緩解滑動(dòng)托壓技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

王建龍，張?chǎng)┉?，郭菲，劉軒，蘭芳，于志強(qiáng)，柳鶴

（1.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程技術(shù)研究院，天津300450；2.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探第一鉆井公司，天津300280；3.中國(guó)石油玉門油田分公司鉆采工程研究院，甘肅玉門735008）

緩解滑動(dòng)托壓技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

王建龍1，張?chǎng)┉?，郭菲1，劉軒1，蘭芳3，于志強(qiáng)1，柳鶴1

（1.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程技術(shù)研究院，天津300450；2.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探第一鉆井公司，天津300280；3.中國(guó)石油玉門油田分公司鉆采工程研究院，甘肅玉門735008）

復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滑動(dòng)鉆進(jìn)過程中，托壓現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致滑動(dòng)效率低。但是，不同的井托壓程度不一樣，緩解托壓技術(shù)也不盡相同。因此，為了有針對(duì)性的解決托壓?jiǎn)栴}，本文提出了以滑動(dòng)摩阻值為依據(jù)優(yōu)選緩解托壓技術(shù)的方法，并分析了緩解托壓技術(shù)原理。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法優(yōu)選的緩解托壓技術(shù)能有效解決滑動(dòng)托壓，穩(wěn)定了工具面，大幅提高了滑動(dòng)鉆進(jìn)效率。本文的研究為每口復(fù)雜結(jié)構(gòu)井“量身定做”緩解托壓技術(shù)提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

滑動(dòng)；托壓；潤(rùn)滑劑；水力振蕩器；液力推力器

大位移井、大斜度井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滑動(dòng)鉆進(jìn)過程，托壓現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致滑動(dòng)困難，大幅降低了滑動(dòng)效率[1-4]。目前，國(guó)內(nèi)外主要是通過簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)井眼凈化、提高鉆井液潤(rùn)滑性、使用振動(dòng)減阻工具等方法緩解滑動(dòng)托壓?jiǎn)栴}[5-8]。但是，任何一種方法都不是萬能的，不同的井托壓程度不一樣，緩解托壓的方法也不盡相同。因此，如何為每口井“量身定做”緩解托壓技術(shù)成為關(guān)鍵。本文以滑動(dòng)摩阻值的大小為界限，提出了緩解托壓技術(shù)的最佳應(yīng)用節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得了較好的應(yīng)用效果。本文的研究為緩解滑動(dòng)鉆進(jìn)托壓技術(shù)優(yōu)選提供了理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 緩解托壓技術(shù)優(yōu)選方法

1.1 滑動(dòng)摩阻值55 kN～80 kN

統(tǒng)計(jì)大港油田、華北油田部分典型定向井出現(xiàn)托壓的滑動(dòng)摩阻值（見圖1）。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，當(dāng)滑動(dòng)摩阻超過55 kN時(shí)，開始出現(xiàn)滑動(dòng)鉆進(jìn)托壓。因此，實(shí)鉆過程中當(dāng)滑動(dòng)摩阻達(dá)到55 kN時(shí)開始添加足量潤(rùn)滑劑，緩解托壓。

圖1 大港、華北油田部分定向井出現(xiàn)托壓時(shí)的滑動(dòng)摩阻值

潤(rùn)滑劑技術(shù)主要是通過降低鉆柱與井壁間的摩阻系數(shù)達(dá)到降低摩阻、緩解托壓的效果。隨著潤(rùn)滑劑加量的增加，摩阻系數(shù)降低；當(dāng)含量達(dá)到一定程度，摩阻系數(shù)變化很小。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，鉆井液中加入適量潤(rùn)滑劑后，滑動(dòng)摩阻會(huì)降低30%左右。隨著井眼的延伸，摩阻不斷增加，潤(rùn)滑劑緩解托壓效果逐漸減弱，當(dāng)滑動(dòng)摩阻達(dá)到80 kN，需要優(yōu)選其他緩解托壓技術(shù)。

1.2 滑動(dòng)摩阻值80 kN～120 kN

當(dāng)滑動(dòng)摩阻超過80 kN時(shí)，僅憑潤(rùn)滑劑無法達(dá)到緩解托壓的要求，此時(shí)需要使用“潤(rùn)滑劑+水力振蕩器技術(shù)”緩解托壓，使用該技術(shù)后摩阻變化曲線（見圖2）。該技術(shù)緩解托壓主要是通過水力振蕩器自身產(chǎn)生的軸向振動(dòng)，使鉆柱與井壁間的靜摩阻轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)摩阻，同時(shí)利用潤(rùn)滑劑降低鉆柱與井壁之間的摩阻系數(shù)，從而達(dá)到降低摩阻、緩解托壓的目的。一般來說“潤(rùn)滑劑+水力振蕩器技術(shù)”可以使滑動(dòng)摩阻降低40%左右。隨著井眼的延伸，摩阻不斷增加，“潤(rùn)滑劑+水力振蕩器技術(shù)”緩解托壓效果逐漸減弱，當(dāng)滑動(dòng)摩阻達(dá)到120 kN，需要優(yōu)選其他緩解托壓技術(shù)。

