唐亮，徐志偉，張東生，郝敬選，林愿聰，楊靜，田靜

機械式井眼凈化工具在SWH81-HP4井應用情況

唐亮1，徐志偉2，張東生3，郝敬選4，林愿聰4，楊靜4，田靜4

（1. 長城鉆探工程技術研究院，遼寧 盤錦 124010； 2. 長城鉆探鉆井一公司，遼寧 盤錦 124010；3. 遼河油田能源管理公司安全環(huán)保部，遼寧 盤錦 124010；4. 長城鉆探鉆井二公司，遼寧 盤錦 124010）

為解決水平井、大位移井鉆進過程中，巖屑床堆積、井眼凈化困難等問題，研制了機械式井眼凈化工具，該工具結構簡單，加工便利，一體加工而成，可以通過鉆進過程中鉆柱旋轉，破壞下井壁巖屑床，并有效地形成紊流效果，從而提高巖屑攜帶能力，提高井下的凈化效果。該工具改進后在SWH81-HP4井中進行了現(xiàn)場應用，通過效果對比，體現(xiàn)了其良好的井壁修整及攜巖效果。

水平井；巖屑床；摩阻；軌跡

SWH81-HP4井是一口設計水平段達到1 800 m的水平井，三開鉆井采用215.9 mm的鉆頭鉆進，造斜段至水平段采用一個尺寸鉆頭進行施工，累計螺桿段長達2 500 m，考慮到后期裸眼段長、設計垂深較大、循環(huán)壓耗較大、水平段后期鉆進存在巖屑攜帶困難、倒劃眼井段長等問題，在后期施工中引入機械式井眼凈化工具。通過工具應用，井眼凈化率提高10%，倒劃眼井段減少30%以上，體現(xiàn)了工具凈化井眼、修整井壁的作用[1-2]。

1 工程概述

1.1 使用目的

通過在鉆具組合中加入機械式井眼凈化工具，當鉆柱旋轉時，可以有效地破壞下井壁巖屑床，并形成紊流效果，提高巖屑攜帶能力，提高井下的凈化效果。

1.2 井身結構

該井一開采用Φ406.4 mm鉆頭進行鉆進，鉆進至332 m，下入Φ339.7 mm的套管進行完井；二開采用Φ311.2 mm鉆頭進行鉆進，鉆進至2 642.9 m，下入Φ244.5 mm套管完井；三開采用Φ215.9 mm鉆頭進行鉆進，鉆進至5 145 m，下入Φ152 mm套管完井。表1為該井的井身結構數(shù)據(jù)。

1.3 工程設計

SWH81-HP4井設計井深5 200 m，垂深 3 209 m，造斜點2 796.66 m，最大井斜角81.47°，最大狗腿度4.5 °/30m，井底位移3 096.5 m。設計入口靶點A為3 345 m，垂深2 917 m，井斜81.47°，方位155°，位移798 m，允許誤差范圍：橫 向±15.0 m，縱向±2.0 m；末端靶點B為5 200 m，垂深3 292 m，井斜81.47°，方位155°，位移 2 568 m，靶盒允許范圍：橫向±15.0 m，縱 向±2.0 m。

表1 井身結構數(shù)據(jù)

2 實鉆情況

2.1 整井鉆具組合情況

依據(jù)各層段鉆井需求并結合現(xiàn)場準備工具及軌跡控制需求選配鉆具組合。

2.1.1 第一井段

段長：2 645-3 512 m；鉆具組合： 215.9 mm鉆頭+雙母+浮閥+172 mm鉆鋌1根+MWD儀 器+127 mm加重鉆桿6根+127 mm機械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿10根+127 mm機械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿。

2.1.2 第二井段

段長：3 512-4 389 m ；鉆具組合：215.9 mm鉆頭+雙母+浮閥+172 mm鉆鋌1根+MWD儀 器+127 mm加重鉆桿4根+165 mm隨鉆振擊 器+127 mm鉆桿3根+127 mm機械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿10根+127 mm機械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿。

2.1.3 第三井段

段長：4 389-5 145 m；鉆具組合：215.9 mm鉆頭+雙母+浮閥+172 mm鉆鋌1根+MWD儀 器+127 mm加重鉆桿6根+165 mm隨鉆振擊 器+127 mm鉆桿3根+127 mm機械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿21根+127 mm機械式井眼凈化工具1根+ 127 mm鉆桿30根+127 mm機械式井眼凈化工具1根+127 mm鉆桿。

