庆深气田Ф311mm井眼的净化和防塌
庆深气田Ф311mm井眼施工中经常遇到下钻遇阻，轻微井塌被迫划眼等复杂情况。下面，我们来探讨一下造成这种情况的原因。
一、是Ф311井眼携砂困难。
首先是钻屑量大。Ф311mm井眼每米容积是Ф215.9mm井眼的2.07倍（Ф311井眼每米容积是0.0759m3, Ф215.9井眼每米容积是0.0366m3）；其次由于PDC钻头钻速快，造成环空内钻屑浓度高；三是在上部地层钻进时，由于上部地层岩性松软，PDC钻头钻出的钻屑粒径大；四是环空返速低。这几种因素造成钻进过程中钻井液携砂困难，如果钻井液性能不好或盲目追求过高的机械钻速，还容易出现环空堵塞、泵压升高、循环失灵等井下复杂情况，严重者造成卡钻。
二、是整个裸眼井段内都存在劣质泥饼。
不但砂岩有泥饼，泥页岩也有泥饼。而且要比砂岩井段的泥饼厚得多，性能也更差。在上部地层划眼过程中经常可以看到从井内返出大量的钻进过程中形成的钻屑，从完井电测曲线上可以看出，这并不是砂岩井段被破坏的泥饼或者大肚子井眼内积存的钻屑，因为井内没有大肚子井眼，也没有很长的砂岩井段，其来源只能是泥页岩井段的假泥饼。造成这种情况的原因首先是沉积作用。环空内钻井液在流动过程中，越靠近井壁流速越低，在井壁处流速几乎等于零，钻屑便沉积在井壁上，泥页岩井段的井径要比砂岩井段的井径大得多，沉积作用更为显著，所以泥页岩井段容易形成厚泥饼。其次是滤失作用。它加速了钻井液中固相颗粒在渗透性岩层表面的沉积。泥页岩虽然滤失性小，但它是亲水物质，可以被水浸润，只要是水基钻井液，即使滤失量等于零，这个浸润过程也无法停止。由于泥页岩含有大量微细裂纹，这些微细裂纹有些是地应力造成的，有些是在钻头破碎岩石时造成的，一旦泥页岩被水浸润之后，在这些微裂隙中形成一层吸附膜，可以发生有效的分裂作用，降低泥页岩的坚固度而促使它破碎、剥落。所以泥页岩井段的井径大多大于钻头直径。但在泥页岩相对稳定之后，由于水的浸润，泥页岩表面的分子、原子或离子表现出极性，具有未平衡的自由的一部分力场，这部分力场的方向指向钻井液，能够吸附钻井液中大量的带有异性电荷的粒子，在吸附平衡建立之前，吸附物在钻井液中的浓度逐渐减少，而在泥页岩表面的浓度逐渐增大，如果增大钻井液中某些粒子的浓度，也就增大他们在单位时间内吸附到泥页岩表面的数目，这是一个累积的过程。加之，又在钻井液液柱压力和钻具旋转动力的作用下，吸附层的一部分水分被挤回钻井液中，井壁上就形成了一层比较厚的成分比较复杂的泥饼。
三、是在下部钻具组合中我们普遍使用塔式钻具组合，该组合在钻具完全居中的理想情况下，环空间隙最小处每侧仅有4.1cm,在钻进过程中,环空中高浓度的大粒径钻屑很容易由于因受压而弯曲的钻具的公转被挤到井壁上，形成假泥饼。这种假泥饼很结实，如果不及时把它破坏掉，会给后期起钻造成很大困难，而且在起钻过程中被破坏掉的假泥饼留在井眼中，易形成砂桥，造成下钻遇阻、蹩泵等复杂情况。
四、短起下钻效果不佳。由于目前使用的PDC钻头形状多为刀翼式，下部钻具组合中也没有螺扶，在短起下钻时就并非是足尺寸通井，所以虽然短起下钻能起到一定的作用，但并不能起到十分理想的效果。
五、频繁补充钻井液造成钻井液失水大，性能不稳定，影响泥饼质量及井壁稳定。Ф311mm井眼每米容积是0.0759m3, 按日进尺300m，井径扩大率12%计算，需28.56 m3钻井液，考虑到四级固控损失的钻井液、钻井液的失水、蒸发、接单根等因素，每日大概需要补充35~40 m3钻井液，从二开到二次完钻，大型的配浆就需要6~7次。补充钻井液难度大，难以达到规定的预水化时间要求，而且不容易混配均匀。
