水平井钻井液技术.ppt

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1、水平井钻井液技术内容水平井井眼净化水平井井壁稳定水平井摩阻控制水平井防漏堵漏水平井储层保护水平井钻井液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井眼净化是水平井钻井工程的一个主要组成部分井眼净化不好会导致：摩阻和扭矩增加、卡钻影响下套管和固井作业正常进行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

2、井速度和岩屑尺寸井眼净化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井眼净化环空流型<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井眼净化钻井液流变

3、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动切力YP=0.48(φ300－PV)塑性粘度PV=φ600－φ300动塑比=YP/PV塑性粘度反映了在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于动态平衡时，悬浮的固相颗粒之间、固

4、相颗粒与液相之间以及连续液相内部的内摩擦作用的强弱动切力反映了钻井液在层流情况下，粘土颗粒之间及高分子聚合物分子之间相互作用力的大小．即形成空间网架结构能力的强弱井眼净化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，有利于携屑井眼净化转速钻柱的旋转，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

5、带井眼净化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井眼净化水平井的井眼清洗在现场经常采用机械清洗和水力清洗相结合的措施来解决：机械清洗主要是顶部驱动和加强固控水力清洗指采用适当的水力参数和钻井液性能来提高清洗效果井眼净化井壁稳定井壁稳定是钻井工程中最常见的井下复杂情况之一。发生井壁不稳定的原因可归纳为力学因素与物理化学因素，但最终均归结为井壁岩石所受

6、的应力超过其自身强度造成岩石发生剪切破坏井眼钻开前，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井壁稳定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井壁稳定依据地层组构特性

7、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，又不冲蚀井壁井壁稳定摩阻控制钻具在重力的作用下，钻具与井壁的接触面积比直井大幅度增加，因而起下钻具的摩擦阻力和旋转钻具的扭矩与直井相比就会大幅度增加，其值随井斜角的增大而增加；随方位角的变化而增大因而水平井钻井过程中的卡钻可能性比直井大得多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

8、身结构摩阻控制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，摩阻力增高摩阻控制优化水平井井身结构和井身剖面