圖2 不同緩解托壓技術(shù)下入節(jié)點(diǎn)示意圖

1.3 滑動(dòng)摩阻值120 kN～160 kN

當(dāng)滑動(dòng)摩阻超過120 kN時(shí)，“潤(rùn)滑劑+水力振蕩器技術(shù)”無法達(dá)到緩解托壓的要求，此時(shí)需要使用“潤(rùn)滑劑+水力振蕩器+液力推力器技術(shù)”緩解托壓，使用該技術(shù)后摩阻變化曲線（見圖1）。該技術(shù)緩解托壓主要是利用了水力振蕩器和潤(rùn)滑劑降低摩阻，液力推力器穩(wěn)定工具面的功能。雖然液力推力器不能減小鉆柱與井壁間的摩阻，但是由于在其自由工作行程內(nèi)，液力推力器以上鉆柱處于“懸浮”狀態(tài)，當(dāng)上部鉆具出現(xiàn)托壓釋放時(shí)，產(chǎn)生的瞬間沖擊力不會(huì)傳遞到鉆頭上，進(jìn)而不會(huì)出現(xiàn)工具面失穩(wěn)的現(xiàn)象。當(dāng)滑動(dòng)摩阻達(dá)到160 kN時(shí)，該技術(shù)緩解托壓功能基本消失。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2016年在大港油田、華北油田開展了6口井的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)效果表明，根據(jù)滑動(dòng)摩阻值優(yōu)選的緩解托壓方法，能有效的解決托壓?jiǎn)栴}，提高滑動(dòng)機(jī)械鉆速，具體（見表1）。

表1 緩解定向托壓技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)表

G1603井、C20-59X井滑動(dòng)鉆進(jìn)過程中摩阻較小，托壓現(xiàn)象較輕，根據(jù)滑動(dòng)摩阻值大?。?5 kN～65 kN），優(yōu)選潤(rùn)滑劑技術(shù)緩解滑動(dòng)托壓，滑動(dòng)期間始終控制摩阻系數(shù)在0.05以內(nèi)。整個(gè)滑動(dòng)期間，摩阻最大56 kN，未出現(xiàn)托壓現(xiàn)象，滑動(dòng)鉆速大幅提高。

C26-12X井、Q698-8井滑動(dòng)鉆進(jìn)過程中，摩阻較高，托壓較嚴(yán)重，尤其是C26-12X井達(dá)到115 kN，托壓頻繁釋放幾乎無法定向。兩口井滑動(dòng)摩阻值大?。?5 kN～115 kN），分析認(rèn)為單純的潤(rùn)滑劑或者水力振蕩器無法有效緩解托壓，優(yōu)選了水力振蕩器+潤(rùn)滑劑技術(shù)緩解滑動(dòng)托壓。該技術(shù)使用以后，滑動(dòng)摩阻值大幅降低。至完鉆，最大滑動(dòng)摩阻60 kN，滑動(dòng)過程中未出現(xiàn)托壓現(xiàn)象，滑動(dòng)鉆速大幅提高。

G962-24井、Z1610井滑動(dòng)鉆進(jìn)過程中，滑動(dòng)摩阻高達(dá)120 kN～155 kN，托壓嚴(yán)重，頻繁托壓釋放，工具面不穩(wěn)定。鑒于兩口井滑動(dòng)摩阻較高，優(yōu)選了水力振蕩器+液力推力器+潤(rùn)滑劑技術(shù)緩解托壓，利用水力振蕩器+潤(rùn)滑劑降低摩阻，利用液力推力器穩(wěn)定工具面。該技術(shù)使用以后，摩阻值降低了35%左右，托壓現(xiàn)象仍舊存在，但是托壓程度明顯減輕，托壓釋放后，工具面保持穩(wěn)定，能夠保證連續(xù)定向，不需要頻繁活動(dòng)鉆具，同樣提高了滑動(dòng)鉆速。

3 結(jié)論

復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滑動(dòng)鉆進(jìn)過程中，出現(xiàn)不同程度的托壓現(xiàn)象，導(dǎo)致滑動(dòng)效率低。鑒于此，本文提出了以滑動(dòng)摩阻值為依據(jù)優(yōu)選緩解托壓技術(shù)的方法，并給出了不同緩解托壓技術(shù)最佳的下入節(jié)點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果表明，該方法優(yōu)選的技術(shù)能有效的緩解滑動(dòng)托壓，提高滑動(dòng)效率。研究成果為每口復(fù)雜結(jié)構(gòu)井“量身定做”緩解托壓技術(shù)提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

［1］王建龍，王豐，張?chǎng)┉?，?水力振蕩器在復(fù)雜結(jié)構(gòu)井中的應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2015，43（4）：54-58.

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TE927

A

1673-5285（2017）01-0026-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.008

2016－12-12

中石油渤海鉆探工程有限公司“鉆井提速工具優(yōu)化升級(jí)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)”科技項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2016ZD17Y-1。

王建龍，男（1984-），工程師，2013年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)油氣井工程專業(yè)，獲油氣井工程碩士學(xué)位，主要從事鉆井提速工具研發(fā)與應(yīng)用工作，郵箱：383462010@qq.com。