定向井岩屑浓度计算及井眼清洁分析

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井眼清洁工具流场及岩屑运移数值模拟分析

井眼清洁工具流场及岩屑运移数值模拟分析吴欣袁;张恒;王建龙;杨文领;柳鹤【摘要】在大位移井、水平井钻井过程中,常有岩屑运移不畅,形成岩屑床的现象发生,导致摩阻增大、蹩钻等复杂问题,严重时甚至影响钻井安全.本文分析了一种短节式的井眼清洁工具,采用计算流体动力学对其偏心旋转工况下的流场进行模拟,通过特征截面流线图、速度云图等分析了工具对该井段的流场扰动作用机理;通过多相流计算,得出了岩屑颗粒运动情况.分析表明,工具对流场具有导流和搅拌的作用,加速岩屑颗粒运动;随着工具转速增大,工具对流场的扰动作用加大,岩屑颗粒离开模型的最终速度增大,因此颗粒滑落距离增加,有利于岩屑携带.在某油田1603井的现场试验显示,合理安放多个井眼清洁工具后振动筛返屑量明显增加,后两次收集岩屑体积分别是使用前的3.75倍和1.6倍.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2017(036)001【总页数】5页(P73-77)【关键词】井眼清洁;岩屑运移;大位移井;水平井;数值模拟【作者】吴欣袁;张恒;王建龙;杨文领;柳鹤【作者单位】渤海钻探工程技术研究院,天津大港300280;渤海钻探工程技术研究院,天津大港300280;渤海钻探工程技术研究院,天津大港300280;渤海钻探工程技术研究院,天津大港300280;渤海钻探工程技术研究院,天津大港300280【正文语种】中文【中图分类】TE927随着国内外油气田勘探开发的不断深入，大位移井、水平井应用越来越广泛。

井眼中岩屑运移不畅，不断沉积在环空的底边形成越来越厚的岩屑床，导致摩阻增大、蹩钻、卡钻等现象产生，严重时甚至影响钻井安全和钻进效率。

因此，提高井眼清洁效率，防止和清除岩屑床是亟待解决的问题。

目前主要有以下几种提高井眼清洁的方法：加大排量提高环空返速，增加钻杆转速，改善钻井液携岩性能，机械清除岩屑床等。

其中，加大排量受到现场泵功率的限制，而且返速过快会过度冲刷井壁；增加钻杆转速在一定程度上可以提高井眼清洁效率，但会增加钻具风险；改善钻井液性能对携岩能力的提高有限；机械清除法包括短起下和使用井眼清洁工具。

岩屑床问题原因分析及解决措施

四、结论及建议
4、主动定期清除岩屑床的作业是大斜度定向井建井过程中多数情况下的必须作业，却要花费很多时间在起下钻作业上，影响了钻进的效率。
四、结论及建议
5、将若干个EHCDP接于旋转钻进的相对于大斜度井段
(或易形成岩屑床的井段) 的钻具上，实施“融钻进与清除岩
屑床为一体”的作业，不失为良策。
向井底方向滑动,是井眼净化的危险区。
四、结论及建议
2、保持井径规则以及井眼轨迹平滑，避免形成段长且厚的岩屑床,应是大斜度定向井设计和施工中十分关注的课题。
四、结论及建议
3、条件允许时,调整钻井液泵量、改变井眼与钻具的尺寸配合及调整钻井液性能的综合考虑,使大斜度井段环空钻井液呈现紊流状态,是防止岩屑床带来麻烦的关键因素。
一、形成岩屑床的因素
7、其他因素下部钻具外径、井眼规矩以及机泵的最大排量对岩屑床也有很大的影响。
一、形成岩屑床的因素
二、岩屑床可能造成的危害
三、解决的途径及措施
四、结论及建议
二、岩屑床可能造成的危害
1、起钻严重困难由于在40～60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大的阻力，进而引起起钻的严重困难。
二、岩屑床可能造成的危害
2、卡钻一般情况，在有岩屑床的情况下起钻存在困难时，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”：
二、岩屑床可能造成的危害
2、卡钻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

定向钻井技术中的常见问题及对策分析

定向钻井技术中的常见问题及对策分析摘要：定向井钻井工艺技术在很多行业有着不同程度应用，特别是石油行业，应用定向钻井技术可以钻出不同方向与不同倾斜度，有着非常好的灵活性，确保油井得到更大程度开采。

当前要进一步提高定向井施工质量，为挖井工程提供更高水平技术支持，保证工程精确度、提高钻井效率，需要对定向井钻井工艺技术进行全面的、更高程度的优化，在原有基础上进一步发展，实现高效率油气开采。

