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鉆井托壓的原因及解決措施

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鉆井托壓的原因及解決措施

發(fā)布日期：2022-07-21 作者： 點(diǎn)擊：

一、托壓的概念


在鉆井過(guò)程中，由于泥漿性能不好，很多時(shí)候都會(huì )造成縮徑。井眼縮徑很容易在鉆進(jìn)中產(chǎn)生托壓，在起下鉆中遇卡或遇阻?，F在單說(shuō)鉆進(jìn)托壓的鉆進(jìn)。
所謂托壓，就是鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆壓沒(méi)能施加到鉆頭上，反而由于井下鉆具與井壁的摩擦過(guò)大，全部施加到了鉆具上。加了很大的鉆壓可是卻沒(méi)有進(jìn)尺同時(shí)還沒(méi)有回壓，扭矩也不是很大。?在這樣的情況下鉆進(jìn)，應該降低轉速，緩慢加鉆壓，在鉆具抗壓強度允許情況下，不斷加鉆壓，直到加壓過(guò)程中，扭矩突然增大，鉆壓開(kāi)始回壓。然后慢慢少加鉆壓，回到正常鉆進(jìn)鉆壓。每打完一個(gè)單根之后（頂驅~立柱柱）多次劃眼，倒劃眼，沒(méi)有扭矩之后再接單根或立柱。每次如此循環(huán)。1658365343503715.jpg


  • 在以上描述的方法中，井下具體情況是：?


當我們加鉆壓的時(shí)候，由于井眼縮徑，鉆壓都加到了鉆具或者扶正器上，所以我們要一直加壓，但要考慮鉆具的抗壓能力，每次加壓有可能使鉆具下行一部分，不斷加壓，便可以使鉆具離開(kāi)縮徑井段，在鉆具離開(kāi)縮徑井段的瞬間，鉆頭快速接觸井底，同時(shí)由于此時(shí)鉆壓高于正常鉆進(jìn)時(shí)鉆壓，所以鉆頭吃入地層會(huì )比較多，扭矩突然變大。這樣轉盤(pán)或者頂驅也許會(huì )憋停，即使憋停也不能貿然上提，要釋放扭矩，多次處理就能正常鉆進(jìn)了。


  • 托壓的現象及危害?:?


