水平井井眼净化问题.doc

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1、水平井井眼净化问题井况因素：井眼净化程度与井况和环空几何形状有密切关系，钻柱的偏心程度由井斜角来决定，环空的几何形状又由钻柱的偏心程度来决定。根据一口井井斜角的大小的变化，可分为四个不同范围的井眼净化问题。在这四个不同范围内，岩屑床的形成与表现各不相同：1、接近于直井（0°—10°），井斜角10°时，岩屑在重力的影响下开始向井眼低边聚积；2、低井斜角（10°—30°）时，岩屑床开始形成，但不稳定；3、中间段（30°—60°）；4、高井斜段（60°—90°）。岩屑床随着井斜角的增大逐渐变厚，同时在井眼低边存在着聚积趋势，这种趋势直到井凭着角达到60°左右时消失，因为此时由于重力影响的岩屑下

2、滑将停止。由于油基泥浆和合成基泥浆比水基泥浆有很好的润滑性，所以，因重力影响产生岩屑下滑现象消失所城的最大井斜角，油基泥浆和合成基泥浆要比水基泥浆大。上述四个不同范围在所有的水平井都存在，但根据大量实践，在这四个范围内，钻井液的特性和钻井施工措施应要主集中在最关键的一段上，当然其它段也不能忽视，中间段（造斜）（30°—60°）一般来说是净化最困难的，因为在本段岩屑床开始形成，并在井眼底边能向下滑移，向井底堆积，导致各种井下复杂问题，在大量的油田实践中已经发现，由于生物聚合物泥浆具有优越的水力学特性，周到屑床的形成和滑移情况比常规泥浆对井斜角的敏感性小。环空几何形状的不同影响环空流速和剪切

3、速率。在大尺寸井眼，尤其是冲蚀形成的井眼扩大段，由于环空返速的下降，而岩屑开始堆积。在井斜角小于50°时，堆积的岩屑将脱离井壁，向井底下滑，并封堵环空，所以必须提高环空返速而改变岩屑的运移。钻柱的偏心影响环空流速的分布情况，近而导致岩屑床的形成和阻碍钻柱的转动。在井斜角大于20°时，钻柱产生偏心（趟在井眼低边），，这就迫使大部分泥浆沉着高边流动，而影响岩屑的有效运移。这种偏心分布的流速状况给低边的岩屑提供了很小的运移能量，因而导致岩屑床形成。流速因素：环空返速是井眼净化的关键因素，在不考虑流态的情况下，提供环空返速将改进岩屑运移，在极度高返速时（井将变为紊流），大部分或全部岩屑能被泥浆运

4、载，低环空流速将使岩屑在井眼低边堆积，并均匀地形成岩屑床。生物聚合物泥浆在速度返速和层流状态下具有优越井眼净化动能，特别是在钻柱旋转，完全偏心环空。钻柱旋转产生的螺旋流动，可以很快地移去存在的岩屑床并有助于防止岩屑床的再生成。很明显，水平段的井眼净化，紊流是首选状态，但这仅适应于较硬和压实性地层。如果可以得到和维持完全的紊流，那么在不考虑泥浆类型的情况下，泥浆粘度和钻柱的偏心度以内及转动就将是为很小的因素。对于非牛顿流体，在偏心环空中产生紊流所需的环空返速是很难精确计算的。一般用平均用平均雷诺数为4000作为一个准则来计算这种螺旋速度分布，在井眼高边是紊流，而在低边为层流的情况是非常普遍

5、的。在剥蚀敏感性地层，或上部大环空井眼受泵功率限制时，紊流不建议使用，在层流状态下，如果对泥浆水力特性进行流速调整，也可以获得较好的井眼净化。泥浆性能：提高低剪切速率粘度（LSRV），在泥浆流动时可提供很好的携砂能力，而在泥浆静止时，又能对岩屑提供很好的悬浮能力。在层流时，井眼净化与低剪切速率粘度的关系非常敏感。井眼净化与真实的切力值（TYV）和低剪切速率粘度（LSRV）存在着密切的关系，而与粘弹性质没有明显关系。宾汉模式的切力（Tieldpoint）近似于真实的切力值（TYV），但是，该值是在高剪切速率下通过旋转粘度计读数外推出的数值，不能作为水平井眼净化能力的鉴定值。测量6转R6和3

6、转R3值可以得到有用的TYV近似值，外推R6、R3值为需，或用R100值和R3值计算APIKw值，无论用哪种方法确定TYV值，能很好地实现井眼净化的TYV值设为井眼尺寸（英寸）的1.5倍。流变性生物聚合物泥浆的低剪切速率粘度可以用布氏（现场）粘度计测量出来，根据现场经验，低剪切速率值至少在40000CP（在剪切速率为0.0636秒-1时），泥浆具有很好的井眼净化能力和携砂能力。运用这种流体在防止和清除岩屑床时并不需要紊流。这种泥浆通过提低剪切速率粘度，在偏心的旋转钻柱周围可产生具有优越的井眼净化特性的层流。在这种情况下，偏心环空的井眼净化比居中环空更安全。井壁的稳定性也是水平井井眼净化的

7、关键，不容忽视，井壁失稳也是水平井井眼净化的大问题，井壁的稳定性可以通过“化学”和“机械”两种调节方式来改进提高。“化学”方式就是调节泥浆的抑制性和失水。“机械”方式就是调节泥浆比重。水平井井壁失稳的问题，主要是由于泥浆比重不能很好地平衡地层侧应力，而导致摩阻和扭矩增大。其次是低泥浆比重可能引起泥页岩掉块。如果是由于井眼侧应力导致的井壁机械失稳，那么，就适当提高泥浆比重，如果泥浆比重由于某种原因（如井漏等）不能提高，那么必须大幅度提