关键词：定向钻井技术；常见问题；对策1定向钻井技术发展1.1第一代定向钻井技术第一代钻井技术分为被动定向技术和主动定向技术。

被动定向技术：井眼轨迹处于地层的自然挠度中，钻柱屈曲和钻头情况会影响井眼轨迹，但井眼轨迹无法得到精确控制。

主动定向技术：利用一些特殊的设备、工具和技术措施来主动控制井眼轨迹，主要方法是通过改变钻具组合和使用造斜器来改变工具轴与井眼轴的偏离程度。

钻具组合可分为造斜、降斜和刚性钻具组合，通过改变钻具组合可以帮助井眼清洁、减小钻柱阻力、减小狗腿角、节约钻井成本，但这种方法对方位的控制能力不足。

早期的造斜器是一种专用工具，主要用于引导钻头偏离井眼轴线及设定所需方向，造斜器可以控制方位角，解决了钻具组合控制能力不足的问题，但其也有很多缺点：需要多次起下钻、浪费时间、操作复杂、准确度差等。

但在超高温深井钻井，因为井下动力钻具因高温失效时，造斜器仍是一种有效的替代办法。

1.2第二代定向钻井技术第二代定向技术以涡轮钻具、螺杆钻具及测斜仪等工具的发明和使用为代表。

螺杆钻具和涡轮钻具通过钻井液的动能配合其他工具（弯钻杆、弯接头、偏心接头等）来达到改变井眼轨迹的效果。

主要的监测工具是测斜仪。

与第一代定向钻井技术相比，第二代技术的井眼轨迹更为平滑和准确，钻速也大幅度提高。

1.3第三代定向钻井技术第三代定向钻井技术是更为先进的监控和钻进工具发展的结果。

主要特征是随钻测量工具（MWD）的出现，进一步提高了控制的精度，可以随钻进行定向操作。

第6章水平井井眼清洁计算方法

第1节水平井井眼清洁重要性由于大斜度井段、水平井段，岩屑的重力效应及钻杆偏心严重（窄间隙处泥浆流速小甚至有可能为零，失去了悬屑、携屑的能力），岩屑极易在大斜度井段和水平井段形成岩屑沉积床，造成井壁不稳定，形成键槽、沉砂卡钻事故等。

钻速下降，起下钻抽吸压力升高，摩阻、扭矩急剧增加，这些都成为大位移井、水平井钻井的不利因素。

大位移井的井眼清洁不好还会造成以下问题：一是不能将钻压传至钻头；二是不能解释井的方位变化；三是泥浆漏入产层，降低了最终采收率等等。

后侧钻；z英国北海Arbroath油田22/17 T14井由于井眼清洁不好，致使套管提前下入，然后又由于有岩屑床的存在，导致在井深10328ft 处将钻具卡死，侧钻后由于仍然存在井眼清洁不好的问题，因此又在新井眼井深11225ft处再次将钻具卡死；z英国BP公司在Wytch Farm油田所钻4口大位移井都不同程度地出现了与井眼不清洁有关的问题。

井眼清洁影响因素井眼清洁情况现场经验判断方法，主要有：（1）岩屑形状评价（2）岩屑尺寸评价（3）井眼畅通评价（4）岩屑含量评价（1）岩屑形状评价钻井液携砂能力很强时，钻出的岩屑可能很快离开井底并随钻井液返出。

这时，岩屑棱角清晰或比较清晰，磨圆度差，表明井眼清洗良好。

反之，尽管岩屑离开了井底，但岩屑在整个循环过程中处于上升和下沉交替状态，直到将棱角磨掉尺寸磨小之后才逐渐被返出地面。

钻进过程中认真观察每米携出的砂样的磨圆程度。

根据钻井实践提出：磨圆砂样小于20%井眼清洗良好；小于30%井眼清洗中等；30%～50%井眼清洗较差；大于50%则在大斜度井段必定存在较为严重的岩屑床。

（2）岩屑尺寸评价岩屑尺寸随钻头类型、机械钻速和地层胶结程度及岩性而变化。

当钻头类型、机械钻速和地层岩性保持基本不变时，岩屑尺寸大小也可间接表示井眼清洁程度。

钻进过程中返出岩屑除棱角明显外，还能见到已钻过地层的较大岩块时，表明钻井液具有强的携带能力。

大位移井井眼净化的理论与方法

大位移井井眼净化的理论与方法摘要：在大斜度大位移定向井中，岩屑易在井眼中形成岩屑床，导致下钻遇阻、蹩泵甚至卡钻。

本文在分析大井斜大位移井井眼净化程度以及井眼不清洁危害的基础上，对钻井液携岩效果的影响因素和岩屑床的清除办法进行了探讨，提出了将提高钻井液环空返速、改善钻井液性能与机械清除岩屑相结合的方法。

关键词：大斜度大位移；岩屑床；井眼净化；流变性；悬浮能力；概述随着海洋石油勘探开发的需要以及海洋石油平台开采的限制，大井斜、大位移定向井占总钻井工作量的比例也越来越高。

