遼河油田小井眼段銑安全有效段銑作業(yè)

遼河油田小井眼段銑安全有效段銑作業(yè)

1施工質(zhì)量有待提高近年來，遼河油田先后采用三種工具在8個(gè)口側(cè)鉆孔，部分拋水炮施工。其中存在以下問題:1)時(shí)間長,速度慢。段銑時(shí)間2.49～11.00d,平均每口井4.53d,使用刀片2.5副,起下鉆3.5次。2)阻卡嚴(yán)重。每口井段銑作業(yè)過程中都出現(xiàn)不同程度地上提遇卡、下放遇阻現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)需要起鉆通井,甚至被迫改用斜向器開窗,耗費(fèi)了大量時(shí)間。3)銑進(jìn)速度低,單只刀片進(jìn)尺少。開始時(shí)銑速0.8～1.2m/h,一般銑進(jìn)2～3m后,銑速迅速下降,有的降至0.1m/h左右,并伴隨有遇卡現(xiàn)象發(fā)生。單副銑刀進(jìn)尺在3m左右,嚴(yán)重影響了作業(yè)進(jìn)度。4)工具與刀片質(zhì)量有待提高。4口井發(fā)生刀片崩缺、扭曲、折斷、本體變形、下井后刀片張不開和不能順利收回等問題。5)排量低,鉆井液攜帶能力差。在8口井施工過程中,最大排量18.0L/s,最小排量13.5L/s,一般為15.0～16.0L/s,由于排量低,而且鉆井液結(jié)構(gòu)力低,不能很好地懸浮和攜帶銑屑。2性能條件下,銑刀性能好所謂的安全有效段銑作業(yè)是指在一定銑速和鉆井液性能條件下,能保證段銑作業(yè)中井下不發(fā)生阻卡,銑刀工作平穩(wěn),且獲得較高進(jìn)尺(由于篇幅有限,筆者僅列出計(jì)算公式,不對(duì)公式及應(yīng)用進(jìn)行討論)。2.1銑屑用量直徑d在滿足鉆井液條件下,井眼凈化良好,能均勻安全銑進(jìn)的銑速方程,以能順利及時(shí)帶到地面的銑屑當(dāng)量直徑表示。dΤ=1.29099√(D2外-d2內(nèi))Rn(1)式中,dT為銑屑當(dāng)量直徑,cm;R為銑速,m/h;D外、d內(nèi)為段銑套管外徑與內(nèi)徑,cm;n為轉(zhuǎn)速,r/min。2.2b屑ms銑屑懸浮力是鉆井液懸浮銑屑的靜切力,應(yīng)確保停泵時(shí)銑屑不下沉或下沉很慢。τs=98.0665(ρ屑-ρm)dΤ6(2)式中,τs為鉆井液靜切力,Pa;ρ屑為銑屑密度,ρ屑=7.85kg/L;ρm為鉆井液密度,kg/L。2.3單井段型dh-dp井眼直徑do在段銑井段,鉆井液返速一般均低于0.7m/s,屬平板流型。此時(shí),需要調(diào)整鉆井液參數(shù)使其達(dá)到間隙比的60%～70%,以有利于井眼清洗。do=τo/ηs(Dh-dp)22400Va+3τo/ηs(Dh-dp)(3)式中,do為流速核直徑,cm;τo為鉆井液動(dòng)切力,Pa;ηs為塑性粘度,mPa·s;Dh為段銑段井眼直徑,cm;dp為段銑段鉆鋌直徑,cm;Va為段銑段鉆井液環(huán)空返速,m/s。2.4高動(dòng)塑比的確定由于段銑段井眼直徑大,返速低,加之銑屑尺寸較大,且密度是巖屑的3倍以上,因此,需要高動(dòng)塑比。筆者認(rèn)為,從實(shí)際出發(fā),當(dāng)返速小于0.7m/s時(shí),動(dòng)塑比(τo/ηs)應(yīng)在0.7～1.0為宜。2.5流型指數(shù)vh這里僅給出銑屑下滑速度、塑性粘度和銑屑返出率的計(jì)算公式。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),銑屑返出率在40%以上,井下才較為正常。