摩阻理论研究

《摩阻理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、钻井摩阻亦称钻井摩阻力，是指钻井过程屮钻井管柱与井壁Z间的摩擦阻为，主要山钻柱的轴向摩擦阻力及周向摩擦扭矩所组成（2）。通常钻水平井所需的钻柱结构复杂，下部钻具结构刚性强，外径大，在水平井段由于钻柱重力作用，使钻柱贴于下井壁，钻井液紊流受到影响，返砂效果差；而且油层井段一般地层孔隙度人，砂岩居多，岩石胶结性差，易形成砂桥，严重影响钻柱的上提下放。因此，在定向井，尤其是大斜度定向井和水平井施工过程中，预测及降低钻井摩阻问题是其成功与否的关键。2降摩阻技术研究2.1管串结构优化设计尽量简化管串结构，采用合理的管串结构来增加下部钻具的柔性和井眼与管串的间隙。合适规

2、格的扶正器可以保持管串居中，减小其与井壁的接触面积从而降低摩阻。具体实践过程如下：①用无磁承压钻杆代替无磁钻铤，为测斜仪器捉供无磁环境，减小下部钻柱的刚度，增加钻柱与井壁的间隙，使下部钻柱柔性增加，与井壁的摩擦系数和接触血积都减小，从而达到降低摩擦阻力的效果。具体钻柱结构为：钻头+动力钻具+回压凡尔+FEWI）（地质导向系统）+无磁承压钻杆+MWI）悬挂短节+斜坡钻杆+加重钻杆+斜坡钻杆。②二开定向钻进或复合钻进时，在距钻头300m位置处加装一个欠尺寸扶正器，该扶正器在钻进过程中对井眼轨迹控制没有任何影响，但能及时破坏岩屑床。钻头在钻进300m以后，扶正器开

3、始工作，通过钻具旋转，扶正器刮削下井壁的残余钻屑来破坏岩屑床，起到清洁井筒的作用。这样钻具与井壁的接触面积和对减小，接触坏境有所改善，通常中途不需进行短程起下钻，直接钻到设计井深，从而大大提高了机械钻速，缩短了钻井周期。具体钻柱结构为：钻头+单弯动力钻具+无磁承压钻杆+MWD悬挂短节+加重钻杆+扶正器+钻杆。上述措施执行后，起钻时最人附加拉力不超过10t,—般为5〜6t,优艮的井眼质量为后期电测、下套管、固井及完井作业提供了可靠保证。2.2钻井液润滑防塌性能的配置与维护改善钻具与井壁接触面的润滑性是降低钻具摩阻又一关键技术，要求滤饼薄而韧，且具有良好的润滑性

4、，可从以下几个方面着手解决。2.2.1优选钻井液体系孤岛地区完钻层位主要是馆陶组地层，地层以泥岩、砂泥岩为主，粘土矿物主要为蒙脱石，分散造浆严重。钻井过程中可选择强抑制性的高分子体系,该体系具有抑制钻屑分散的能力，有效抑制粘土分散造浆，确保钻井液有合适的搬土含量，进而得到薄而韧的优质滤饼。2.2.2钻井液必须具备良好的携砂能力在钻井施工过程屮，为了满足携砂要求，钻井液的环空上返速度不低于1.08ms,同吋钻井液还需具备良好的流变性能，控制钻井液动塑比在0.36〜0.48PamPa-sZ间，及时将井筒内的钻屑携带至地面。地面应配备四级I古I控设备,在第一个循环

5、周将携带至地面的钻屑清除干净。若第一循环周钻屑清除不十净，岩屑重复入井，经过与钻井液的反复摩擦，岩屑颗粒变小，将增大处理难度。因此，良好的固控设备是净化钻井液的关键硬件，它能降低钻井液的含砂量至最低限度，而含砂量是决定滤饼质量的另一个重要指标。2.2.3滤饼的润滑性滤失量大小是决定滤饼质量好坏的一个重要指标。滤失量越大，滤饼含水量越人，滤饼越疏松，钻具与井壁的摩擦力越人。要得到高质量的滤饼，滤失量应小于5mLo钻井液还必须具有适当的静切力，若静切力太小，细颗粒砂子在压差作用下很快粘附到井壁上，会增大钻具与井壁之间的摩擦，一般要求钻进期间钻井液静切力不低于3P

6、ao在此基础上，往钻井液中加入质量好的润滑剂聚合醇可在滤饼上形成一层油膜，钻具与井壁的摩擦变成了钻具上的钻井液与井壁上的钻井液Z间的内摩擦，从而达到降低摩阻的作用。下套管前加入粒径不等的塑料小球，可将套管与井壁Z间的滑动摩擦变为滚动摩擦，也可以杜绝卡钻事故的发生。2.3严格控制井眼轨迹在井眼轨迹方面影响摩阻的因索有：①分支点附近井眼曲率的控制；②水平段井眼轨迹控制平滑;③水平段长度的设计限度；④水平段钻具的刚度和起下钻的速度。尽量简化钻具结构和降低钻具的刚性，控制水平段起下钻速度，使钻具容易通过曲率变化较大的井段。钻井扭矩的大小与钻柱躺在井眼低边的长度和钻柱

7、在井眼弯曲段的张力成正比关系，造斜点以下的钻柱越长，钻柱重量越大，钻柱与井眼的摩擦力越人，钻井扭矩也越人。因此，在设计井眼轨道时尽量缩短斜井段的长度。2.4使用降摩阻短节使用降摩阻短节可降低钻柱和井壁间的摩擦力，最大限度地提高机械钻速，对降低钻井成本具有重要意义。使用降摩阻短节的钻具结构如下（所钻地层：中破右灰岩）：钻头+降摩阻短节+螺杆钻具（带稳定环）+轻合金钻杆+钢钻杆+钻铤+钻铤+钢钻杆。该钻具组合试用了多口水平井，降摩阻效果显箸。使用降摩阻短节的优点：①降摩阻短节可通过钻井液射流产生的脉冲振动来降低钻柱和井壁间的摩擦，轴向载荷可有效地传递给钻头，提高

8、钻大位移水平井和大斜度定向井的机械钻速。②降摩阻短节