由于该类井井斜大、稳斜段长，造成岩屑携带困难，影响到钻井的正常进行，甚至造成卡钻的井下复杂事故，定向井随着井斜及位移的增大，岩屑的携带也越来越困难，对于大位移井的井眼净化显得尤为重要。

1井眼净化的影响因素影响大井斜大位移定向井钻井液携岩效果的因素有很多，在现场施工中经常遇到的有以下几个方面。

1.1井眼轨迹井斜角是影响钻井液携岩效果的主要因素之一，除直井外，不管使用何种钻井液，都有岩屑床的形成与存在，井斜提供了其形成的条件，岩屑床厚度取决于井斜角的大小；不管是用清水还是具有流变性的流体作钻井液，环空岩屑总浓度、临界流速（可携带岩屑的最低流速）均随井斜角的增大而增大，而在海洋石油调整井的开发中，定向井轨迹中存在扭方位，稳斜段长的特点，这无疑给携岩带来了压力，极易形成岩屑床。

1.2环空返速环空返速也是影响定向井钻井液携岩效果的主要因素之一，其大小直接影响环空岩屑的运移方式、状态和环空岩屑浓度。

在任何井斜角下，无论使用层流还是紊流，提高环空返速，都会使钻井液携岩效果得到改善；但是对于大井斜大位移井来说，环空返速存在一个最佳范围，环空返速过低影响钻井液携岩效果，造成摩阻过大而引起卡钻等井下复杂情况；环空返速过高的同时又存在着压耗增加、钻井泵能力有限和因冲刷井壁而造成井壁失稳、井径扩大和井眼质量不好等负面效应。

在多数情况下，将环空返速保持在0.8～1m/s就可满足携岩的要求，这样既能使泵压保持在合理的范围内，又能够降低钻井液在钻柱内和环空的压力损失，使水力功率得到充分、合理的利用。

定向井岩屑浓度计算及井眼清洁分析

ROP Db
2 2
2
( Dh D p )VT
（2-1）
式中 ROP—机械钻速，m/s； VT—岩屑运移速度，m/s，VT=Va-Vs； Db—钻头直径，m； Dh—井眼直径，m； Dp—钻柱外径，m。岩携运移工程要求环空岩屑浓度小于 5%，岩屑运移效率通常用岩屑运移比 RT 表示：
RT V VT 1 s Va Va
参考文献
[1] 李克向. 国外大位移井钻井技术. 石油工业出版社. 1998 [2] 陈庭根，管志川，刘希圣．钻井工程理论与技术．石油大学出版社，2000：174-177 [3] 郭学增. 最优化钻井理论基础与计算. 石油工业出版社，1987 [4] Clark, R. K., and K. L. Bickham. A Mechanistic Model for Cuttings Transport. SPE 28306, 1994 [5] Sanchez, R. et al. The Effect of Drillpipe Rotation on Hole Cleaning During Directional Well Drilling. SPE 37626, 1997
摘要：井眼清洁情况是影响定向井施工的关键因素之一，岩屑携带能力不足会导致岩屑床形成，严重
时甚至会造成卡钻，导致复杂的钻井事故，因此井眼清洗分析计算必须受到重视，它保证施工安全的基础。本文详细介绍了岩屑传输机理，给出了环空岩屑浓度相关计算方法，归纳了环空最小返速计算步骤，对影响定向井井眼清洁的相关参数进行了详细分析，有助于加深现场技术人员对井眼清洁相关知识的理解，为现场工作提供帮助。
Crpm—钻柱转速修正系数，Crpm = (600 - RPM) / 600。 η a 为钻井液表观粘度，常用钻井液流变模式的表观粘度计算公式如下：宾汉模式： a

浅谈定向井施工常见问题及解决措施

工程与施工浅谈定向井施工常见问题及解决措施王进喆（大庆钻探工程公司钻井三公司，黑龙江大庆163412）摘要：近些年定向钻井技术已经取得了不错的成就，但是在现代勘探开发不断深化的形式下，定向钻井技术在实际的应用过程中也出现了一些问题，这对石油勘探开发造成了一定的影响。

因此，定向井钻井已经成为各个油田应用最为普遍的钻井技术，但是在定向井的钻井施工中还存在一些问题，只有根据存在的问题制定解决措施，才能有效提高定向井施工效率。

关键词:定向井施工；存在问题；解决措施1石油定向钻井技术存在问题分析1.1定向仪器的问题在定向钻井施工过程中定向仪器是一种非常重要的设备，在定向钻井中起到了十分重要的作用，定向仪器一旦出现误差就会导致测量准确性出现偏差，这样不仅会造成定向钻井发生安全事故，甚至会造成定向钻井失败，使得钻井施工不能达到实际的目标。

