复杂结构井岩屑床清除技术

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1、第7卷第1期石油工程技术Vol.7,No.12009年3月PETROLEUM%ENGINEERING%&%TECHNOLOGYMar.2009王智锋（胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营，257017）近年来，随着水平井、大位移井、多分支井等复杂结构井的推广应用，固井质量差的难题越来越突出，其中重要原因之一是在倾斜和水平井段存在岩屑床。本文详细分析了复杂结构井岩屑床形成的原因和目前现场主要采取的清除方法，阐述了胜利钻井院研制的、可实现主动清除岩屑床的特殊井下工具———岩屑床清除工具的结构及主动清除岩屑床的机理。该工具在胜利油田CB26A-7井的现场试验效果良好。复杂结构井岩屑床模

2、拟井下工具胜利油田影响复杂结构井固井质量的重要因素是油井的工具和测井仪器受阻，导致作业成功率下降甚至难倾斜和水平井段存在岩屑床。在钻井过程中，岩屑以进行。目前，岩屑床清除方法主要有以下几方床不但会使钻柱扭矩突然增加，床体滑坡形成堆面。积，影响钻进速度，严重时还会造成卡钻等井下事（1）在井眼轨迹控制中，尽量减小井斜角为故、威胁钻井施工的安全，使下套管/固井作业困30°～60°的斜井段长度，并减小超过该范围斜井段难、完井固井质量不合格、油井寿命缩短。后钻铤滑动钻进的井段。（2）在机泵、井下条件允许的情况下，综合考虑调整钻井液环空返速和性能，使30°～60°斜井段（1）复杂结构井钻井过程

3、中，钻柱轴线偏离井的环空钻井液处于紊流状态，且又不降低钻井液的眼轴线，其偏离程度随井斜角的增加而增大，最终悬屑、携屑能力。与井眼低边接触，并沿其低边移动或滚动，为岩屑（3）优化钻井液性能，有效控制钻井液动塑床的形成及发生压差卡钻提供了物理模型。比，提高钻井液的悬屑、携屑能力。（2）由于钻柱轴线严重偏离井眼轴线而靠近或（4）控制机械钻速，定期或适时进行短起下接触井眼低边，使井眼低边近90°夹角的环空钻井钻，并配以划眼和适当增大泵量循环。液流动轴线速度分量几乎为0，切向分量自井眼高虽然采取上述措施能取得一定效果，但在复杂边向井眼低边递减至接近于0（钻具转动时）或为结构井实际钻井过程中并

4、不能完全避免井下复杂情0（钻具滑动时），使得其中的岩屑不能被钻井液拖况和卡钻事故的发生，而且采用大流量提高钻井液拽返回至井口，却被碾压成更细的颗粒压实岩屑环空返速，不仅受到钻井液泵功率的限制，而且会床，从而加剧了钻井液的黏切效应，影响了机械钻造成井壁的过度冲刷，不利于喷射钻井。另外，改速的提高。善钻井液性能很难从根本上取得功效。运用常见的（3）因岩屑密度大于钻井液密度，岩屑沉积于短起下钻的辅助方法既影响钻进速度，浪费时间，井眼低边形成近90°夹角的环空岩屑床，导致钻具又增加钻井成本。胜利钻井院研制出一种可以有效扭矩增加、上下摩阻增大、钻压不能全部传递给钻清除岩屑床的钻井井下工具——

5、—岩屑床清除工具头而影响钻进。（专利号：200420038779.8）。该工具与钻井工艺相配合，形成了一种及时主动清除岩屑床的技术，因而能改善井身质量，提高钻井平均机械钻速，节约钻在复杂结构井中，岩屑床的存在使下井的测试井成本。*胜利石油管理局重点科研项目“提高斜井固井质量井下专用工具及技术研究”部分研究成果，项目编号：gkz0507。收稿日期：2008-09-28改回日期：2009-01-27作者简介：王智锋（1975—），1998年毕业于大庆石油石油学院石油工程专业，现主要从事井下工具研究及科研技术管理工作。联系电话：（0546）8556875，E-mail：wangzf@sl

6、of.com，通讯地址：山东省东营市北一路827钻井工艺研究院科研计划部。第7卷第1期王智锋：复杂结构井岩屑床清除技术·39·岩屑床清除工具的清除机理主要体现在以下几方面。岩屑床清除技术是通过机械的方法使复杂结构（1）工具与井眼低边接触区流速较低，“V”形井环空中的钻井液层流转变为紊流，并使岩屑床的掌（即“V”形扶正棱）可以搅动、挖掘位于井眼低岩屑由低边浮到高边，从而达到破坏岩屑床的目边的岩屑床，将挖出的岩屑“困”于相邻的两个的。这种方法属于机械主动清除，通过提高钻井液“V”形掌之间，并从低速区带到井眼高边的高速性能来改善岩屑床，受地层和井深条件等因素的影区，使已经沉降的岩屑重新回

7、到环空中。响较小。（2）“V”形掌周围的环空截面积远远大于钻杆本体和接头部位的截面积，钻井液流速迅速增大，岩屑床清除工具（图1）主要是通过其特定的几对工具周围的岩屑产生强烈的冲洗作用。何结构使工具周围流场产生剧烈变化，达到清除岩（3）“V”形掌对流体具有较强的导向作用，流屑床的目的。计算机流体动力学仿真分析和模拟情体方向的改变和速度的增加势必增大工具周围液流况见图2、图3。在图2、图3中，流线线条越接的紊流程度，或由钻杆周围的层流态转化为工具周近8.46e-01，流速