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水平井钻井液技术.ppt

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内容概述由于水平井在钻井过程中井斜角从0°~90°变化，因而水平井与直井钻井工艺有较大的差别 为了确保水平井的钻成井保护好油气层，对水平井的钻井液完井液提出了特殊要求，必须解决： 井眼净化 井壁稳定 摩阻控制 防漏堵漏 保护储层井眼净化影响井眼净化的因素 井斜角 环空返速 环空流型 钻井液流变性能 钻井液密度 钻柱尺寸 转速 钻柱的偏心度 钻井速度和岩屑尺寸井斜角 环空岩屑浓度或临界流速随井斜角的增加而变大，而清洁率则随之下降 环空返速 其大小直接影响环空岩屑的运移方式、状态和环空岩屑浓度。提高环空运速： 环空岩屑浓度降低，井眼净化状况得以改善 岩屑床厚度降低或被破坏，井眼下侧不形成明显的岩屑床环空流型 <45°：层流比紊流携屑效果好 45°~55°：两种流态的携屑效果基本相同。通过调整钻井液流变性能，改变层流速度剖面的平板程度来取代紊流，使钻井液在环空处于平板型层流，从而达到改善井眼净化的目的 55°~90°：紊流比层流携屑效果好钻井液流变性能 层流状态下，提高钻井液的动切力和动塑比，有较好的携岩效果；随着井斜角增大，动切力的作用减弱，但动塑比对携岩的影响仍较大，故必须尽可能使用高动塑比钻井液 紊流状态下，在整个环空倾角范围内，钻井液的携岩能力不受其流变性能的影响 环空钻井液必须保持一定的初切力，但初、终切力之间的差值不宜过大。过高的触变性，会加剧岩屑床的形成并增加清除的难度钻井液密度 钻井液密度的提高，有利于钻屑的携带 钻柱尺寸 当井身结构已确定，随着钻杆尺寸的增大环空返速增加，有利于携屑转速 钻柱的旋转，对沉积的岩床起搅动作用，有利于床面岩屑的离去 转动钻柱可以限制钻柱的偏心效应，从而改善井眼净化 提高转速可防止钻井液在井壁周围形成不流动层，从而提高井眼净化 钻柱除了自转外，还围绕井眼周界作圆周运动，因而有利于岩屑的携带钻柱的偏心度 随着井斜角的增大，钻校的偏心度对环空岩屑的影响较大 环空岩屑浓度随钻柱偏心度的增大而增大 钻井速度和岩屑尺寸 当钻速过高时，会造成环空钻屑浓度过大，岩屑床厚度增加 岩屑尺寸大小亦会对井眼净化效果带来影响技术措施实现水平井净化的技术措施可归纳为以下几个方面： 提高环空返速 选用合理流型与钻井液流变参数 改变下部钻具组合 适当增加钻井液密度 转动钻具或上下大范围活动 使用钻杆扶正器 泵硬果壳段塞 控制钻进速度 采用高转速金刚石钻头 倒划眼 带喷嘴的钻井工具接头 检测返出钻屑量 井眼净化计算机软件选用合理流型与钻井液流变参数 井斜角较小井段(小于45°)，层流能获得最佳的井眼清洗效果，尽可能提高钻井液的动切力和动塑比 大斜度井段中，使用紊流的清除效果更高：由于紊流只取决于流体的动量特性，而与钻井液的流变性能无关，因而应使用低粘度钻井液。钻井液在环空无法达到紊流，可通过提高钻井液动塑比，使其在环空形成平板型层流来提高岩屑清洗效果；采用高粘度清扫液在此井段只能对液流中岩屑起作用，而对清除岩屑床不起作用，但可通过间断注入低粘剂，促成局部紊流，来清扫岩屑床。 必须保持一定低剪切速率下的钻井液粘度(3转和6转读数)，以提高悬浮钻屑能力及防止钻屑床的形成。严格控制初、终切力差值，力求避免钻井液触变性过大而带来的各种不利的影响，避免起下钻过程产生过高的抽吸和激动压力井壁稳定井眼钻开前，地下岩石在上覆地层压力、水平地应力及地层孔隙压力的作用下，保持应力平衡状态 井眼被钻开后，井筒内的钻井液柱压力取代了所钻岩石对井壁的支撑，引起井壁周围的应力重新分布 当井筒中的液柱压力小于地层坍塌压力时，井壁周围的岩石所受的应力就会超过岩石本身的强度，造成井壁四周岩石发生剪切破坏钻水平井时稳定井壁的技术措施 选用合理的钻井液密度 钻井液密度必须大于地层坍塌压力而低于地层破裂压力 优化井身剖面设计 优选所钻井的方位 尽量选用较小曲率半径的井身剖面 依据地层组构特性优选钻井液类型与配方 地层的组构特性 钻井液的抑制性和封堵性 HTDFL与渗透滤失量应更低，泥饼质量更高 封堵剂易在下井壁堆积 采用强封堵材料 确定合理的环空返速，减少对井壁的冲蚀 因而必须优选合理的环空返速，既保证井眼净化，又不冲蚀井壁摩阻控制井身剖面 钻柱结构 钻井液润滑性能 钻井液滤失量和泥饼质量 井眼净化 固控 井身结构钻井液润滑性能 钻井液的润滑性能是影响钻柱的摩阻力和扭矩的主要因素之一。降低钻柱与套管的摩擦系数和钻具与泥饼的摩擦系数就可以大大降低钻柱的摩阻力和扭矩 钻井液滤失量和泥饼质量 钻柱的摩阻力和扭矩与钻柱与井壁的接触面积有关，如钻井液固相含量高，HTHPFL大，泥饼厚，则钻柱在斜井段和水平井段嵌入泥饼越深，接触面积就愈大，摩阻力增高优化水平井井身结构和井身剖面设计 进行各种井身结构和井身剖面的摩阻计算，既要考虑降低摩阻与扭矩，又要考虑尽可能短的拐弯井段