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钻井机钻井托压的原因及解决措施

时间:2021-1-12 11:00:59 来源: 阅读:

一、钻井机托压的概念

钻井机在钻井过程中,由于泥浆性能不好,很多时候都会造成缩径。井眼缩径很容易在钻进中产生托压,在起下钻中遇卡或遇阻。现在单说钻进托压的钻进。

所谓托压,就是钻进过程中,钻压没能施加到钻头上,反而由于井下钻具与井壁的摩擦过大,全部施加到了钻具上。加了很大的钻压可是却没有进尺同时还没有回压,扭矩也不是很大。 在这样的情况下钻进,应该降低转速,缓慢加钻压,在钻具抗压强度允许情况下,不断加钻压,直到加压过程中,扭矩突然增大,钻压开始回压。然后慢慢少加钻压,回到正常钻进钻压。每打完一个单根之后(顶驱~立柱柱)多次划眼,倒划眼,没有扭矩之后再接单跟或立柱。每次如此循环。

在以上描述的方法中,井下具体情况是: 

当我们加钻压的时候,由于井眼缩径,钻压都加到了钻具或者扶正器上,所以我们要一直加压,但要考虑钻具的抗压能力,每次加压有可能是钻具下行一部分,不断加压,便可以使钻具离开缩径井段,在钻具离开缩径井段的瞬间,钻头快速接触井底,同时由于此时钻压高于正常钻进时钻压,所以钻头吃入底层会比较多,扭矩突然变大。这样转盘或者顶驱也许会憋停,即使憋停不能贸然上提,要释放扭矩,多次处理就能正常钻进了。

托压的现象及危害 : 

托压产生在直井反扣或定向井多次反扣的定向过程中、开窗侧钻井开窗侧钻定向中、水平井定向过程中托压由于井眼轨迹以及各种阻力的原因使得钻具加压后压力很难传递到钻头从综合录井仪器及指重表看就是在钻压不断增加的前提下钻头的位置不变、没有进尺泵压不升高、不憋泵在钻压继续增加的时可能会突然憋泵。 定向井托压。一方面影响正常的定向施工 另一方面如操作不当易产生卡钻。

  

二、原因分析

1、井眼轨迹差 

定向中的托压与施工的井眼轨迹有很大的关系在实际施工中其中有一部分直井或定向井都会因为地层或施工的原因造成井眼轨迹偏离设计这时就要进行导向反扣钻进,而另一部分井会因为某种原因进行反扣几次从而造成井眼轨迹不好。在井眼轨迹不好的前提下改变钻具结构进行反扣定向时由于钻具刚性的问题在加压时钻具的某一点会支撑在井壁上此时往往会出现托压现象。由于井眼轨迹差造成的托压在加压后上提的过程中上提的附加拉力不会很大即和平时的附加拉力相差不多一般不会超过下压的压力。 定向井的井眼轨迹与造斜率有一定的关系,造斜率越小井眼轨迹就越平滑,施工中产生托压的现象就少。在水平井的施工中,长半径的水平井较中半径、短半径水平井产生托压的几率要小的多。  

2、井眼不干净有岩屑床的存在 

造成定向井定向过程中、直井反扣固相、岩屑等清除的能力差使得有害固相又重新进入井内。  就大井斜定向井及水平井来说,45-90度本身存在一个岩屑携带困难。在定向的过程中,钻具与井壁是滑动摩擦,岩屑床的存在使得其间的滑动摩擦力增大从而造成定向过程中托压。岩屑床的存在一般是明化镇以下的地层岩性较硬对定向钻进影响较大。对大井斜定向井及水平井来说在明化镇中施工很少有托压产生而在沙河街、孔店中施工岩屑床的存在易造成托压。 

3、泥饼虚厚、泥浆的摩阻系数大 

在定向井的施工中接单根、起钻时的上提拉力的大小除了与井眼净化等有关系以外与泥浆的摩擦阻力系数有很大的关系,摩阻系数越小钻具下滑的阻力也就越小,反之越大即易产生托压现象。泥浆由于固相含量等原因造成泥饼虚厚时也易产生定向过程中托压。泥饼越虚厚与钻具的接触面积越大易造成粘卡,泥饼虚厚造成的钻具托压的现象与井眼轨迹不好造成的现象有所不同,由于泥饼虚厚造成的托压在加大的钻压后如30吨钻压有时会突然憋泵,在上提的过程中上提附加拉力会大于下放的钻压。 很多定向井在定向中由于托压后加压不当造成粘卡。

例如2001年施工的某井在过了石膏层以后由于井斜方位偏离设计进行反扣在反扣中由于托压工程施工不当把90吨钻具全部加上造成卡钻泡解卡剂后解卡。

三、解决措施

1、加强井眼轨迹的控制、改变钻具结构 

井眼轨迹差造成的托压解决措施主要是工程加强井眼轨迹的控制,在大井斜大位移定向井中全井跟导向控制井眼轨迹避免井斜方位等偏离设计进行反扣,另外针对井眼轨迹不好的情况产生的托压现象最有效的解决措施是简化钻具结构,减少钻挺的数量,增加加重钻杆的数量从而降低钻具的刚性减少钻具与泥饼的接触面积防止托压和粘卡。所以水平井井中产生的托压主要从井眼净化、润滑、司钻操作等方面采取措施。  

2、加强净化 

加强净化包括井眼的净化和地面泥浆通过地面固控设备的净化。 

加强泥浆的携砂性能,在近年来施工的定向井基本都采用PDC加导向马达技术进尺相对较快、岩屑被研磨的较细这给井眼净化都带来一定的难度。不同的井眼钻进时排量的要求是对于ф311井段排量须高于3.4m3/min,ф216井段则要高于1.1m3/min,另外根据井下返砂情况调整泥浆的流变参数对于低固相聚合物钻井液来说泥浆的动塑比要求控制在0.42-0.50之间对岩屑的携带效果较好,在泥浆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钻屑的垂直沉降,在某施工中50-60度时由于加入有机正电胶后泥浆的粘度降低42s左右井下返砂效果不好同时出现定向过程中托压提高泥浆粘度到50s以后井下正常,井深以上200-300米,水平井可以拉到20-30度井斜的井段因为在定向井施工中的钻具结构中往往带几柱钻挺,在新施工的井眼中由于钻挺的存在新井眼的环空泥浆上返速度较大,岩屑床一般沉在老井眼中。所以有的井队在施工中只拉新施工过的井段对破坏岩屑床的作用很小。 

3、加强泥浆的润滑性改善泥饼质量 

加强泥浆润滑性方面具体做法是首先是加强润滑剂的加量其次是润滑剂之间的配合使用。 在定向井中一般定向时要混入原油,原油虽然有能很好润滑性但原油的加入会时泥饼质量变差。为此在定向井的施工中原油最好配合水基润滑剂共同使用。这样既解决了润滑问题又解决原油加量大造成的泥饼需厚。在定向中滑动摩擦的随着摩擦阻力系数的增加而增大,解决的措施是在泥浆中混入一定量的原油约3-5t,原油含量最好不要超过9~10%同时在改善泥饼质量方面可以加入磺化沥青、酚醛树脂等泥浆材料,好的泥饼质量会减少因托压而造成的粘卡现象。另外在润滑剂方面除了液体润滑剂以外固体及极压润滑剂也是减少托压有效方式。在硬地层定向井定向时产生托压时一次加入200~300kg膨化石墨对由于润滑性差产生的托压有很好的效果。


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