超長(zhǎng)水平井及叢式水平井鉆井技術(shù)

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1、超長(zhǎng)水平井及叢式水平井鉆井技術(shù)1.鉆超長(zhǎng)水平井的技術(shù)挑戰(zhàn)1）井眼清潔；2）高摩阻扭矩，需要高抗扭抗拉和耐壓鉆桿；3）大斜度長(zhǎng)裸眼穩(wěn)斜段，套管的安全順利下入；4）平臺(tái)設(shè)備能力配套與常規(guī)井差別，常規(guī)超深井考慮鉆機(jī)的動(dòng)力和提升載荷能力，而超長(zhǎng)水平井側(cè)重考慮水力和頂驅(qū)輸送扭矩能力；5）井斜大，裸眼段長(zhǎng)，井眼侵泡周期時(shí)間長(zhǎng)，影響井壁穩(wěn)定性；6）普通井的經(jīng)驗(yàn)很多不適合超長(zhǎng)水平井，超長(zhǎng)水平井一旦出現(xiàn)失誤，懲罰比普通井嚴(yán)重；7）儲(chǔ)層埋藏深度不確定性和儀器精度誤差對(duì)鉆井軌跡調(diào)整影響；8）鉆桿伸縮性大，在接近完鉆深度只能單根鉆，對(duì)復(fù)雜情況處理活動(dòng)空間小。井眼清潔；井

2、眼清潔在超長(zhǎng)水平井中是個(gè)很關(guān)鍵的因素，制約超長(zhǎng)水平井延伸能力。斜井清潔跟直井區(qū)別很大，至少需要比直井很長(zhǎng)的循環(huán)周時(shí)間，而且在程序方法處理上也大大不同，隨著井斜的增加，井眼清潔難度加大，巖屑上返更加困難，需要循環(huán)時(shí)間更長(zhǎng)。一．影響井眼清潔因素：⑴井眼大?、處r屑尺寸⑵鉆桿尺寸⑼滑動(dòng)定向比例⑶排量⑽鉆井速度⑷轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速⑾井壁穩(wěn)定性⑸泥漿流變性⑿巖屑分散性⑹井眼軌跡⑺泥漿環(huán)空流態(tài)二．井眼清潔原理井眼清潔有兩種方式，一從井眼機(jī)械直接運(yùn)除出來(lái)，二通過(guò)分散，巖屑溶解在泥漿，這對(duì)于大尺寸淺表層采用海水鉆就利用這個(gè)原理，邊鉆邊造漿，把分散的巖屑帶至地面直接排海，間隔

3、打高粘把有顆粒形狀的巖屑返出，達(dá)到井眼清潔。a)鉆具的轉(zhuǎn)速是井眼清潔的關(guān)鍵因素在斜井中，井眼高邊高速流體清砂作用象傳送帶，巖屑沉至井眼底邊低速層，最終降至井眼底邊形成巖屑床，中間巖屑運(yùn)移長(zhǎng)短的距離與井斜角度、排量、轉(zhuǎn)速、流體的流變性及泥漿比重相關(guān)，巖屑運(yùn)移傳送帶速度與排量相關(guān)。鉆具轉(zhuǎn)速扮演在高角度井眼清砂關(guān)鍵因素，因?yàn)榛顒?dòng)流體處于井眼高邊，鉆具和巖屑都傾向于井眼底邊，通過(guò)鉆具機(jī)械的攪動(dòng)，將巖屑攪起至傳送帶上，且鉆具的攪動(dòng)，在鉆具上會(huì)產(chǎn)生牽引力，部分巖屑也會(huì)伴隨鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋上升，通過(guò)這兩者的作用將巖屑帶至地面，而鉆具轉(zhuǎn)速由井眼大小和單位進(jìn)尺快慢決定

