1、蘇里格常見水平井托壓解析,教授高工：吳飛,前 言,近年來在蘇里格地區(qū)水平井施工時(shí)常遇到定向托壓現(xiàn)象，影響鉆井速度，甚至?xí)砭聫?fù)雜情況發(fā)生，如何有效的預(yù)防及解決定向托壓問題，成為現(xiàn)場人員面臨問題之一。造成定向托壓現(xiàn)象原因眾多，針對不同定向托壓表現(xiàn)現(xiàn)象，現(xiàn)場人員分析造成定向托壓原因，采用多種方法，以解決和預(yù)防定向托壓問題。 。,目 錄,一、常見6大定向托壓原因,二、定向脫壓現(xiàn)場解決辦法,三、綜述,托壓原因,1.井眼軌跡原因,定向軌跡不規(guī)則，造成井眼井壁多處出現(xiàn)臺階，鉆具本體、鉆具接頭或扶正器支撐在井壁臺階上，增加摩阻或?qū)@具卡在臺階中，加壓無進(jìn)尺，進(jìn)而導(dǎo)致托壓現(xiàn)像產(chǎn)生。,2.地層交結(jié)變化原因,

2、地層交結(jié)變化，尤其地層新被鉆開，井壁尚未光滑，定向時(shí)BHA中接頭或扶正器卡在地層交結(jié)處，造成托壓。,3.井底巖屑床原因,井底砂子未攜帶干凈，造成井下砂子托住扶正器，造成托壓現(xiàn)象，這種托壓在水平井也是最常遇到情況。,4.鉆具組合原因,倒裝鉆具計(jì)算出現(xiàn)問題，導(dǎo)致倒裝鉆具組合沒起到應(yīng)有的作用，反而增大摩阻，出現(xiàn)托壓現(xiàn)象。,5.鉆具發(fā)生屈曲原因,在定向中，現(xiàn)場人員未計(jì)算所能加的最大鉆壓，導(dǎo)致鉆具發(fā)生多次屈曲，增大摩阻，導(dǎo)致托壓發(fā)生。,6、泥餅虛厚、泥漿的摩阻系數(shù)大,在定向井的施工中接單根、起鉆時(shí)的上提拉力的大小除了與井眼凈化等有關(guān)系以外與泥漿的摩擦阻力系數(shù)有很大的關(guān)系，摩阻系數(shù)越小鉆具下滑的阻力也就越

3、小，反之越大即易產(chǎn)生托壓現(xiàn)象。,目 錄,一、常見6大定向托壓原因,二、定向脫壓現(xiàn)場解決辦法,三、綜述,1.針對井眼軌跡原因造成的托壓解決方法,解決這類情況，一般在連續(xù)定向時(shí)，每個(gè)單根鉆完后，緩慢劃眼2-3遍，最后需余2-3m，不劃眼，原因在于前面劃眼將井壁盡可能修復(fù)平滑，且此段井眼劃大后，下面更利于增加定向造斜率；而最后所剩井段不劃眼，就是盡可能不破壞定向趨勢。 水平段施工時(shí)，由于找氣層需要，有時(shí)會出現(xiàn)剛上調(diào)井斜，又要下降井斜情況發(fā)生。由于蘇里格氣層結(jié)構(gòu)特性，這種情況在蘇里格水平井中出現(xiàn)較多，針對這類情況，在定向中首先要求送鉆必須點(diǎn)送，一旦出現(xiàn)托壓立即活動(dòng)鉆具，以防粘卡。 向上增斜時(shí)，出現(xiàn)托壓

4、嚴(yán)重，將前段井段反復(fù)緩慢劃眼，必要時(shí)短起下，打完一個(gè)單根緩慢劃眼2遍，余2-3m不劃。如向下降斜，托壓無進(jìn)尺，可以復(fù)合0.2-0.3m再繼續(xù)定向，嚴(yán)重時(shí)可定向段結(jié)合小段復(fù)合；一個(gè)單根打完，緩慢劃眼2-3遍，劃眼可以劃至井底。 。,2.針對地層交結(jié)變化造成托壓解決方法,第一步：現(xiàn)場最主要的是首先要判斷清楚，造成托壓現(xiàn)象，為地層原因。而這類判斷一需根據(jù)之前鉆時(shí)，二需結(jié)合之前施工鉆進(jìn)作業(yè)。如果之前未出現(xiàn)頻繁定向，整體摩阻不大，且鉆時(shí)時(shí)快時(shí)慢，井下鉆具工作正常。這時(shí)定向出現(xiàn)托壓現(xiàn)象，就要考慮為地層交結(jié)變化原因。 第二步：判斷清楚后，需上下多劃幾遍眼，直至再次定向未出現(xiàn)托壓現(xiàn)象，條件允許可再復(fù)合1-2m

5、定向，一般就能解決這問題。但需注意的是，此現(xiàn)象產(chǎn)生，泥漿方面或有一定問題出現(xiàn)，最好跟現(xiàn)場泥漿工程師溝通，以防井下復(fù)雜。,3.針對井底巖屑床造成托壓解決方法,巖屑床原因造成托壓，在水平井施工時(shí)，往往很難避免，巖屑床產(chǎn)生主要原因?yàn)榫咨白訋Р怀龀练e井底，故在施工中，定向前復(fù)合時(shí)，盡可能增大排量，適當(dāng)控制鉆時(shí)；定向中托壓嚴(yán)重，應(yīng)開轉(zhuǎn)盤上下活動(dòng)幾次，再壓至井底，小鉆壓鉆進(jìn)0.2-0.3m，再定向。如果此類托壓嚴(yán)重，必要時(shí)短起下可在一定程度上緩解托壓問題。,4.針對鉆具組合原因造成托壓解決方法,因鉆具組合失誤造成托壓，往往為上部加重鉆桿托在井壁，要上下多活動(dòng)幾次，或復(fù)合鉆進(jìn)1-2m，再定向。托壓嚴(yán)重時(shí)，

