定向井托压问题的研究

定向井托压问题的研究

【摘要】近几年西部油区面临增产压力，逐步加大对大井斜、大位移的定向井、水平井及开窗侧钻井等高难度井的开发力度，这些井除了对润滑防卡、井壁稳定等要求更加严格以外，定向井定向过程中出现的托压问题也是这些井顺利开发的一大因素，因此托压问题是我们在目前定向井施工中迫切需要解决的一个重要问题。【关键词】定向井托压井眼轨迹岩屑床泥饼

1 托压现象及危害

托压指的是在定向井施工过程中，在井斜大、井眼曲率大的井段中钻具很难将钻压传递到钻头，也就是说无法有效地施加钻压，托压是在大斜度井段中普遍存在的问题。从综合录井仪器及指重表看，就是在钻压不断增加的前提下，钻头的位置不变、没有进尺，泵压不升高、不憋泵，在钻压继续增加的时可能会突然憋泵。定向井托压问题一方面影响正常的施工作业，使得钻井周期加长；另一方可能会因为对托压问题处理不当造成卡钻，对井队的正常施工造成影响。

2 原因分析

2.1 井眼轨迹差

定向中的托压与井眼轨迹有很大的关系，在实际施工中其中有一部分直井或定向井都会因为地层或施工的原因造成井眼轨迹偏离设计，从而造成井眼轨迹不好。在井眼轨迹不好的情况下进行定向钻进时，加压时钻具的某一点就会支撑在井壁上，此时往往会出现

托压现象。由于井眼轨迹差造成的托压，在加压后上提的过程中上提的附加拉力不会很大，即和平时的附加拉力相差不多，一般不会超过下压的压力。

定向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，在水平井的施工中，长半径的水平井较中半径、短半径水平井产生托压的几率要小的多。

2.2 井眼不干净、有岩屑床的存在

造成定向井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）钻井液携带岩屑能力不强，不能满足正常的生产需要；（2）泥浆泵排量小，钻井液在井眼环空中的上返速度达不到携岩要求；

（3）在钻进的过程中长时间或长的井段不进行短起下作业，及时刮拉井壁，使得岩屑在井底和井壁附着；

（4）四级固控设备的使用达不到设计要求，不能够将泥浆中携带的有害固相、岩屑等清除，使得有害固相又重新进入井内；（5）对大井斜定向井及水平井来说 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、摩阻系数大

在定向井的施工中，接单根、起钻时的上提拉力的大小除了与井

眼净化等有关系以外，还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，泥饼虚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，由于泥饼虚厚造成的托压在加大的压力后（如30吨钻压），有时会突然憋泵，在上提的过程中上提附加拉力会大于下放的压力。很多定向井在定向中由于托压后加压不当造成粘卡。

3 解决措施

3.1 控制好井眼轨迹、优化钻具组合

在大井斜、大位移定向井中若有条件最好能够全井导向钻进，这样就会有效地控制井眼轨迹，另外，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优化钻具结构，尽量简化钻具组合，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。在使用pdc钻头增斜造成严重“托压”时改用牙轮钻头，钻进中采用滑动钻进和复合钻进相结合的方法调整井斜。

3.2 维护好井眼清洁、提高钻井液携岩能力

首先要加强泥浆的携岩能力，在近年来施工的定向井基本都采用pdc加螺杆快速钻进技术，进尺相对较快、岩屑被研磨的较细，这给井眼净化都带来一定的难度。井队可结合进尺钻时的快慢，在钻

进200-300m距离后便要进行短起下作业，或者可在钻进一段时间之后进行一次短起下作业，只有如此才会使得沉积的岩屑，及时从井底和附着在井壁上分离出来，使井眼清洁，减小托压产生的机会。同时，在各个钻井设备允许的前提下，应尽可能增大泵的排量，提高泥浆的上返速度，为岩屑带出创造条件。

另外根据井下返砂情况及时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，大井斜定向井粘度控制在48s 以上，高的粘切有利于防止钻屑的垂直沉降。

3.3 加强泥钻井液的润滑性，改善泥饼质量

提高钻井液的润滑性，可以通过增加润滑剂的用量和各个润滑剂间的配合使用。原油是在钻井施工中广泛应用的润滑剂，在定向井的定向过程中一般都会通过加入原油提高润滑性，但是原油的加入会是泥饼的质量变差，因此要控制好原油的加入量，现场一般控制在3-5%最好不能超过9-10%，同时在改善泥饼质量方面可以加入磺化沥青、酚醛树脂等泥浆材料，好的泥饼质量会减少因托压而造成的粘卡现象。在硬地层定向井定向时产生托压时一次加入200-300 kg 膨化石墨对由于润滑性差产生的托压有很好的效果，另外膨胀石墨配合润滑剂使用可以一定程度的降低钻具的扭矩。

参考文献

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作者简介

马居利，男，1987年6月生，汉族，学历本科，于2010年毕业于中国石油大学（华东）石油工程专业，在塔里木胜利钻井公司从事钻井工作，初级工程师职称。