科研项目论证报告水平井快速安全钻井技术.docx

精品名师归纳总结中油商密 5 年中原油田科研工程可行性论证报告工程名称：小井眼、长水平段水平井钻井技术讨论课题名称：小井眼、长水平段水平井钻井技术讨论编写人： 李茂生 负责单位： 钻井二公司 二Ｏ一二年 3 月 12 日可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结一、工程立项依据与目的意义1、工程讨论的重要性分析水平井开发作为一种提高单井产量和油气田综合开发效益的有效手段，越来越受到人们的重视，实践说明，水平井技术在低渗透油气藏的开发中，可以增加暴露的油气面积，有利于提高产量，削减生产井数，降低钻井成本，是提高气田单井产能及采收率的有效方法，其胜利应用对油气田的进展具有重要意义深井小井眼、长水平段钻井是一项风险很大的工程，存在着大量的模糊性、随机性和不确定性问题由于对钻井过程中的客观情形熟悉不清晰或主观意识的决策失误，往往会发生很多复杂情形甚至造成严峻的事故，轻者耗费大量的人力物力和时间，重者导致全井的废弃具初步估量，深井小井眼、长水平段钻井处理复杂和事故的时间应当在 10%以上一口井特殊是水平井一旦显现事故，不但会增加处理事故的时间，仍会给后续施工带来不行预料的风险。

钻井速度的提高不光可以降低成本，同时仍降低了显现井下事故的时间和可能性该工程针对小井眼、长水平段水平井钻井速度慢、钻井周期长及井下复杂等问题，开展水平井清砂、润滑和钻井参数优选等技术讨论为小井眼、长水平段水平井优选钻井参数、钻头类型和确保井下供应科学依据同时针小井 眼、长水平段水平井材料价格和运费价格的攀升，钻井利润空间削减的现状进行降本增效的讨论该讨论将对小井眼长水平段水平井产生重要的推动作用， 对确保井下安全和钻井提速具有重要的指导和借鉴意义2、需要解决的技术难题小井眼、长水平段水平井井眼直径小，水平段长，受泵压的限制，排量偏小携砂相对困难，井眼净化难度大井深、存在高陡构造、高的应力、的层破裂和较强的泥页岩膨胀缩径，井壁稳固困难小井眼、长水平段水平井的层受钻井液浸泡时间长，简单发生失稳坍塌现象由于井深，温度高，钻井液性能保护困难钻井液密度高，体系中固相含可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结量高，高压差形成的泥饼粗厚，使得钻进时扭矩大，起下钻时附加摩擦阻力大，处理复杂情形时简单演化为粘附压差卡钻小井眼、长水平段水平井机械钻速低，井下安全风险大二、主要讨论内容、技术路线、技术关键〔 一〕 主要讨论内容1、水平井清砂技术讨论(1) 主要讨论内容及技术难点分析水平井与直井相比，井下情形比直井要复杂得多，不仅要稳固井斜角和井眼方位，仍要处理由重力作用、摩擦力、岩屑沉降等诸因素而涉及到其他一系列问题，从而使水平井的安全钻进与直井相比有着很大的不同。

在水平井中，由于重力的作用，井斜角超过 30°以后的井段内，岩屑就会逐步沉降到下井壁，形成岩屑床，钻井液携砂性能好、悬浮才能强，就形成岩 屑床所需时间长，反之，就形成岩屑床所需时间就短现场实践发觉，岩屑床 在井斜角为 30°到 60°之间的井段内，是不稳固的，也是较危急的，当沉积到肯定厚度后，岩屑床会整体下滑从而造成沉砂卡钻该项讨论内容可以细分为以下几个部分：①岩屑床厚度判定讨论，②短起下清砂讨论，③高转速清砂讨论，④大排量清砂讨论等几个部分2) 拟实行的详细技术方案只有将小井眼、长水平段的清砂工作做好了，钻柱才能够顺当的起下，同时也确保了完井管柱的顺当下入井斜超过 45°要进行短起下钻清砂工作通过定期的短起下钻，破坏下井壁的岩屑床，借助泥浆上返出井筒依据大量实践体会证明岩屑床形成和携砂 最难的井段为井斜 48～70°，水平段由于携砂阻力小，不易形成岩屑床钻进中发觉扭矩增加不正常，就要查明缘由，如无其他缘由，说明已经形成岩屑床在每次接单根或每次起下钻时，都要记录钻柱的摩擦阻力以及转盘扭矩，发觉摩擦阻力增加，说明井下已经存在岩屑床，就要采纳短程起下钻和分段循环的方法清除岩屑床发生沉砂卡钻后，忌讳硬提解卡，最好的处理方法是接上方钻杆，大排量循环，进行倒划眼。

