和评价手段.设计了一种减摩降阻工具,该工具不仅可减少摩阻-扭矩,还能减少套管与接头磨损,防止压差卡钻,可提高机械钻速,特殊设计的导流槽还能提高井眼净化效率,为提高长水平段钻具延伸能力和解决脱压问题提供了有力的技术支撑.【总页数】4页(P29-32)
【作者】陈勇;蒋祖军;练章华;肖国益;林铁军
【作者单位】西南油气田分公司博士后工作站;西南石油大学;西南油气田分公司工程技术研究院;西南石油大学;西南油气田分公司工程技术研究院;西南石油大学【正文语种】中文
【中图分类】TE243
【相关文献】
1.水平井钻井摩阻影响因素分析及减摩技术 [J], 毛文纵
2.陇东油田水平井摩阻分析及降摩阻技术研究与应用 [J], 李俊文;柳伟荣
3.水平井钻井摩阻影响因素分析 [J], 万小勇
4.水平井钻井摩阻影响因素减摩技术探讨 [J], 吕玉斌;董辉
5.水平井钻井摩阻影响因素及减摩技术分析 [J], 吕保山
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钻井过程中摩阻和扭阻监测1.为什么要监测摩阻?➢帮助追踪井下环境和井眼不稳定性问题;➢帮助在接立柱前的循环、循环一周或多周、用高粘/高密度/低粘等泥浆密度清洗井眼、短起下等作业时,判断井眼清洁效果;➢帮助确认岩屑床(和ECD,震动筛上的岩屑返出量一起进行);➢帮助确定扭矩问题,钻井设备的负荷能力以及最大可钻达深度和最大套管可下入深度;➢帮助判断泥浆的润滑性,泥浆比重的效果,泥浆性能的变化;➢帮助确定每口井的裸眼和套管摩擦系数,为丛式井施工建立摩擦系数数据库;➢判断井眼轨迹增/降斜、增/降方位井段对摩阻的影响;➢帮助解决下套管/尾管时遇到的问题;➢帮助优化BHA和套管串,以及是否需要使用降扭矩工具。
2.理论摩阻曲线➢由D&M根据实际井眼尺寸,实际BHA结构,设计轨迹,正确的泥浆性能等参数建立理论上的摩阻曲线。
如果能获得实际井眼测斜数据和实际BHA工具,最好根据这些参数重新绘制;➢理论摩阻曲线应显示起钻,下钻和提离井底时的旋转扭矩;➢确保考虑了套管和裸眼在根据泥浆性能和实际经验确定的摩擦系数;➢非常重要的是,理论曲线中应有一条摩擦系数为0的悬重曲线,这条曲线将用于标定理论曲线。
如果理论曲线是正确的,旋转时的悬重将和理论曲线完全吻合。
➢在理论摩阻表中加入最大悬重曲线,该曲线将用于表明钻具使用或钻井设备极限负荷。
注意:理论摩阻曲线是根据动态摩擦系数来确定的。
监测摩阻时,悬重是在钻具开始运动且旋重稳定后的读数。
3.需要监测的参数总共需要四个参数:➢上提旋重:保持同样的速度,上提钻具至少5-6米。
➢下放旋重:保持同样的速度,下放钻具至少5-6米。
➢旋转悬重:离开井底至少1-2米后,旋转钻具时的悬重。
➢扭矩:离开井底以旋转钻进时的转速旋转钻具时的扭矩。
注意:在进行摩阻测试时,也需要记录开始上提钻具时最大的静态悬重,这一数据将用于确定从静态到动态的悬重是否会超过钻井设备或钻具的极限。
确保任何时候悬重都不要超过钻具或钻井设备的极限负荷。
何时需要监测摩阻?➢ 每次接单根的时候(每柱或每两柱,根据钻井设备的类型确定); ➢ 钻头在套管内,即将钻出套管鞋进入新地层; ➢ 起钻或下钻其间,在套管内,特别是在裸眼内; ➢ 井斜或/和方位有较大幅度的变化; ➢ 短起下前,短起下过程中及短起下后; ➢ 循环后,或泵入清洁井眼的泥浆药品后;➢ 泥浆比重增加或降低,泥浆性能发生变化,泥浆流体特性发生变化后; ➢ 增加减扭矩工具,如泵入润滑剂或使用减扭器前、后; ➢ 完钻后,清洗井眼前、后;➢ 在下套管过程中,每3-5根套管监测一次。
➢在下尾管的过程中,每1-2柱观察一次摩阻的情况。
根据钻井设备的能力,确定是否需要旋转尾管以获取转动悬重。
