定向井的井眼净化问题

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1、定向井的井眼净化问题目录1大斜度定向井及井眼净化的内涵………………………………………2钻井液性能………………………………………………………………33钻具的研究………………………………………………104水平投影图绕障设计……………………………………………………115结论…………………………………………………………………………15致谢……………………………………………………………………………16参考文献………………………………………………………………………17附录：附加图、表……………………………………

2、………………………183摘　要从天62-4井井斜角41°～43°井段井眼净化不好引发起钻遇卡、憋泵及消除这一井下复杂情况的实例出发，引申论述定向井及水平井的大井斜角井段井眼不清洁的危害、岩屑床形成的原因及其影响因素，介绍清除岩屑床、提高井眼净化程度的途径，并警示井斜角30°～60°的斜井段是井眼净化危险区；岩屑床形成容易清除较难，预防形成岩屑床需从多方设法，清除岩屑床则需积极主动对待。建议重新定义大斜度定向井，推荐大井斜角井段井眼达净化程度的指标，推荐“融钻进与清除岩屑床为一体”的作业工艺。针对油田

3、开发后期密井网多障碍井眼绕障设计问题，提出了双面绕障井眼轨道计算机设计模型，通过对轨道可行域、障碍区间等设计概念的定义，实现了对不规则形状障碍的计算机模拟。模型运用了水平投影图和垂直剖面图实现井眼轨道的绕障设计，在水平投影图上运用计算机试算法进行轨道设计，可以得到相对优化的设计结果，最后综合水平投影图和垂直剖面图的设计，得到整体设计方案并运用防碰扫描验证设计的可行性。此模型不需要考虑障碍井的具体形状，便于用程序实现，具有良好的通用性　　62-4井钻达1687122m时，起钻于1525～1490m出现

4、严重遇卡、憋泵。经反复活动钻具、循环钻井液及划眼等措施，历时815h，井下情况转为正常。判定出现这一井下复杂情况的原因为1687122m（井斜46125°、方位257°）～1430m（井斜40150°、方位255°）井段井眼净化不好，环空钻井液中悬浮的岩屑和沉积于下井壁的岩屑床在作怪。笔者就大斜度井段的井眼净化不好带来的危害、形成原因、影响因素及提高井眼净化的途径等问题，论述如下。　　大斜度定向井及井眼净化的内涵　　行标定义最大井斜角在60°～86°的定向井为大斜度定向井。最大井斜角＞86°的井定义

5、为水平井。应该说水平井是大斜度定向井井斜角增大的延伸，同样面对井眼净化的问题。天62-4井最大井斜角49175°，1490～1525m井段的井斜角为41．5°～42．5°，依行标定义不属于大斜度定向井。但结合定向井快速、安全施工对井眼清洁的依赖程度，笔者认为有必要对大斜度定向井进行重新定义。　　《钻井手册》甲方以环空携屑能力LC≥015和环空岩屑浓度Ca＜9%定义为直井已具备被净化的条件指标。尚未见大斜度定向井斜井段井眼被定义为净化的定量指标。但笔者认为应予探讨。　　定向井大斜度井段井眼不清洁形成的

6、原因及危害　　钻柱轴线偏离井眼轴线　　其偏离程度随井斜角的增大而增大，最终与井眼低边接触，沿（或逼近）井眼低边移动或滚动，为岩屑床的形成及发生压差卡钻提供了物理模型。　　钻井液流动轴线速度分量小　　钻柱轴线严重偏离井眼轴线而靠近或接触井眼低边，使井眼低边的近90°夹角的环空钻井液流动轴线速度分量几近于零、切向分量自井眼高边向井眼低边递减直至接近零（钻具转动时）或为零（钻具滑动时）。则促成这近90°夹角的环空中的岩屑既不能被钻井液拖拽返向井口，又被碾压成更细颗粒压实岩屑床、加剧钻井液的粘切效应，影响钻

7、速。　　岩屑密度大于钻井液密度　　因岩屑密度大于钻井液密度，岩屑趋向沉积于井眼低边形成岩屑床，井眼低边近90°夹角的环空的岩屑床的厚度随时间的推移而加厚。加厚了的岩屑床引起钻具扭矩增加、上下运动阻力增加、钻压不能全部传递给钻头而影响钻进。　　　　岩屑床的存在会使下井的测试工具、测井仪器受阻，作业成功率下降甚至难以进行；会使下套管、固井作业困难，水泥封固质量差。国外专家研究认为[1]，斜井段的井斜角达到第一个临界值（25°～35°）时，岩屑颗粒（其密度大于钻井液密度）在重力足以使其脱离钻具与井眼高边近

8、270°包角的环空钻井液下沉，滞留在环空下侧并滑向液流的相反方向（即井底方向）；斜井段的井斜角达到第二个临界值（55°～65°）时，井眼低边的岩屑床停止向井底方向滑动。　　井斜角在30°～60°范围内的井段，最容易出现岩屑轴线上返速度为零、轴向滑向钻进方向的滑落速度大于零、沉向井底低边的沉降速度大于零而形成岩屑床，且发生岩屑床向钻进方向滑动的情况，这无疑易造成井下复杂情况，乃至钻进进行困难。　　研究结果还指出[1]井斜角达40°～50°及其以上钻井液则发生“Booyc