1.2定向井问题1.2.1定向井轨迹控制定向钻井技术在具体实施过程中轨迹控制是最为重要的一个环节，轨迹控制就是进行定向钻井施工过程中严格的按照井眼轨迹的设计方案进行施工控制的一种技术，轨迹控制是一种综合性比较强的技术，在定向钻井的整个施工过程中都必须要将轨迹控制贯穿始终[1]。

但是在实际定向钻井施工过程中经常会出现井眼轨迹偏离，达不到最佳轨迹效果的现象，从而导致钻井的施工出现不安全因素，而且还会进一步增加施工成本。

1.2.2定向井钻井井斜问题在定向钻井直井段施工过程中井斜问题一直是困扰定向钻井施工的一个问题，因为一旦出现定向井直井段井斜问题，那么就会对后期的定向井施工造成影响，这种影响不仅体现在施工效率方面，而且还体现在钻井施工安全方面，甚至会发生填井重钻的风险。

因此，必须要加强对定向井直井段钻井施工中井斜问题的理论分析。

1.2.3大斜度定向井井眼清洁问题在大斜度定向井施工中由于重力作用岩屑大量堆集下井壁形成岩屑床，而随着岩屑的大量堆集会使得岩屑床的厚度逐步增加，导致实际钻井施工过程中井下钻井工具的扭矩急剧增加，施工阻力加大。

定向井完井多级划眼清洁技术研究

定向井完井多级划眼清洁技术研究郑锋;张建荣;房旭;柳鹤;孙四维;李艳鹏【摘要】定向井完钻后,井内岩屑床和厚泥饼的存在易造成电测遇阻、套管下入困难、固井质量差等问题,严重影响了完井周期和施工质量.常规“钻头+扶正器”的通井钻具组合难以有效清除岩屑床和厚泥饼.针对以上问题,开展了多级划眼清洁技术研究,在常规通井钻具组合中加入多个井眼清洁工具,形成多级划眼钻具组合,一趟钻通井清除井内岩屑床和厚泥饼,保障电测、下套管安全,提高固井质量.阐述了该技术在浙江油田QZx1井和大港油田南部油区的试验情况,该研究对于定向井完井清洁井眼具有借鉴意义.【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》【年(卷),期】2019(016)002【总页数】4页(P35-38)【关键词】定向井;完井;多级划眼;岩屑床;厚泥饼;井眼清洁;固井质量【作者】郑锋;张建荣;房旭;柳鹤;孙四维;李艳鹏【作者单位】中石油渤海钻探工程有限公司工程技术研究院,天津300280;中石油渤海钻探工程有限公司第三钻井分公司,天津300280;中石油渤海钻探工程有限公司第一钻井分公司,天津300280;中石油渤海钻探工程有限公司工程技术研究院,天津300280;中石油渤海钻探工程有限公司工程技术研究院,天津300280;中石油渤海钻探工程有限公司第二钻井分公司,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】TE2571 井眼清洁技术现状定向井钻井作业易在大斜度井段形成岩屑床，如果没有采取有效措施及时将其清除，完钻后井眼内存在岩屑床，会导致电测一次成功率低，下套管、固井作业困难，并影响水泥的封固质量[1～6]；同时，固井作业中，泥饼的存在会使水泥浆不能和井壁实现整体固化，进而出现微裂缝，影响二界面固井质量[7,8]。

因此，定向井完钻后，在电测、固井前的井眼准备阶段，应尽量将井内岩屑床和厚泥饼清除。

定向井完钻后，一般采用“钻头+扶正器”的钻具组合通井，依靠牙轮钻头和扶正器对井壁进行刮削，配合调整泥浆性能、大排量循环洗井等技术来修整井壁，清洁井眼[9～11]。

对胜利油田长裸眼定向井井眼清洁问题的几点认识

１３钻井液性能的影响．
由于施工井的地层、岩性、井身结构及轨迹都是无
法改变的，因此可控的钻井液性能是解决井眼清洁的关
键因素。胜利油田新生界地层基本都是使用聚合物防塌钻井液体系施工，聚合物钻井液体系流变性能的评对
１４钻井液处理剂的影响．钻井液处理剂的使用也是影响井眼清洁的重要因
素。抗盐降失水剂Ｓ一１Ｃ、Ａ等一些处理剂容Ｊ、ＭＣＰＭ
维普资讯
２０年第２０７期
西部探矿工程
７７
易增加钻井液的液相粘度，同时这些处理剂吸附在钻屑上，导致钻屑粘性增加，更容易粘附井壁，而且形成的钻
表２辛４ —３８２井岩屑ｘ射线衍射粘土矿物分析结果
样品号井深（ｍ）
粘土矿物组成相对含量样源高岭绿泥伊利伊／混层比来石石石蒙混层（）
４３６５４４０
１２０￣２０６０９０岩屑６
眼井钻井施工中，井眼清洁问题主要是解决钻屑粘附井壁。表１表２是两口井沙河街地层粘土矿物的分析结、
果。
１２井身结构及轨迹的影响．
胜利油田新生界地层施工的井大部分是长裸眼井，由于地面条件限制及油气开采的需要，向井常常具有定裸眼段长（００、斜大（０～６。、＞２０ｍ）井４。０）位移大（＞５０的特点。由于钻屑在大井斜段易堆积形成岩屑０ｍ）床，因此这些井既要防止钻屑在上部井段粘附井壁，还