4,0005,0006,0007,0008,0009,00010,00011,00012,00013,000100125150175200225250275300325Hookloads (klbs)M e a s u r e d D e p t h (f t )摩阻监测方法➢每柱钻进完毕,保持足够的排量和旋转速度活动钻具,确保井眼清洗到位、BHA 所在部位的岩屑基本被清除,井眼畅通(具体的判决标准要根据不同的钻井设备、施工步骤、划眼情况、井眼尺寸、井眼角度、地层特性等来确定)。
➢将钻具提离井底2-3米,以正常钻进时的泥浆排量和旋转速度转动钻具,获取旋转时的悬重。
如果摩阻模拟曲线正确,该悬重应在FF=0的曲线上。
➢将钻具提离井底2-3米,以正常钻进时的泥浆排量和旋转速度转动钻具,获取离开井底旋转时的扭矩。
➢停止旋转钻具,上提钻具体5-6米。
记录最大上提悬重(刚开始上提钻具时的悬重,代表静态上提悬重)和上提拉力稳定后的悬重(动态上提悬重)。
➢下放钻具体5-6米。
记录最小下放重量(刚开始下放钻具时的钻具重量,代表静态下放悬重)和下放拉力稳定后的悬重(动态下放悬重)。
补充事项➢每次以同样的速度活动钻具会使数据更加可信。
➢在收集数据的时候,注意记录指重表/扭矩表在所有环境下的读数,例如上提最大值、稳定值,下放最小值、稳定值等。
➢如果开泵进行上提下放测试,则同一井眼保持同一排量,以防不同的水力对测试结果造成干扰。
➢摩阻测试可以在开泵或关泵的情况下进行:➢开泵测量:可以用于评估可以钻达的最大井深,有助于确认是否需要起钻、循环或划眼等作业。
➢停泵测量:用于评估扩眼、短起等作业的效果,帮助确定井眼是否适合起下钻、下套管/尾管等作业。
也有助于评估套管、尾管可下入的最大深度。
计量罐泥浆高度计量罐泥浆高度也是表明井眼清洗好不好的一个参考,如果从井底的岩屑能有效的返出,那么泥浆计量罐里面的泥浆就会按比例减少。
理论上来说,计量罐反应岩屑量的泥浆体积等于井眼体积减去钻杆体积。
如果计量罐内的反应岩屑量的泥浆体积少于所期望的,那么证明环空有沉砂堆积,如果不采取措施清洗井眼则有可能发生事故。
上提/下放测试上提下放最基本的测试井下摩阻的方法,由上提下放悬重可以确认井眼的清洗情况,由此决定是继续钻进还是需要循环或短起。
如果上提下放的重量变化很大,则需要查找原因,错误的解释往往会导致错误的结论。
上提下放在每个井眼开始钻进之前就要进行,以获取这个井眼的参考数据。
摩阻分析表可以分为三个区间:好,可以接受,坏。
如果实际摩阻在“坏”的区间,证明井眼清洁不好,需要采取措施提高井眼清洗质量。
震动筛上的钻屑钻井产生的钻屑量应等于震动筛上返出的钻屑加上留在泥浆(砂或固相)或井眼中的钻屑。
如果环空中的钻屑含量达到最少,则证明井眼清洗效果好。
钻速越高,产生的钻屑越多,在震动筛上返出的钻屑也就越多。
如果返出的钻屑数量不足,剩下的钻屑就留在井内,达到一定的地步就有可能导致岩屑“雪崩”或卡钻。
降低摩阻的方法➢井身轨迹的优化设计、最优化的润滑泥浆、低摩阻钻杆保护器。
➢确保井眼干净。
高排量,高转速,定期用高粘或轻重组合泥浆洗井等。
➢如果摩阻与钻具的扭曲有关,则要考虑优化钻具组合以降低钻具的扭曲程度。
必要时采用锥型钻具组合。
➢在接近直井的井段采用钻铤、加重钻杆等钻具加压,避免使用钻杆加压时钻具的扭曲,同时帮助推动下部钻具前进以实现马达定向钻进。
➢在某些马达定向的场合可以使用推进器或缓冲接头来传递钻压。
➢清洁井眼,活动钻具,清除岩屑,可以暂时提高马达定向钻进效果。
➢使用超长马达或双级马达可以增加马达的憋泵压降,提高定向钻进效率。
➢定向钻进时也可以利用游车和顶驱的重量来协助加压。
采用这种方法必须特别小心,不要让钻杆过度扭曲。
➢精确控制井身轨迹,避免出现高狗腿。
降低扭阻的方法➢井身轨迹:优化的井身结构是降低扭阻的重要措施。
➢降低套管内的扭阻:使用非旋转钻杆保护器。
这些保护器最好放在钻杆/套管承受负荷最大的位置。
➢降低裸眼段的扭阻:使用在轴承外安装非旋转保护套的接头。