6、必要時(shí)起鉆糾正鉆具錯(cuò)誤，再下鉆鉆進(jìn)。,5.針對鉆具發(fā)生屈曲造成托壓解決方法,鉆具發(fā)生屈曲，前因往往為定向摩阻較大，定向中加在鉆具上鉆壓大，導(dǎo)致鉆具發(fā)生屈曲。另外如在定向時(shí)，對鉆具鉆壓計(jì)算不對，也會造成過大的鉆壓加在鉆具上。 避免鉆具發(fā)生屈曲而導(dǎo)致托壓，要首先計(jì)算鉆具發(fā)生屈曲臨界鉆壓，在發(fā)生屈曲時(shí)，立即上下活動(dòng)鉆具，加壓時(shí)將鉆壓降到臨界鉆壓之下定向。而根據(jù)近年蘇里格水平井施工經(jīng)驗(yàn)，在鉆具發(fā)生正弦屈曲后，5鉆桿上可再多加3-5噸鉆壓，4鉆桿可再多加2-3噸鉆壓，定向中發(fā)生托壓現(xiàn)象較少。 無論在處理何種定向托壓情況，需注意的是，無論是使用PDC還是牙輪鉆頭，泵壓不能超過循環(huán)泵壓2個(gè)MPa如果用牙輪鉆

7、頭泵壓上升1Mpa，就證明鉆壓加到了鉆頭上；而PDC鉆頭在滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)泵壓可以上升或上升較小,泵壓上升超過2MPa一定要及時(shí)提起鉆具以免損壞螺桿鉆具。,6.針對泥餅虛厚、泥漿的摩阻系數(shù)大造成托壓解決方法,加強(qiáng)泥漿潤滑性方面，具體做法是，首先是加強(qiáng)潤滑劑的加量；其次是潤滑劑之間的配合使用。 解決方法：1.增加液體潤滑劑和固體潤滑劑的用量，使鉆井液的粘滯系數(shù)小于0.06實(shí)現(xiàn)低摩阻低扭矩。 2通過加入超細(xì)鈣ZDS-1和乳化瀝青SFT-1各種降失水劑使井壁形成致密泥餅減小鉆具在井壁上的粘附性。 3確保鉆井液有足夠的抑制性，主要通過觀察不粘篩布鉆屑成型度鉆井液性能的穩(wěn)定性等。 4利用聚合醇的潤滑性清潔性抑

8、制性與無機(jī)鹽復(fù)配在鉆具與井壁上形成牢固的復(fù)合膜增強(qiáng)潤滑性。 5加強(qiáng)固控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是離心機(jī)的使用，減少鉆井液中的亞微粒子濃度。通過清除-加重-清除的措施來調(diào)整固相比例。,鉆柱的縱彎（屈曲）,概念： 鉆柱受軸向壓力而失去穩(wěn)定性，發(fā)生彎曲，稱為縱彎，或“屈曲”。 類型： 正弦屈曲（初始屈曲）； 螺旋屈曲 研究鉆柱屈曲問題的意義： 在垂直井中： 不允許鉆桿受壓。所以更不允許鉆桿發(fā)生屈曲。 允許鉆鋌受壓。從鉆鋌強(qiáng)度考慮，允許鉆鋌彎曲；但從井眼軌跡控制考慮，鉆鋌彎曲將使鉆頭軸線偏斜，又可能導(dǎo)致井眼彎曲。,在定向井中： 倒裝鉆具組合，鉆鋌安置在鉆桿的上面，為鉆桿提供軸向壓力。 允許鉆桿受壓，但不允許鉆桿

9、彎曲。所以要特別提出對鉆桿曲屈狀況進(jìn)行校核。 鉆柱出現(xiàn)彎曲，特別是螺旋彎曲之后，鉆柱與井壁接觸，增大鉆柱與井壁的摩阻力。而且，隨著軸向壓力的增大，彎曲螺距縮短，摩阻力更大，甚至將鉆住“鎖住”，無法前進(jìn)，無法給鉆頭加壓。所以，定向井、水平井、大位移井等，不允許鉆柱發(fā)生失穩(wěn)屈曲。,預(yù)防托壓基本計(jì)算方法,在現(xiàn)場施工時(shí)，往往沒有施工軟件可計(jì)算鉆具發(fā)生屈曲臨界鉆壓值，這樣就要求現(xiàn)場工程師自己應(yīng)用計(jì)算公式計(jì)算，下面為現(xiàn)場常用計(jì)算方法： 正弦屈曲臨界鉆壓計(jì)算公式： 式中： E 是楊氏模量 I 是軸向瞬時(shí)矢量 qm 是鉆具在泥漿中單位長度浮力重量 是鉆具所處井眼井斜 r 是鉆具接頭與井眼井壁之間距離 如果鉆具加壓到達(dá)Fsin，則會發(fā)生正弦屈曲。 這樣在井斜90時(shí)，鉆壓超過15噸時(shí)，4鉆桿會發(fā)生第一次正弦屈