2.2 鉆頭使用統(tǒng)計

結合地層巖性，并總結以往該區(qū)塊實施情況，對不同井段選用不同的鉆頭入井。

三開井段共使用215.9 mm PDC鉆頭21只，分別是史密斯11只，迪普PDC鉆頭8只，哈里伯頓PDC鉆頭2只。

2.3 鉆井液性能情況

井深2 700 m，相對密度為1.3，黏度為42 s，含砂0.2%，pH=10，切力為4 Pa，300轉∶30， 600轉∶48。

井深3 000 m，相對密度為1.65，黏度為52 s，含砂0.2%，pH=10，切力為10 Pa,，300轉∶52，600轉∶88；

井深3 800 m，相對密度為1.88，黏度為68 s，含砂0.2%，pH=10，切力為11 Pa,，300轉∶69，600轉∶131。

井深5 200 m，相對密度為2.0，黏度為78 s，含砂0.2%，pH=10，切力為16 Pa,，300轉∶65，600轉∶112。

2.4 效果對比

對比井段：鄰井井段4 088-4 700 m，未使用工具，常規(guī)儀器定向鉆具組合，鉆時4~6 min·m-1，巖屑返出率為115%~120%，起下鉆倒劃眼井段長度280 m。

使用井段：4 022-4 695 m，使用機械式井眼凈化工具，常規(guī)儀器定向鉆具組合，鉆時3~6 min·m-1，巖屑返出率為126%~127%，起下鉆倒劃眼井段長度195 m。對比選取井段，鉆時相近，鉆具組合相近，使用工具井段巖屑返出率為126%~127%，未使用工具井段巖屑返出率110%~115%，工具的使用使巖屑返出率提高10%以上，能夠很好地破壞井底巖屑床。同時，通過對使用機械式井眼凈化工具前后起下鉆倒劃眼井段長的對比也可以看出，使用工具后劃眼井段長度明顯縮短，從280 m減少到 195 m，減少了30%以上。

2.5 實鉆數(shù)據(jù)[3]

實鉆數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 實鉆數(shù)據(jù)

3 技術難點

1）受鉆井液性能的影響，攜砂能力差。

2）水平段長，加上鉆頭、螺桿及井下隨鉆儀器等的影響，井下循環(huán)壓耗大，限制了循環(huán)排量的進一步提高。

3）采用井漿循環(huán)，井下巖屑無法有效帶出，只能頻繁采用重漿段塞舉砂清潔井眼。

4）在大斜度井段附近，沉砂床嚴重，但由于地層疏松、可鉆性好，不宜在此段進行重漿舉砂作業(yè)，對該井段的井眼清潔作業(yè)帶來一定難度。

5）重漿舉砂過程中，由于重漿攜帶的巖屑質量濃度過大，加上重漿流經(jīng)大肚子段時的“抽吸”作用，使大肚子內的巖屑大量返出，堵塞環(huán)空流道并蹩停頂驅，卡鉆風險極大，井眼清潔存在較大難度。

4 技術措施

1） 強化和完善井眼清砂工藝，提高井眼清潔度，確保井下安全。

2）造斜段滑動鉆進過程中，每鉆進200 m拉劃一次。

3）水平段施工，每鉆進150 m拉劃一次，要求準確記錄扭矩變化值，準確記錄懸重變化值。

4）依據(jù)實鉆情況及軟件模擬，安放合適數(shù)量的機械式井眼清潔工具。

［1］狄勤豐，彭國榮.下部鉆具組合造斜能力的預測方法研究[J].石油鉆采工藝，2000（2）：18-19.

［2］李萌，于興勝，羅西超，等. 螺桿鉆具的前沿技術[J].石油機械，2011，39（9）：19-21.

［3］陳紹云，李璦輝，李瑞營，等.大慶油田葡淺12區(qū)塊淺層稠油水平井鉆井技術[J].石油鉆探技術，2015，43（1）：127-131.

Application of Mechanical Well Cleaning Tool in SWH81-HP4 Well

1,2,3,4,4,4,4

(1. Engineering Research Institute of Greatwall Drilling Company, Panjin Liaoning 124010, China; 2. No.1 Drilling Company of Greatwall Drilling Company, Panjin Liaoning 124010, China; 3. Safety and Environmental Protection Department of Liaohe Oilfield Energy Management Company, Panjin Liaoning 124010, China; 4. No.2 Drilling Company of Greatwall Drilling Company, Panjin Liaoning 124010, China）

In order to solve the problems of cutting bed accumulation and hole cleaning difficulty in the drilling process of horizontal well and large displacement well, mechanical hole cleaning tool was developed. The tool has simple structure, convenient manufacturing process, and can destroy the cuttings bed through the rotation of the drill string in the process of drilling and promote the formation of turbulence effect, so as to improve the effect of cuttings carrying, improve the effect of purification of downhole. After the improvement, the tool was applied in SWH81-HP4 well in the field. Through the comparison of results, the good effect of well wall dressing and rock carrying was reflected.

Horizontal well; Cuttings bed; Friction; Trajectory

2020-01-01

唐亮（1978-），男，遼寧省盤錦市人，高級工程師，工程碩士，2002年畢業(yè)于大慶石油學院石油工程專業(yè)，研究方向：水平井鉆井設計及施工。

TE927.9

A

1004-0935（2020）11-1438-03