定向井钻井屑传输综述

定向井钻井屑传输综述在油田矿场，定向井钻井过程中的井眼净化工作是一个相对重要的问题，该过程在整个钻井操作期间必须得到有效的检测和适当的控制。

并不充分的钻井岩屑清除工作会导致大量的可能会为之付出昂贵代价的问题。

循环流体速度低，缺乏有效的钻杆旋转，以及不适宜的泥浆性能都是导致井眼净化工作失效的主要的因素。

整篇文章对以前的井眼净化研究进行了一次系统的回顾，并着手探讨寻找一种更加适用于监控井眼净化问题的途径。

介绍旋转钻井的过程包括由岩石切削刀具（钻头）施加向下的力（加载在钻头上的重量）和旋转方向施加的扭矩。

由钻头所产生的钻井岩屑随着由地面流至井底再到回地面循环的钻井液一起移动（岩屑传输）。

在定向井钻井期间，钻井岩屑的运输将会变得更加困难。

，如果控制不得当，将会导致一系列严重的问题。

例如机械缩孔附着（“钓鱼”或者井眼丢失），过大的摩擦力矩（随着旋转功率的要求增大）和摩擦阻力（无法到达目标），进而导致在下套管、注水泥固井时通道流通性、录井工作等相关问题上出现一系列困难。

已知的影响井眼净化效果的因素包括环形离心率，倾斜角度，钻杆旋转，流体速度（环状流速和水流动态），地层的渗透率，泥浆的流变性能和密度，以及岩屑的尺寸，形状和密度。

据相关文献资料研究证实，流速和钻杆旋转是影响井眼净化的两大最主要因素。

然而，随着流量的增加，会引起摩擦压力损耗的增加，而摩擦压力损耗的增加会反过来导致当量循环密度和泵压要求的增加，加剧潜在的孔侵蚀。

钻柱旋转的增加可能会导致由于存在诱发的周期性的应力而引起过早的管柱疲劳失效。

钻井岩屑运输问题相对于其他工业过程，在钻井行业的钻井岩屑运输问题更为复杂，因为其中所涉及的许多参数的联系是非线性相关的。

在简化的过程中，其中的有些步骤是可以忽略的。

从以下相关性方面来比较设计计划和实际的钻进效果：•流程—钻进过程•涉及参数—ECD限制，泵的功率限制，井眼冲蚀，ROP的限制，地质目标的限制，旋转功率的限制•过程输入—流速，转/分，大钩负荷•过程输出—压力，ROP，扭矩•内在状态—WOB，偏心率，清孔•监测/控制—井漏（循环液漏失），阻力，扭矩，钻屑返回，ROP，循环立管压力对于一个完整并且可靠的自动化设计过程，必须采取以下的步骤：•信号测量•临界参数的监控•建模•管理设计参数在任何一个系统里，包括钻探工程，有各种设计参数要考虑。

岩屑录井操作细则

岩屑录井操作细则1采集内容包括井深、钻达时间、迟到时间、捞砂时间、层位、岩性、描述内容、岩屑样品。

要注意岩屑捞取时间、间距、位置及方法、岩屑描述、岩屑样品采集以及岩屑处理等环节，岩屑的归位误差：目的层应小于2个录井间距，非目的层应小于3个录井间距。

2岩屑捞取2.1迟到时间的测量及计算2.1.1理论计算法：T迟＝V/Q＝[π（D2—d2）×H]/4Q式中：T迟——钻井液迟到时间（min）；Q——钻井液排量（m3/min）；D——井眼直径（m）；d——钻具外径（m）；H——井深（m）；V——井内环形空间容积（m３）。

注：①井径不一致时，要分段计算环形空间容积，并求和（ΣV＝V1+V2＋……）②钻具外径不一致时，要分段计算环形空间容积，并求和（ΣV＝V1+V2＋……）③理论计算法求取的迟到时间一般不作为录取岩屑时应用，仅作为参考，或在实测法不能完成时，临时参考应用。

2.1.2泵冲数法：N＝[π（D2—d2）×H]/4q式中：N——累计捞砂泵冲数，冲；q——泵每冲的容积（m3）；D——井眼直径（m）；ｄ——钻具外径（m）；H——井深（m）；2.1.3实测迟到时间：(1)计算原理公式：T迟＝T一周-T下行式中：T迟——岩屑（钻井液）迟到时间（min）；T一周——实际测量一周的时间（min）；T下行——测量物下行时间（min）。