VΗ=0.0707dΤ(ρ屑-ρm)2/3ρ1/3mη1/3s(4)ηs=[(1200VDh-Dp)2n+13]n8.35×10-4Κ(Dh-Dp)V(5)E=Va-VΗVa×100(6)式中,VH為銑屑在循環(huán)鉆井液中下滑速度,m/s;n為流型指數(shù);K為稠度系數(shù),Pa·sn;E為銑屑返出率,%;ηs為塑性粘度,Pa·s。3提高單次推算效率的主要措施3.1理論銑速與銑屑返出率的關(guān)系在鉆井液體系和流變性以及其它因素基本不變的情況下,適當(dāng)控制銑進(jìn)速度是提高段銑效率的重要措施。表1列出了幾口井銑速對(duì)井下情況的影響。表2列出了理論銑速與銑屑返出率之間的關(guān)系。由表1可看出:1)靜33-71CP井和靜29-59CP井的情況相似,即開始銑速較快,隨后因銑屑堵塞不僅造成銑速降低,而且發(fā)生阻卡;2)靜33-59CP井和靜31-67CP井一開始就以低銑速銑進(jìn),不僅總進(jìn)尺多,而且井下正常;3)理論分析表明,最大銑速不超過0.5m/h為宜,否則巖屑返出率甚至達(dá)不到40%。3.2銑速返出率計(jì)算遼河油田套管側(cè)鉆水平井均在ue001φ177.8mm套管中進(jìn)行。段銑工具最大張開直徑為220.0mm,考慮到工具擺動(dòng)和水泥掉塊,故按ue001φ235.0mm計(jì)算。因此,在段銑段鉆井液返速低于0.7m/s,一般為0.5m/s左右。現(xiàn)以銑速0.5m/h為例進(jìn)行分析,計(jì)算條件同表2。分析情況見表3。由表3可看出,當(dāng)銑速為0.5m/h,排量18L/s以下時(shí),銑屑返出率<40%,無法及時(shí)清除井下銑屑。為了保證井下正常,在0.5m/h銑速下要求排量20L/s以上,因此,在條件許可的情況下,采用較大排量銑進(jìn)是非常必要的。3.3靜切力的要求套管段銑的鐵屑尺寸大,密度比巖屑大,而且段銑段井徑較大,這就要求用于段銑的鉆井液體系必須具有較高的靜切力τs和動(dòng)切力τo,較高的動(dòng)塑比和良好的剪切稀釋性。根據(jù)研究和實(shí)際經(jīng)驗(yàn),采用聚合物加適當(dāng)粘土的鉆井液體系為宜,以鉆井液配好后在靜止條件下能懸浮實(shí)際銑屑為標(biāo)準(zhǔn)。3.4環(huán)空堵塞的地層控制當(dāng)排量不足,銑速較快時(shí),銑屑在段銑井段上下翻騰被轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆具弄碎后,小尺寸的上返出地面,較大的則沿工具下沉到工具之下的套管內(nèi)。隨著銑進(jìn)的繼續(xù),大尺寸的環(huán)空鐵屑和下沉到套管內(nèi)的鐵屑也越來越多,不僅造成環(huán)空堵塞而且套管內(nèi)的鐵屑被壓緊,托著工具,使工具因鉆壓不足而大大降低銑進(jìn)速度。針對(duì)上述問題,在工具下端接ue001φ152.4mm鉆頭或ue001φ152.0mm大頭銑錐,這樣,在段銑過程中鉆頭或銑錐不斷磨削和破壞下沉鐵屑,保證井眼暢通,并有效地傳遞鉆壓,從而有利于提高銑削速度。這在實(shí)踐中得到了證實(shí),見表4和表5。由表4、5可看出,盡管這兩口井排量相當(dāng)?shù)?環(huán)空返速不足0.5m/s,最低僅0.44m/s,除控制銑速外,表5茨16-146井帶牙輪鉆頭組合的段銑效果銑錐和鉆頭具有及時(shí)清除套管內(nèi)銑屑堵塞的作用,從而使銑削效率較高。同時(shí)也可看出,這兩口井后期因銑速加快而出現(xiàn)阻卡現(xiàn)象。3.5活動(dòng)鉆具未充放量過大,且以0.21)檢查待用工具,確保入井工作可靠。2)控制銑速小于0.5m/h,以0.2～0.4m/h為宜。3)確保排量在18L/s以上,并確保作業(yè)過程中不停泵,必要時(shí)可停鉆洗井。4)遇阻卡不得硬拔強(qiáng)壓,應(yīng)輕提慢放活動(dòng)鉆具。5)若銑速