4、，在12-1/4"、17-1/2"井段至少需要120RPM，8-1/2"井段需要70RPM以上，但高齒輪傳送帶仍需要鉆具轉(zhuǎn)速達(dá)到120RPM以上，鉆具鉆速越高，在鉆具周圍牽帶巖屑越多，超過(guò)鉆具接頭的高度，另外使流體原自由流動(dòng)高速通道變窄，產(chǎn)生紊流，進(jìn)而攪動(dòng)巖屑床，利于清砂，但這種高轉(zhuǎn)速當(dāng)時(shí)也許只將部分巖屑帶出來(lái)，井眼干凈仍需要長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)和倒劃眼短起下等措施，這在后面小節(jié)論述?；诟咿D(zhuǎn)速清砂原理設(shè)計(jì)了清砂工具如帶螺旋流道翼的鉆桿，破壞巖屑床，更易將巖屑攪至傳送帶上，使清砂更好。關(guān)于在鉆柱使用此類鉆桿存在誤區(qū)，不是只是使用一兩根的問(wèn)題，必須有足夠的數(shù)

5、量，因?yàn)樗皇潜绕胀ㄣ@桿稍好，在其的上部，相比普通鉆桿，只是整體巖屑沉下來(lái)的距離稍遠(yuǎn)點(diǎn)。a)排量對(duì)清砂影響排量對(duì)清砂是有作用的，巖屑畢竟經(jīng)過(guò)泥漿的流動(dòng)攜帶至地面，排量太低使得所謂攜砂傳送帶過(guò)于狹窄，這樣井眼環(huán)空很大空間被非激態(tài)泥漿占據(jù)，因此即使鉆具的攪動(dòng)，將巖屑攪離低邊，但很難進(jìn)到傳送帶，進(jìn)到傳送帶也易從中掉離，因此井眼很難清洗干凈，但對(duì)于小井眼8-1/2"，因鉆桿和井眼間隙相對(duì)較小，井眼相對(duì)較易清洗干凈。而在井眼上部的隔水套管，鉆柱與套管間隙大，環(huán)空返速很低，巖屑很難上返，因此需要很高的排量，排量高造成系統(tǒng)的整個(gè)壓耗過(guò)高，超過(guò)設(shè)備承受力，因此需

6、在隔水管底部環(huán)空，與地面泵構(gòu)成另外循環(huán)回路，通過(guò)單獨(dú)泵適當(dāng)提高隔水管清砂排量。b)井段井眼排量和轉(zhuǎn)速參考要求①17-1/2"井眼150-180rpm1200-1500gpm②12-1/4"井眼120-180rpm800-1000gpm③9-7/8"井眼120-150rpm450-650gpm④8-1/2"井眼至少》70rpm，最好》120rpm350-500gpm高摩阻扭矩，需要高抗扭抗拉和耐壓鉆桿；關(guān)于超長(zhǎng)水平井摩阻扭矩認(rèn)識(shí)歸納如下：①對(duì)于高角度，垂深淺的井：高摩阻和低有效懸重會(huì)限制鉆井深度，在無(wú)懸重或負(fù)懸重情況下，鉆具必須通過(guò)旋轉(zhuǎn)下到井深；②

7、垂深深的超長(zhǎng)水平井：由于鉆柱的負(fù)荷使鉆井深度不會(huì)太深，因?yàn)橄虏裤@具重量越重，旋轉(zhuǎn)扭矩越大，超過(guò)鉆柱的強(qiáng)度；③S型剖面的超長(zhǎng)水平井：如果井眼平滑緩降，井段不長(zhǎng)，對(duì)鉆柱摩阻扭矩影響不大，但對(duì)于降至井斜很小的井，因懸掛著有效鉆具重量，會(huì)產(chǎn)生較高的摩阻扭矩；④低角度井：摩阻一般不存在問(wèn)題，滑動(dòng)定向比較容易，但扭拒很高和套管磨損成為問(wèn)題焦點(diǎn)；⑤中角度井：結(jié)合高角度和低角度特性，摩阻比扭矩也許顯得更關(guān)鍵，扭矩則為不定因素；⑥高角度井：摩阻扭矩都很重要，如下部鉆具重量重可能會(huì)產(chǎn)生高扭矩，因此在鉆具組合上用加重鉆桿代替鉆鋌，并控制一定數(shù)量，盡可能少加，在鉆柱上采

8、用復(fù)合鉆柱和倒裝鉆具。（b）鉆具屈曲鉆具在井眼里由于受壓而發(fā)生彎曲，在大尺寸井眼、小角度井，小的鉆具剛性很容易發(fā)生受壓失穩(wěn)產(chǎn)生彎曲。高角