T下行＝（C1+C2）/Q式中：C1——钻杆内容积（m3）；C2——钻铤内容积（m３）；Q——钻井液排量（m３／min）。

(2)测量物质：白瓷片（重物），塑料条（轻物）。

(3)记录井口投物时间（T０）观察振动筛，分别记录捞到白瓷片的时间（T重）和捞到塑料条的时间（T轻）。

(4)分别计算T循重＝T重-T０T循轻＝T轻-T０(5)分别计算T岩迟、T泥迟，并做好详细记录。

(6)迟到时间测定要求：a 依据钻井地质设计要求，在规定的间距范围内以符合要求为准，否则继续测定，但不超过该测定间距范围。

钻屑量两种计算方式

钻屑量两种计算方式钻屑量两种计算方式一、每英尺产生的钻屑量以及产生的固体总量通过体积计算，我们能够应用体积计算公式决定每英尺井眼产生的钻屑量以及产生固体的总量。

请阅读并理解如下公式：使用公式1与公式2来计算每英尺井眼产生的岩屑量。

公式1：每英尺井眼产生岩屑的体积（桶数）每英尺井眼产生的岩屑桶数=Dh2 x (1 – %孔隙率) ÷1029.4其中: Dh是井的直径。

举例：请计算出钻英尺6-1/8”井眼产生的钻屑桶数，假设井眼扩大率为25%：每英尺桶数= 6.1252 x (1 –0.25) ÷1029.4每英尺桶数= 0.02733 bbl/ft1桶(bbl)=42加仑(美制)=159升(l)＝0.159立方米(m3)1ft=0.3048m1bbl=5.6184ft3; 1ft3=0.178bbl公式2：每英尺井眼产生的岩屑体积（立方英尺）每英尺井眼产生的岩屑体积= Dh2 x 0.7854 x (1 –%孔隙率) ÷144 其中:Dh是井径。

举例：请计算出钻英尺6-1/8”井眼产生的钻屑桶数，假设井眼扩大率为25%：每英尺所钻岩屑体积（立方英尺）= 6.1252 x 0.7854 x (1 – 0.15) ÷144 每英尺所钻岩屑体积（立方英尺）= 0.153462 ft3/ft 另外，你可以利用体积密度的关系很容易的计算出产生的固体体积。

使用如下公式计算固体总量：Wcg = 350 x Ch x L x (l –孔隙率) x 钻屑密度Wcg是固体体积，单位磅Ch =井眼体积bbl/ftL=钻井英尺泥浆密度=泥浆密度，单位gm/cc举例: 计算钻100英尺6-1/8井眼产生的岩屑体积(0.03644 bbl/ft)。

泥浆密度为= 2.20 gm/cc。

孔隙率为25%:Wcg = 350 x 0.03644 x 100 x (1 – 0.25) x 2.2Wcg = 2104.41磅二、钻屑体积计算1、理论上干钻屑的体积：V=πr2×h×k=3.14(D/2)2hk=3.14/4D2×10-6hk=0.785D2h×10-6K式中，D为井径，mm；h为井深，m；K为井眼扩大率影响钻进废弃物量的一个重要参数是井眼扩大率。

一种保持大斜度定向井井眼清洁的有效技术

一种保持大斜度定向井井眼清洁的有效技术王爱宽1　高　虎2　邵晓伟2　张晓凯3　杜　丽3(11中原石油勘探局钻井一公司　21中原油田分公司信息中心　31中原油田分公司采油二厂)摘　要　为了提高大斜度定向井的施工安全,钻井过程中及时清除岩屑床,研究出了一种射流除屑剂。

该除屑剂的施工要求为:密度比基液高014～015g/cm3,在环空中至少有61～122m,除屑过程中必须保持连续开泵循环,采用正常排量循环除屑,钻具转速应为80r/min 左右。

,应使用3～4次除屑剂清砂。

使用该除屑剂清砂作为预防措施时,每6～8h或钻进150～300m进行一次清砂。

现场实践表明:应用该除屑剂能有效清除大斜度井段的岩屑,避免岩屑床的形成,保证大斜度定向井的施工安全。

关键词　大斜度定向井　岩屑床　射流除屑剂　井眼清洁　技术引言在大斜度定向井的施工过程中,由于井眼得不到及时清洁,钻井事故时有发生。

岩屑床的形成,往往导致转动钻具时扭矩增加,钻具上提遇卡下放遇阻,甚至造成压差卡钻等复杂情况,及时的清洁井眼就显得尤为重要。

Ξ 在不断的实践与研究过程中,国内外专家对井眼清洁问题都做出了艰苦卓绝的努力。

陈乐亮[1]对井眼净化进行了细致的研究,黄丽萍[2]提出了机械法清除岩屑床,胡景荣[3]针对大斜度定向井的井眼净化问题,提出了“融钻进与清除岩屑床为一体”的作业工艺设想。