托壓產(chǎn)生在直井反扣或定向井多次反扣的定向過(guò)程中、開(kāi)窗側鉆井開(kāi)窗側鉆定向中、水平井定向過(guò)程中托壓由于井眼軌跡以及各種阻力的原因使得鉆具加壓后壓力很難傳遞到鉆頭從綜合錄井儀器及指重表看就是在鉆壓不斷增加的前提下鉆頭的位置不變、沒(méi)有進(jìn)尺泵壓不升高、不憋泵在鉆壓繼續增加的時(shí)可能會(huì )突然憋泵。?定向井托壓。一方面影響正常的定向施工?另一方面如操作不當易產(chǎn)生卡鉆。??
二、原因分析
1、井眼軌跡差?
定向中的托壓與施工的井眼軌跡有很大的關(guān)系在實(shí)際施工中其中有一部分直井或定向井都會(huì )因為地層或施工的原因造成井眼軌跡偏離設計這時(shí)就要進(jìn)行導向反扣鉆進(jìn),而另一部分井會(huì )因為某種原因進(jìn)行反扣幾次從而造成井眼軌跡不好。在井眼軌跡不好的前提下改變鉆具結構進(jìn)行反扣定向時(shí)由于鉆具剛性的問(wèn)題在加壓時(shí)鉆具的某一點(diǎn)會(huì )支撐在井壁上此時(shí)往往會(huì )出現托壓現象。由于井眼軌跡差造成的托壓在加壓后上提的過(guò)程中上提的附加拉力不會(huì )很大即和平時(shí)的附加拉力相差不多一般不會(huì )超過(guò)下壓的壓力。?定向井的井眼軌跡與造斜率有一定的關(guān)系，造斜率越小井眼軌跡就越平滑，施工中產(chǎn)生托壓的現象就少。在水平井的施工中，長(cháng)半徑的水平井較中半徑、短半徑水平井產(chǎn)生托壓的幾率要小的多。??
2、井眼不干凈有巖屑床的存在?
造成定向井定向過(guò)程中、直井反扣固相、巖屑等清除的能力差使得有害固相又重新進(jìn)入井內。就大井斜定向井及水平井來(lái)說(shuō)，45-90度本身存在一個(gè)巖屑攜帶困難。在定向的過(guò)程中，鉆具與井壁是滑動(dòng)摩擦，巖屑床的存在使得其間的滑動(dòng)摩擦力增大從而造成定向過(guò)程中托壓。巖屑床的存在一般是明化鎮以下的地層巖性較硬對定向鉆進(jìn)影響較大。對大井斜定向井及水平井來(lái)說(shuō)在明化鎮中施工很少有托壓產(chǎn)生而在沙河街、孔店中施工巖屑床的存在易造成托壓。?
3、泥餅虛厚、泥漿的摩阻系數大?
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有很大的關(guān)系，摩阻系數越小鉆具下滑的阻力也就越小，反之越大即易產(chǎn)生托壓現象。泥漿由于固相含量等原因造成泥餅虛厚時(shí)也易產(chǎn)生定向過(guò)程中托壓。泥餅越虛厚與鉆具的接觸面積越大易造成粘卡，泥餅虛厚造成的鉆具托壓的現象與井眼軌跡不好造成的現象有所不同，由于泥餅虛厚造成的托壓在加大的鉆壓后如30噸鉆壓有時(shí)會(huì )突然憋泵，在上提的過(guò)程中上提附加拉力會(huì )大于下放的鉆壓。?很多定向井在定向中由于托壓后加壓不當造成粘卡。
例如2001年施工的某井在過(guò)了石膏層以后由于井斜方位偏離設計進(jìn)行反扣在反扣中由于托壓工程施工不當把90噸鉆具全部加上造成卡鉆泡解卡劑后解卡。
三、解決措施
1、加強井眼軌跡的控制、改變鉆具結構?
井眼軌跡差造成的托壓解決措施主要是工程加強井眼軌跡的控制，在大井斜大位移定向井中全井跟導向控制井眼軌跡避免井斜方位等偏離設計進(jìn)行反扣，另外針對井眼軌跡不好的情況產(chǎn)生的托壓現象最有效的解決措施是簡(jiǎn)化鉆具結構，減少鉆挺的數量，增加加重鉆桿的數量從而降低鉆具的剛性減少鉆具與泥餅的接觸面積防止托壓和粘卡。所以水平井井中產(chǎn)生的托壓主要從井眼凈化、潤滑、司鉆操作等方面采取措施。??
2、加強凈化?
加強凈化包括井眼的凈化和地面泥漿通過(guò)地面固控設備的凈化。?
加強泥漿的攜砂性能，在近年來(lái)施工的定向井基本都采用PDC加導向馬達技術(shù)進(jìn)尺相對較快、巖屑被研磨的較細這給井眼凈化都帶來(lái)一定的難度。不同的井眼鉆進(jìn)時(shí)排量的要求是對于ф311井段排量須高于3.4m3/min，ф216井段則要高于1.8m3/min，另外根據井下返砂情況調整泥漿的流變參數對于低固相聚合物鉆井液來(lái)說(shuō)泥漿的動(dòng)塑比要求控制在0.42-0.50之間對巖屑的攜帶效果較好，在泥漿粘切方面大井斜定向井粘度控制在48s以上高的粘切有利于防止鉆屑的垂直沉降，在某施工中50-60度時(shí)由于加入有機正電膠后泥漿的粘度降低42s左右井下返砂效果不好同時(shí)出現定向過(guò)程中托壓提高泥漿粘度到50s以后井下正常，井深以上200-300米，水平井可以拉到20-30度井斜的井段因為在定向井施工中的鉆具結構中往往帶幾柱鉆挺，在新施工的井眼中由于鉆挺的存在新井眼的環(huán)空泥漿上返速度較大，巖屑床一般沉在老井眼中。所以有的井隊在施工中只拉新施工過(guò)的井段對破壞巖屑床的作用很小。?
3、加強泥漿的潤滑性改善泥餅質(zhì)量?
加強泥漿潤滑性方面具體做法是首先是加強潤滑劑的加量其次是潤滑劑之間的配合使用。?在定向井中一般定向時(shí)要混入原油，原油雖然有能很好潤滑性但原油的加入會(huì )時(shí)泥餅質(zhì)量變差。為此在定向井的施工中原油最好配合水基潤滑劑共同使用。這樣既解決了潤滑問(wèn)題又解決原油加量大造成的泥餅需厚。在定向中滑動(dòng)摩察的隨著(zhù)摩察阻力系數的增加而增大，解決的措施是在泥漿中混入一定量的原油約3-5t，原油含量最好不要超過(guò)9~10%同時(shí)在改善泥餅質(zhì)量方面可以加入磺化瀝青、酚醛樹(shù)脂等泥漿材料，好的泥餅質(zhì)量會(huì )減少因托壓而造成的粘卡現象。另外在潤滑劑方面除了液體潤滑劑以外固體及極壓潤滑劑也是減少托壓有效方式。在硬地層定向井定向時(shí)產(chǎn)生托壓時(shí)一次加入200~300kg膨化石墨對由于潤滑性差產(chǎn)生的托壓有很好的效果。



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