在短程起下钻清砂成效不太明显的情形下，适当提高转盘的转速，利用钻可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结井液的涡流作用帮助清砂条件许可的情形下加大钻井液的排量以及采纳稀、稠钻井液交替的方法将沉砂携带出井筒钻井液的携砂性是保持井眼净化、预防沉砂卡钻的重要措施之一在水平井中，为了更好的满意携砂的需要，要求钻井液必需有最低的屈服值，同时， 钻井液塑性粘度和动切力的比值不少十 2:13) 预期达到的技术目标通过加强小井眼、长水平段井段的清砂讨论，可以使该井段处于一种相对洁净的状态从而防止了沉砂卡钻等类似事故的发生，降低了转盘扭矩和起下钻摩阻，提高了井下安全性2、水平井润滑技术讨论(1) 主要讨论内容及技术难点分析在水平井中，随着井斜角的增大，钻具作用于井壁的侧压力也随之增大， 水平井本身的特点就打算了在水平井钻进中易发生粘附卡钻，加钻压困难假如钻井液润滑性不好，就会使这些情形更加复杂化，因此，搞好钻井液的润滑性非常重要加入润滑剂可以降低滤饼摩擦系数，降低滤饼摩擦系数的方法是通过添加固体润滑剂和液体润滑剂为了搞好钻井液润滑性，通常是加入液体和固体组合的润滑剂，也可只加入单一的液体润滑剂。

不论实行哪种方式，都要保持润滑剂在钻井液中的含量，才能有效降低摩阻水平井要求钻井液滤饼摩擦系数小于 0.10严格掌握滤失量及滤饼厚度，粘附卡钻与钻具和滤饼的接触面积有关，而接触面积又与滤失量和滤饼厚度有关一般说来，水平井中应掌握 API 滤失量在 3mL 以内，高温高压滤失量在 15mL 以内加强固控工作，保持钻井液中含砂量低于 0.5%，低密度固相含量小于 12%，同时应掌握滤饼薄而坚强小井眼、长水平段水平井在润滑方面主要存在以下一些难点：①由于受到成本的制约，往往会显现润滑剂加量的不足，②在某些特殊情形下，润滑剂的挑选不合适、质量存在问题也会导致钻井液的润滑性不足，③钻井液含沙量的增加、固控设备使用不到位会严峻影响钻井液的润滑性该项讨论内容可以细分为以下几个部分：①液体润滑讨论，②固体润滑研可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结究，③含沙量的掌握讨论2) 拟实行的详细技术方案起下钻及接单根过程中，通过摩阻、扭矩判定钻井液的润滑情形在排除了岩屑床影响的情形下，假如扭矩、摩阻得不到改善，采纳实测钻井液的摩擦系数的方法来判定判定是否需要加入润滑剂依据钻井液的体系及相应的的层情形，挑选相应的固体润滑剂和液体润滑剂。

并对所加入的润滑剂的成效进行评估钻井液要实行四级净化，降低固相含量同时调整好泥浆性能，掌握总的固相含量和摩阻由于长水平段水平井井斜大，水平段岩屑携带到 48～70°井段，在钻井液润滑不佳的情形下，故形成粘卡的机率很大，同时应采纳的措施有：①削减钻具向下的阻力，尽可能削减钻具与井壁的接触面积用加重钻杆代替钻铤，用无磁抗压缩钻杆代替无磁钻铤，用欠尺寸稳固器代替足尺寸的稳固器，削减下部稳固器数量，降低钻具刚性②短起下钻，如井斜超过 50°开头定期短起下钻③为了防止粘卡，造斜时，每钻进一段时间要大幅度活动钻具一次④用18°锥度钻杆打斜井段，防止直台阶钻杆吃入的层而简单形成键槽3) 预期达到的技术目标通过加强小井眼、长水平段井段的钻井液润滑讨论，可以使该井的钻井液的润滑性处于一种良好状态从而防止粘吸卡钻等类似事故的发生，降低了转盘扭矩和起下钻摩阻，提高了井下安全性3、水平井井壁稳固技术讨论(1) 主要讨论内容及技术难点分析由于小井眼长水平段水平井机械钻速慢、泥页岩的层在钻井液中长期浸泡下，由于水化作用造成岩石强度降低，简单引起井壁不稳固通过合理调整钻井液性能，降低滤失量，提高滤液的抑制性，防止泥页岩水花。