基于这一思路,研究出了一种与钻井施工为一体的射流除屑剂。

传统除屑方法在长裸眼井段的大斜度井中,总是达不到预期的效果。

应用射流除屑剂的方法清除堆积在下井壁的岩屑床,改变了过去清除岩屑的模式。

研究表明,应用稀钻井液产生紊流,清除岩屑床的效果远比稠钻井液有效[4]。

1　旧模式的不足钻井过程中井眼得不到很好的清洁时,最先考虑的往往是排量和钻井液粘度是否合适,实际上钻井液的流变性是至关重要的因素。

很多传统的模式建立在“平均环空流速”基础之上,这种模式仅适用于直井和定向井的直井段,因为在这些井型中,钻井液的流变性始终保持一致,但不适用于造斜点以下的定向井段。

水平井岩屑携带

PV mPa.s 36 34 37 35 27 25
YP Pa 8 6.5 8.5 8 12 10.5
Φ6/Φ3 10/8 9/7 11/8 9/8 5/2 4/2
FLAPI mL 2.0 2.2 2.0 1.8 3.2 3.6
ES V 812 765 824 795
热滚条件:120℃×16h
油基钻井液测定温度：50℃。
关键设计技术钻井液设计
声波传递实验岩屑回收率实验压力传递实验
井壁稳定性
动失水实验
接触滑动角测试
关键设计技术钻井液设计
泥页岩钻井液体系
根据页岩油地区地质特征和室内钻井液体系对比实验，油基钻井液更有利于解决泥页岩地层易坍塌的难题。对于微裂缝, 选用刚性、柔性和树脂类成膜封堵材料相结合，对微裂隙进行有效封堵，提高井壁稳定性。配合油基钻井液回收利用技术，降低油基钻井液费用。
关键设计技术
岩屑运移分析
岩屑运动
65 ° ~90°
出现了一个完全不同的作业环境。此时钻屑落到井眼低端形成了一个长的连续的岩屑床，钻井液在钻柱上部运移，此时需要通过人工搅动来移动钻屑（不管泥浆的粘度和流速）。尽管岩屑床崩塌的难题消失了，这个环境下井眼清洁更困难（即时间的消耗）。
关键设计技术
Drill pipe rotation throws cuttings into high flow area
Hole Cross Section in High Angle Hole with Rotation
AREA OF HIGHEST FLOW
DRILL PIPE
DEA D ZON E
关键设计技术
关键设计技术钻井液设计

定向井井眼净化技术

定向井井眼净化技术定向井施工中，尤其是大难度大位移定向井，常有砂床存在，它的存在极易引起起下钻阻卡、磨阻增大、划眼、电测遇阻等井下复杂情况，甚至卡钻等到事故，钻井液钻进过程中的循环流体，其性能优良与否，对钻井安全十分重要。

为了改善钻井液的携砂性，提高钻井液对“砂床”的清除能力，合理控制钻井液的流变性，并结合“变排量”洗井、短起下、“紊流段塞”洗井技术，较好地解决了“砂床”对安全钻井造成的危害。

一、钻井液的流变性定向井钻井液携砂性能的好坏是衡量钻井液流变性优劣的重要标准。

定性地讲：（1）振动筛筛面返砂与钻井速度相比正常；（2）钻井液各种性能参数稳定；（3）钻井各工况井下正常；（4）地质录井岩屑不混杂，地质分隔清晰。

就认为相应情况下钻井液流变性能对于清洗环空井眼比较合适。

而对应地层位置如发现振动筛返砂明显减少，活动钻具阻卡严重，下钻划眼，转盘扭矩异常大，录井岩样杂乱，下钻到底有大量岩样反出等，就认为钻井液流变参数不利于环空携沙。

中原油田定向井井斜大多在30~40度，据国外资料分析和钻井实践证明，此井斜区间为最困难井段，岩屑运移中“爬坡”过长，极易形成“砂床”，一旦“砂床”形成，对钻井安全、完井作业十分不利。

对一口井来讲，施工中除去钻井液流变性外，其他条件几乎都是不可变因素。

因此，调整钻井液流变性、提高携沙悬浮能力是改善井眼净化效果的重要措施。

1．技术思路钻井液是一种非牛顿的塑性流体，其成分组成决定了它具有粘滞性。

井斜增大后，影响井眼净化效果的主要因素是钻井液上返速度和有效是粘度，视粘度增加，携砂所须的最底环空上返速度就下降，环空岩屑也相应降低。

受水力参数和机泵功率的限制，视粘度也不能过高；同时为防止砂床过快过厚的形成，兼顾井下安全、激动压力的大小，钻井液具有适度的表观粘度、较高的静结构和较低的变性（静结构随时间的变化降低），此体系有利于提高井眼静化效果。