六、在Ф311mm井眼中发生的轻微井塌主要集中在嫩二段以上和泉三段地层。在该井段的出现井塌，主要有两种情况1）是起钻时的抽吸压力促使地层过早发生坍塌。由于在Ф311mm井眼中地层裸露面积比Ф215mm井眼大，客观上更容易失稳，钻井液较大的失水和劣质泥饼，也增加了地层失稳的可能性。由于井眼缩径，在起钻过程中必然会产生很大的抽吸压力，使井内液柱压力低于地层坍塌压力，促使地层过早的发生坍塌。2）是下钻速度过快或开泵过猛，形成压力激动，使瞬间井内压力大于地层破裂压力而压裂地层，钻井液进入地层，当停泵后，这些钻井液还会吐出来，引起疏松地层的坍塌。
综上所述，可以得出以下结论：Ф311井眼施工中经常遇到下钻遇阻，轻微井塌被迫划眼等复杂情况，其主要原因就是因为井眼净化困难，井壁上的劣质泥饼过厚，井眼缩径所致。轻微的井塌是由于起下钻时的激动压力促使地层过早的发生了坍塌。
我们再来分析一下在完井作业中遇到的问题。往往是测井顺利，下钻通井顺利，下套管顺利，而在下完套管循环时蹩压，固井施工时蹩压，施工压力很高，井内返出大量的钻屑及井壁掉块。为什么会出现这种情况呢？原因在于我们的前期工作没有做好，虽然已经几次通井，电测井径也没有发现井眼缩径，但是井壁上的劣质泥饼仍然没有消除，尤其是泥页岩井段井径大于钻头直径，通井并不能消除泥页岩井段上的泥饼，这种泥饼只能在其附着的泥页岩完全剥落的情况下才能消除。在下套管过程中，由于套管扶正器的刮碰，破坏了一部分泥饼，也会使一些不稳定的泥页岩井段掉块，这些钻屑和井壁掉块在向下滑落过程中，有的滑落速度快，有的滑落速度慢，在某一特定井段，其浓度变得很大，但是短时间还不能达到一定强度，所以并不影响套管的顺利下入，但是开泵却会很困难，此外，在套管扶正器处也可能使大块岩屑难以通过，造成环空间隙减小，导致循环时蹩压。在固井施工中，由于隔离液的冲洗和大排量的顶替，也会把大量的劣质泥饼破坏，泥饼的成分非常复杂，上返速度不一，同样会在某一井段形成很高的浓度，使施工压力升得很高。通过对以上两种情况的分析，我们不难得出这样的结论，如果在钻进过程中合理的控制钻速，充分净化井眼，就可以避免这样的复杂情况发生。那么，如何控制钻速？如何充分净化井眼呢？
一、是在钻进过程中做好井眼净化工作，这一点尤为重要。
首先是保证钻进排量。其次是在上部地层合理控制钻速，适当延长循环时间；
二、合理补充钻井液，保证钻井液性能稳定。
在补充钻井液时要遵循少量多次的原则，避免钻井液性能产生大的波动。
三、减少压力激动和抽吸压力，避免诱发井塌。
压力激动和抽吸压力是造成Ф311mm井眼井塌的主要诱发因素。在起钻过程中，要控制起钻速度，坐岗观察井口，核对灌入钻井液体积是否与起出钻具体积相符，如果发现有抽吸现象，应马上停止起钻作业，循环钻井液，如果不能消除，应采取边循环边起钻的办法，直到起钻正常。在下钻过程中，应控制下放速度，核对返出钻井液体积是否与下入钻井液体积相符，如发现有漏失现象，就不能继续下钻，而应该小排量建立循环，待循环正常后方可继续下钻。下完钻后，应小排量开通，待泵压正常后，才可以恢复正常排量。如发现泵压升高，井口返出量减少，说明发生了漏失，应小排量循环以消除环空堵塞。
四、坚持短起下钻。破坏一部分井壁上的假泥饼，为后期起钻创造条件。
五、下Ф244.5mm套管时，应控制下放速度，并认真观察井口，核对下入套管体积与返出钻井液体积是否相符，避免因激动压力造成井漏，进而引起井塌。下完套管后逐渐提高排量。
以上就是我对Ф311mm井眼净化和防塌工作的几点肤浅的认识，希望能起到抛砖引玉的作用。
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