➢增加泥浆的润滑性,提高油/水比。
➢在泥浆中混入玻璃小球。
但是需要连续加入,因为这种小球在地面回收很难。
➢另外可以参考的方法就是加入堵漏材料。
实践表明LCM有降低摩阻的效果。
➢提高钻杆的抗扭能力。
➢使用高抗扭的螺纹脂;据说可提高抗扭27%;➢采用高扭矩的螺纹联接:多级螺纹或多级台肩,可增大扭矩;➢采用高强度钻杆:铝合金、钛合金钻杆等,重量小,强度高;➢实现钻杆接头的应力平衡:高强度钻杆的接头抗扭强度,低于管体;采取增大上扣扭矩,牺牲抗拉强度,增大抗扭强度,使钻杆适应高扭矩的需要。
地面扭矩在钻进/划眼的时候,地面扭矩也可用来判断井眼清洗的情况、钻具振动情况、泥浆润滑剂对扭矩和井下工具工作状态的影响等。
如果地面扭矩异常高,可能会导致钻速慢,井眼清洁不好,超过钻杆扭矩,在钻杆上产生周期性应力等后果。
如果扭矩异常,应采取措施予以解决,防患于未然。
除井眼清洁等井下环境外,钻具转速和钻头产生的扭矩对地面扭矩有很大的影响。
扭矩图和摩阻图是一样的。
图中的理论扭矩曲线是利用计算机模型计算出来的,实际扭矩曲线用于比较实际扭矩和理论值Array之间的差异以便观察统过扭矩的变化趋势发现问题。
和摩阻图一样,钻具的侧向力也用于理论扭矩的计算,但是和摩阻不一样的是,扭矩模拟要比摩阻图复杂一些,因为扭矩受钻具的转速的影响比较大,当钻具的转速发生变化时,钻具因离心力产生的钻具侧向力难以精确预测。
理论扭矩曲线是检测浪费大量能量的井下钻具震动的最好方法,在地面表现为扭矩增加或不规则的变化。
由于钻头扭矩受地层、钻压、钻头转速、钻头类型的影响很大,实际理论模拟比较困难,因此实际测试扭矩时最准确的方法就是采用钻头离开井底、保持正常钻进时的转速时的扭矩。
扭矩图扭矩图可以直观显示泥浆的润滑性对地面扭矩和井下工具运动状态的影响。
由图可以看到,在造斜段和进入稳斜段之初的8000ft处,发生了很高的钻具粘滑现象。
在该深度加入泥浆润滑剂以降低扭矩值,由图可知加入泥浆润滑剂以后,扭矩和钻具粘滑现象得到了较好的改善。
由图可以看出:在整个12.25”井段,钻具的粘滑震动一直保持很低,但是在接下来的1000ft中,扭矩有所增加。
根据地面扭矩来看,泥浆的润滑性对扭矩的控制不算成功,但是它有效的降低了钻具的粘滑震动,有效的保护了钻具免受损坏。
为了进一步降低地面扭矩,需要继续增加泥浆润滑药品并进一步加强井眼清洁。
异常的地面扭矩表明不仅仅只是需要提高泥浆润滑来降低扭矩,同时也要采取其它的措施。
在56度稳斜段,井眼清洁不好致使扭矩升高。
具有代表性的是在40-60度井斜处,当泥浆排量降低导致大量岩屑堆积在井眼低边,井眼清洁困难大。
井下环空压力数据可以用来解释和评估井眼清洗情况。
利用扭矩图评估泥浆的润滑性利用摩阻曲线判断井眼清洁情况在某大位移井中,在使用油基泥浆的情况下,井眼清洁存在问题。
LWD咖玛射线也加到了图中以协助解释井眼的清洁情况和井眼的稳定性。
上提钩载负荷表明井眼清洁问题发生在14500 ft处。
咖玛射线放在图中是为了观察钻遇砂岩的井段和砂岩对井眼清洁的影响。
MWD环空压力数据也显示井眼存在清洁问题,但是是从15000ft开始的。
因为ECD是在垂深的基础上计算出来的,在大井斜井段,ECD测量数据不能迅速反映出堆积在井眼底边的岩屑对井眼清洁带来的影响,相反钩载负荷就要快一些。
这种现象在很多大井斜井段发生过,这也为什么要利用摩阻图作为判断井眼清洁情况的主要原因。
在这口井,如果继续按当前的趋势钻进,井眼清洁问题得不到解决。
问题发生后,控制钻速也不能降低钩载和降低ECD。
需要采取的补救措施就是停止钻进,高速旋转钻具清细井眼,直到岩屑床被完全清除。
岩屑清楚干净后恢复钻进,但需要控制钻速,接立柱前保持一定的循环时间以预防井眼清洁问题的再次发生。
利用摩阻曲线判断井眼清洁问题(例一)下图中,井眼清洁问题发生在11000ft。
井斜叫为67度。