2.技术要求根据室内模拟实验，结合有关资料和现场经验，首先正电胶MMH作为定向井钻井液的流型调节剂。

直井、斜井和水平井井眼净化和岩屑清除最优化

直井、斜井和水平井井眼净化和岩屑清除最优化M. Mohammadsalehi等著翻译：魏振（钻井所）审校：（）摘要：随着水平井测量深度和水平位移的提高，优质的井眼净化和岩屑清除已经成为解决钻杆粘卡、非正常拉扭、机械钻速低等问题的关键。

目前，许多方法和模型都是通过计算最小排量来有效地解决钻井过程中的岩屑清除问题。

其中的Larsen模型，能够预测55°~90°井斜范围的最小排量，另一个Morre关系式用来计算直井段上返泥浆中岩屑的下滑速度。

本论文通过结合Larsen模型和Morre关系式，用以预测和计算0°~90°井斜范围清除岩屑的最小排量。

用计算出的最小排量与使钻头功率或喷射力最大化的排量（优化排量）相比较，如果清除岩屑排量比优化排量较小，就选择优化排量；如果清除岩屑排量比优化排量较高，就调整钻井液流变性，直到优化排量高于清除岩屑排量。

这个工艺既优化了水力学参数，又起到净化井眼的目的。

本论文选择了直井、斜井和水平井来阐述这个工艺技术，对所有井斜都具有适用性。

关键词：优化排量井眼净化岩屑清除工艺技术介绍清除井眼岩屑一直是钻井过程的难题。

上世纪八十年代早期，钻井工作者大多致力于弄清楚直井的井眼净化问题。

差的井眼净化可能造成循环漏失、下套管困难、起下钻困难、过大的旋转扭矩、过高的当量循环密度、地层破裂、机械钻速降低、钻头过度磨损和钻杆粘卡等问题。

影响岩屑输送的主要影响因素包括：钻杆的偏心率、井眼直径、井斜角、钻井流体密度、岩屑体积、岩屑密度、机械钻速、转盘转速、钻井液的流变性和排量等。

通过以上参数控制岩屑的清除，例如：钻杆的偏心率是影响岩屑输送的主要因素，但是在钻井作业中评估钻杆偏心率十分困难。

图1阐明了这些参数的关系。

图1: 影响井眼净化参数钻井液流变性和排量是影响岩屑输送的两个主要参数，而且在钻井作业中相对容易控制。

基于以上这些情况、方法和模型，通过确定最小排量来清除特殊钻井环境和钻井液流变性的井筒中的岩屑。

井眼清洗

第三章井眼清洗引言自井筒内除去钻屑是钻井作业中的非常重要的部分。

任何井眼都应保持有效的清洗；无法有效清除钻屑将导致大量钻进复杂情况：起钻时超提力太大。

转盘扭矩高、卡钻、井眼堵塞、地层破裂、钻速低、循环终止。

所有这些不仅对近垂直井(井斜<30。

)而且对大位移井都是潜在的问题。

但总体看来，井眼清洗在近垂直井中问题不大。

上面列出的问题在大位移井中很常见。

井眼清洗质量取决于各种泥浆性能优化以及对钻进参数的选取。

当遇到问题时，必须了解问题的实质以及产生原因何在，这样可以集中考虑其中几项以定出最合适的措施。

影响井眼清洗的因素有大量钻进参数会影响井眼清洗；司钻可以控制其中一些，其它的则是由钻井作业的限制因素客观决定了。

岩屑运移下图(图3-1,图3-2)示意了一定井斜范围内岩屑运移的机理。

在井斜小于30。

的井中，岩屑能够被泥浆切力有效地悬浮，不会产生岩屑床(1区和3区)。

在这种情况下，常规的基于钻屑垂直滑脱的返速计算仍适用。

大体上，这些小斜度井环空返速通常要比直井大20~30%。

超过30。

的井，钻屑会在井眼底边沉积成床并可能沿着井筒下滑引起环空堵塞。

沉积在井眼底边的钻屑要么作为一个滑动的岩屑层整体移动(4区)，要么交替地在泥浆与沉积层的界面上象涟波或沙丘那样运动(2区)。

环空内的流型主要取决于泥浆排量和流变性。

低屈服值的稀泥浆容易形成紊流使岩屑跳跃式搬运。

高屈服值的稠泥浆提高了流体剪切力会引起岩屑床滑动。

较理想的岩屑运移区是1区和2区。

5区必然产生缩径问题。

图3-1 岩屑的运移、图3-2 岩屑床的运动流变性泥浆流变性对井眼清洗的影响取决于环空内的流态。

为层流时增大泥浆粘度可以提高井眼清洗质量，这对低剪切流变性及高的YP/PV比值的情况特别有效。

为紊流时，降粘会有利于清除钻屑。

屈服应力屈服应力是泥浆低剪切性的量度。

它由常规范氏 (Fann)粘度计的6rpm及3rpm的读数来确定，[YS=2*Fann3-Fann6]。