同时合理掌握钻井液的密度和粘度，在保证井下安全的情形下，尽量降低钻井液密度和粘 度，为充分发挥水力能量，降低井底压差，提高破岩效率制造有利条件钻开的层形成井眼以后，井眼四周产生应力集中，如钻井液密度不足以有效的平稳井壁应力，就经常会显现井壁不稳固现象井壁不稳固分为两种情可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结况：一是钻井液密度过低，即井内钻井液液柱压力过低，井壁发生剪切破坏 〔坍塌〕另一种是钻井液密度过高，即井内钻井液液柱压力过高，井壁发生张性破坏〔压裂的层 〕因此，钻井液存在于一个安全窗口，其上限对应于破裂压力， 下限对应于坍塌应力井眼稳固力学讨论要解决的主要问题就是确定合理的钻井液密度，该钻井液密度既能保证的层流体不能侵入井内，又能保证井壁的层岩石不因拉伸破坏而发生压裂漏失，仍需保证井壁的层岩石不因剪切破坏发生失稳垮塌对于一口井来讲，就是要确定合理的安全钻井液密度范畴 〔掌握范畴 〕不考虑岩石水化应力的影响，而仅从岩石的力学作用动身，得出的井眼稳 定安全钻井液密度下限 〔井眼坍塌时的临界钻井液密度 〕必定偏低，往往导致钻井过程中井壁稳固失败泥页岩中一般含有蒙脱石、伊利石和高岭石等粘土矿物，由于粘土矿物特殊的物理化学性质，当钻井液中水的活度大于的层水的活度时，钻井液中的水将向井壁渗透，使泥页岩吸水膨胀或裂解。

反之，就的层水向井内移动，使泥页岩脱水而强度发生转变，两者都不利于井壁稳固井内钻井液对泥页岩的化学作用，最终可以归结到对井壁岩石力学性能参数、强度参数以及近井壁的带岩石应力状态的转变泥页岩吸水一方面转变井壁岩石的力学性质，使岩石强度降低，另一方面就发生水化膨胀，假如这种膨胀受到约束便会产生膨胀压 力，从而转变近井壁的应力分布状态该项讨论内容可以细分为以下几个部分：①钻井液的抑制性讨论，②泥饼质量掌握讨论，③钻井液密度窗口讨论2) 拟实行的详细技术方案在小井眼长水平段水平井水基钻井液类型中，选用钾钙基高密度聚磺钻井液体系来保护水基钻井液体系流变性的稳固该体系从几方面来增强体系流变性的稳固性①以掌握固相粒子分散度为核心，体系中加入无机盐 〔CaO、KCl〕 ②通过钾、钙离子的协同抑制作用，使粘土离子处于适度絮凝的粗分散态，大幅度提高体系的固相容量限和抑制才能③用 CaO 除掉沉淀碳酸氢根离子和碳酸根离子等化学污染源水平井的稳固性比直井的井眼稳固性更为突出，因而搞好钻井液的抑制性，保护井眼稳固就显得重要主要从以下几方面做工作：①提高钻井液抗温可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结才能，严格掌握高温高压滤失量，改善滤饼质量。

②使用防塌处理剂，提高防塌成效③保持钻井液性能相对稳固，采纳合理的钻井液密度密度、抑制和封堵是钻井液防塌技术的三大法宝，往往相互结合共同起作用其中，钻井液密度是最基本、最重要又是在钻探上最不答应任凭调整的参数因此，设计出合理的安全钻井液密度是防塌钻井液的基本任务考虑钻井液的水化作用时，可以将水化应力作为一种附加应力，叠加到井壁的有效应力中去依据摩尔 -库伯剪切准就和张性破裂准就，可以得到新的安全钻井液密稳固井壁的工艺技术措施是综合性的，可以采纳以下措施：①使用合适的钻井液密度使井壁保持力学稳固，利用径向支撑压力稳固井壁②通过有效封堵和形成致密泥饼的方法来保护这个径向支撑，同时，降低钻井液滤液的侵入。