浅析苏北张家垛区块岩屑床问题

袁毅（华东石油工程公司六普钻井分公司，江苏镇江 212003）

浅析苏北张家垛区块岩屑床问题

袁毅（华东石油工程公司六普钻井分公司，江苏镇江 212003）

苏北张家垛区块由于储层具有薄、多油层、地层倾角大等特点，大斜度井成为开发该区块的主要途径，但由于井斜大岩屑床极易形成，加之地层容易产生剥落掉块，导致井下遇阻卡严重，多次发生井下井下复杂与事故，一定程度影响了该区块的开发。文章对岩屑床的形成原因与影响因素进行了分析，针对该区块的特点提出了一些解决措施并得到应用，对于保证该区块的安全钻井、缩短施工周期具有一定参考意义。

大斜度井；岩屑床；钻井液性能；钻具；井斜角

张家垛区块大井斜井井斜大，极易形成岩屑床，导致井下遇阻卡情况频繁发生，一旦处理方法不正确造成卡钻等复杂情况。造斜、稳斜段会钻遇大段的硬脆性泥页岩，水化作用使硬脆性泥页岩强度降低导致井壁失稳。由于井眼不清洁给作业带来困难，如机械钻速低、起下钻遇阻卡、测井遇阻等。由于岩屑床及井壁失稳导致的张**井的事故，处理耗时数月、造成直接损失上千万。由此可见岩屑床的危害之大，解决该问题的急迫性。

1 井岩屑床形成原因

1.1 井斜角造成的钻具偏离井眼中心线

井斜越大、钻具与井眼接触的面积越大，面积越大粘卡的可能性也越大。

1.2 钻井液流动速度的不均匀

井斜大使得钻具贴着井壁，环空钻井液流动轴线速度在井眼低边的接近于零、切向分量自高边向低边不断降低。钻井液很难将低边附近的岩屑携带至井口，低边附近的岩屑不断被钻具研磨、压实，加重了岩屑床，井壁的润滑性降低了，降低了钻速。

1.3 密度差造成岩屑的重力沉积

岩屑趋向沉积于井眼低边形成岩屑床的另一个原因是岩屑密度大于钻井液密度。岩屑床的存在使得钻具受到的扭矩增大、转盘负荷加大、钻具上下活动摩阻增加、钻压很难传递给钻头形成托压，影响机械钻速。

2 岩屑床的影响因素［1］［2］

2.1 环空返速

提高返速对井眼净化很有效果，提高泥浆返速可以降低环空岩屑床厚度，同时岩屑床达到稳定以及被清除时间得到缩短。返速对岩屑床形成速度影响较大，返速越大，环空形成的岩屑床达到稳定状态时的厚度越小，环空达到稳定状态所需时间越短。张家垛区块在目的层施工时使用LWD仪器时受排量限制，井眼清洁差，加重了岩屑床问题。

2.2 井眼轨迹

张家垛区构造复杂，由于储层变化大，储层垂直深度、厚度薄，另外该区块油层发育受构造影响大，地层倾角25°-40°，油层井斜80°-90°，地质需要调整轨迹，导致井眼轨迹复杂，甚至狗腿度超标，加剧了岩屑床的形成，下部钻具存在明显的托压粘附现象。使用螺杆钻具钻进会使一大段钻柱贴在低端井壁上，在钻柱和井壁接触面附近存在“循环盲区”，在接单根和起下钻时，这些“循环盲区”使重晶石和岩屑聚集在低边井眼井壁上。

2.3 钻具与岩屑床的相对状态

实践说明在大斜度井段，当钻具与岩屑床处于相对静止状态岩屑床很难受到破坏，且厚度可能会逐渐增加；钻具相对岩屑床处于运动状态会因钻具及其接头部位、扶正器等作用使得岩屑床表面岩屑再次进入钻井液，随之返出井口。钻杆旋转有利于携岩，转速越大，岩屑床厚度越小，而减小到一定程度就停止，在8 1/2＂井眼中使用5 1/2＂可以较小环空间隙，同样排量下环空返速增大，利于钻井液向紊流状体改变。

2.4 井斜角

井斜角在30°-60°范围内的井段，岩屑沿轴线上返速度接近为零、而轴向滑向钻进方向的滑落速度大于零、沉向井底低边的沉降速度大于零最终形成岩屑床，停泵期间更容易形成岩屑沉积，随着时间的推移环空钻井液中悬浮的岩屑颗粒的粒径和浓度均呈由小到大的垂直分布，这无疑易造成钻进进行困难，严重时会引起井眼堵塞甚至引发卡钻。张家垛区块的3次井下复杂情况就是这样出现的。

2.5 钻井液性能

苏北张家垛区块的经验是提高悬屑、携屑的重要途径是提高低剪切速率下的视粘度，降低高剪切速率下的粘度。钻井液粘度的升高有利于携屑能力的提高，但超过一定值携屑能力反而下降。也可以通过提高钻井液密度，一定程度上达到提高钻井液携带岩屑的能力，因为这样减小了岩屑与钻井液的密度差。

3 清除岩屑床的措施

3.1 传统措施

3.1.1 大斜度井段通过短起下钻，以达到破坏岩屑床的目的，当存在开泵困难、下钻频繁与阻的情况下可以下简易钻具组合通井。

3.1.2 尽可能使泥浆在环空中达到紊流状态，以提高钻井液的悬浮能力和携岩效果，保证动塑比在0.45-0.6，控制岩屑床的形成，确保钻井液足够的携岩能力。

3.1.3 在大斜度井段使用高粘钻井液不定期清扫井眼、破坏岩屑床；尽可能减少滑动钻进，都可以有效的减少岩屑床的形成，也为井下安全提供条件。

3.2 新措施具与专用工具［3］［4］

3.2.1 重浆

配置一种重浆——粘度低、密度高出普通钻井液0.36一0.48 g/cm3，重浆按正常排量循环，同时以80 r/m in的速度转动转盘，重浆可以携带大量虚泥饼和钻屑，返到地面后经固控设备过滤而被排掉。在使用重浆的同时开动转盘，转速尽可能高，因为转速越高岩屑清除效率更明显。但该方法受限于井下MWD工具对转速的限制，通常使用时小于100 r/m in。

3.2.2 机械清岩工具

机械清岩工具净化井眼的作用很好，比如改进的扶正器，减少扶正部分的长度，当钻具旋转时，在扶正器部位形成紊流，堆积的岩屑颗粒被搅动重新进入环空悬浮起来，然后被钻井液携带出井眼，钻具的旋转也形成一种旋流，有利于岩屑悬浮起来，进而对岩屑形成冲刷作用。

［1］胡景荣，再论大斜度井的井眼净化问题［J］，钻采工艺，2011.2：14-16.

［2］大位移钻井全井段，岩屑动态运移规律，郭晓乐，汪志明龙芝辉，中国石油大学学报（自然科学版）［J］，2011.1：73-74.

［3］魏文忠，刘永旺，管志川，等：一种用于大斜度大位移井岩屑床清洁的新装置［J］.石油天然气学报，2006.28（5）：138-140.

［4］燕建成，苏北地区张家垛区块大斜度井钻井技术研究，硅谷［j］，2014.10：111.

袁毅，男，工学学士，2010年毕业于西南石油大学，现在中石化华东石油工程六普钻井分公司从事钻井技术工作。