水平井井眼凈化技術(shù)探索 (1)

1、水平井井眼凈化技術(shù)探索1摘要摘要：在鉆井施工過程中，井眼凈化是一個非常重要而且不易處理的難題，井眼凈化不好會導(dǎo)致摩阻增大，扭矩增大，鉆壓加不到井底，有時甚至無法鉆進，鉆頭過早磨損；巖屑在井底被鉆具重復(fù)破碎，侵入鉆井液，糊在井壁上，形成假泥餅，使泥餅的粘滯系數(shù)增大，會造成起下鉆，電測，下套管作業(yè)困難，甚至?xí)?dǎo)致沉砂卡鉆，壓差卡鉆等井下事故。1水平井鉆井中鉆屑運移規(guī)律及受力分析：水平井鉆井中鉆屑運移規(guī)律及受力分析：1.11.1鉆屑受力分析：

2、鉆屑受力分析：環(huán)空中的鉆屑主要受到以下幾種力的影響：１拖拽力：即液流與表面粗糙的顆粒相接觸后因摩擦而產(chǎn)生的摩擦力與因顆粒前后的壓力差而產(chǎn)生的形狀阻力的合力，它與液流方向一致２上舉力：當(dāng)液流運動時，巖屑顆粒頂部與底部的流速不同，前者為液流的運動方向，后者為顆粒間滲透流體的運動速度，此液流流速相差很多，根據(jù)伯努力定理，顆粒上下將產(chǎn)生壓力差，此壓差產(chǎn)生上舉力，方向垂直于液流方向３粒間離散力：當(dāng)巖屑顆粒離開床面已推移的形式運動時，一方面因與流速

3、較高的液流相接觸，拖曳力大幅度增加，而另一方面由于顆粒上下的壓力急劇減小，上舉力很快消失，但在環(huán)空中流動的絕對不止一顆巖屑，當(dāng)大量巖屑同時存在且液流和顆粒間存在相對運動時，粒間的繞流流態(tài)將使顆粒間相互產(chǎn)生影響，其表現(xiàn)形式是顆粒將承受一個與液流方向相垂直的力，此力就是粒間離散力，顆粒靠的越近離散力就越大４懸浮力：懸浮力為滯緩鉆屑下沉速度的力，方向與重力方向相反，大小取決于鉆井液在實際環(huán)空剪切速率下的切應(yīng)力５重力：重力是使鉆屑沉向下井壁的力

4、，方向垂直向下，力的大小取決于鉆井液密度，對大多數(shù)地層來說可近似看作常數(shù)1.21.2水平井鉆井中鉆屑運移規(guī)律：水平井鉆井中鉆屑運移規(guī)律：水平井施工過程中，鉆屑上返經(jīng)過0～90各井段，在直井段中，巖屑下水平井井眼凈化技術(shù)探索32.12.1井斜角井斜角井斜角是影響水平井井眼凈化的主要因素之一，隨著井斜角的增大，井眼凈化的難度越來越大，在井斜角超過300的井段及水平井段表現(xiàn)得尤其明顯。不管使用何種鉆井液都有巖屑床的形成和存在井斜角提供了其形成

5、的條件巖屑床的厚度與井斜角大小密切相關(guān)。不管是用清水或觸變性流體作鉆井液環(huán)空巖屑總濃度環(huán)空止動流速環(huán)空臨界流速均隨井斜角的增大而增大井眼凈化程度也隨其增加而下降。國內(nèi)普遍把井斜角30～60作為洗井的最關(guān)鍵區(qū)域因為在該區(qū)域巖屑不但會因環(huán)空返速不足逐漸沉聚在井眼下側(cè)形成巖屑床而且?guī)r屑床可能下井壁逐漸下滑。另外狗腿角過大，則井眼曲率過大，造成井眼軌跡不規(guī)則，就會造成巖屑在環(huán)空中流動方向多變性，使得巖屑易聚集在不規(guī)則處，因此需要在鉆進時嚴(yán)格控制

6、好井斜角和方位角的變化。2.22.2環(huán)空返速環(huán)空返速環(huán)空返速也是影響水平井井眼凈化的主要因素之一，其大小直接影響環(huán)空巖屑的運移方式。在任何井斜角下，提高環(huán)空返速，都會使井眼凈化狀況得到改善；有巖屑床時，環(huán)空返速對巖屑床厚度影響很大環(huán)空返速的增加可以使巖屑床厚度大幅度減小當(dāng)環(huán)空返速達到某一臨界值時巖屑床處于沉積與沖蝕掉交迭發(fā)生的動態(tài)平衡狀態(tài)當(dāng)環(huán)空返速沖蝕起巖屑時環(huán)空有效面積增大返速隨之下降巖屑開始堆積繼而環(huán)空有效面積減小返速的大小直接影響

7、著巖屑的運移方式、狀態(tài)以及環(huán)空巖屑濃度。對于特定的井斜角和鉆井液流變參數(shù)等存在一個阻止巖屑床沿井壁成層下滑的環(huán)空止動返速和防止巖屑沉積成床的臨界環(huán)空返速。眾多資料顯示環(huán)空止動返速的統(tǒng)計值為0.8～1.03ms井斜角在30～90范圍內(nèi)環(huán)空巖屑成床的臨界環(huán)空返速為0.85～1.2ms。2.32.3環(huán)空流型環(huán)空流型當(dāng)環(huán)空傾角在0～45時，層流比紊流攜巖效果好；當(dāng)環(huán)空傾角在55～90時，環(huán)空鉆井液的流態(tài)對井眼凈化影響比較大，當(dāng)流態(tài)從層流過渡到紊