清除水平井岩屑床的方法

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种清除水平井岩屑床的方法。

背景技术

有效清除岩屑对于水平井、大斜度井来说一直是个难点。当前清除岩屑的手段主要为增加循环时间、短程起下钻、在井下钻具中加入多支岩屑床破坏器等。这些手段在水平井中均存在岩屑难以清除干净的问题，并易诱发井漏、溢流和井壁失稳等复杂情况，为后续作业(下钻、测井、下套管)的顺利施工带来隐患。

目前倒划眼措施并未应用于水平井清砂，且倒划眼时的相关参数及措施不能满足井筒清洁所需，会导致清砂效果差，甚至次生井下复杂情况与事故。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种清除水平井岩屑床的方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种清除水平井岩屑床的方法，解决水平井清砂难的问题，本发明采用倒划眼工艺，通过优化参数，在有效清除岩屑床的同时也能防止发生复杂情况。

本发明的目的是这样实现的，一种清除水平井岩屑床的方法，包括，

与顶驱装置连接的钻具置于水平井内，开动钻井泵循环钻井液，调整钻井液流变性的6转读数，钻井液携砂返排；开始水平井内倒划眼作业，调整优化顶驱转速、循环排量、循环时间、倒划眼上提速度和倒划眼井段，倒划眼作业过程中采取预防措施以防止发生复杂情况；完成水平井岩屑床的清除。

在本发明的一较佳实施方式中，前述的清除水平井岩屑床的方法，包括以下步骤：

步骤a、与井口的顶驱装置连接的钻具置于水平井内；

步骤b、开动钻井泵循环钻井液，调整钻井液流变性的6转读数，调整优化循环时间：循环观察返砂情况，需要看到两次大的岩屑潮，待返砂干净；

步骤c、开始倒划眼作业：调整开始倒划眼作业时的顶驱转速和循环排量，边旋转边提升钻具，同时保持开泵循环状态，进行倒划眼；

步骤d、倒划眼作业过程中，岩屑床从井筒低边被完全带出，根据泵压和扭矩调整顶驱转速、调整倒划眼上提速度和实施预防措施；

步骤e、倒划眼至结束井深，循环至少一个迟到时间后再进行常规起钻。

在本发明的一较佳实施方式中，步骤b和步骤c中，根据P-HAR法则得出顶驱转速和钻井液流变性的6转读数，其中，P-HAR值＝井眼直径

在本发明的一较佳实施方式中，

P-HAR＞6.5时，最低顶驱转速为120转/分钟；

3.25≤P-HAR≤6.5时，最低顶驱转速为120转/分钟；

P-HAR＜3.25时，最低顶驱转速为60-70转/分钟。

在本发明的一较佳实施方式中，

P-HAR＞6.5时，顶驱转速为180转/分钟；

P-HAR＜3.25时，顶驱转速为120转/分钟。

在本发明的一较佳实施方式中，

P-HAR＜3.25时，6转读数＝(0.8-1.0)×井眼直径；

P-HAR≥3.25时，6转读数＝(1.0-1.2)×井眼直径。

在本发明的一较佳实施方式中，步骤c中，循环排量的大小依据钻井液环空返速确定，最低钻井液环空返速为0.75m/s。

在本发明的一较佳实施方式中，钻井液环空返速为1.0m/s。

在本发明的一较佳实施方式中，步骤d中，倒划眼作业时，泵压和扭矩稳定后，将倒划眼上提速度自初始速度提高至第一速度作业；出现高扭矩时，放慢倒划眼速度。

在本发明的一较佳实施方式中，初始速度为3m/min，第一速度为6m/min。

在本发明的一较佳实施方式中，步骤d中，预防措施包括：出现憋压或者扭矩波动大的情况时，向下活动钻具，待泵压和扭矩稳定之后，再恢复倒划眼作业；出现严重憋泵现象时，立即停泵、泄压，并向下活动钻具以缓解憋泵情况。

在本发明的一较佳实施方式中，步骤e中，倒划眼作业至井斜呈第一角度的地层稳定井段，0°至第一角度的井斜的井段，进行常规起钻。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一角度为30°。

由上所述，本发明提供的清除水平井岩屑床的方法具有如下有益效果：

本发明的清除水平井岩屑床的方法，循环调整钻井液流变性的6转读数，采用倒划眼工艺清理水平井岩屑床，通过优化顶驱转速、循环排量、循环时间和倒划眼上提速度等参数，过程中采取复杂情况的预防措施，从而实现在有效清除岩屑的同时也能防止发生复杂；为后续施工特别是特殊作业(如下套管、电测、下筛管、下滑套等)提供了安全的井眼保障。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明的清除水平井岩屑床的方法中倒划眼起钻时的状态图。

图2：为钻井液为理想状态时图1的横截面示意图。

图3：为钻井液太稠时图1的横截面示意图。

图4：为钻井液太稀时图1的横截面示意图。

图5：为常规起钻时的状态图。

图6：为本发明的清除水平井岩屑床的方法中岩屑运移的状态图。

图中：

1、钻具；2、水平井；3、岩屑；4、钻井液高流速区；5、盲区；6、粘性耦合区域。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种清除水平井岩屑床的方法，包括，与顶驱装置连接的钻具1置于水平井2内(可以使用水平井内原有的钻具，也可以是新下入井内的钻具)，开动钻井泵(现有技术，图中未示出)循环钻井液，调整钻井液流变性的6转读数(由P-HAR法则确定具体范围)，钻井液携砂返排；开始水平井内倒划眼作业，调整优化顶驱转速、循环排量、循环时间、倒划眼上提速度和倒划眼井段，倒划眼作业过程中采取预防措施以防止发生复杂情况；完成水平井岩屑床的清除。

本发明的清除水平井岩屑床的方法，循环调整钻井液流变性的6转读数，采用倒划眼工艺清理水平井岩屑，通过优化顶驱转速、循环排量、循环时间和倒划眼上提速度等参数，过程中采取复杂情况的预防措施，从而实现在有效清除岩屑床的同时也能防止发生复杂；为后续施工特别是特殊作业(如下套管、电测、下筛管、下滑套等)提供了安全的井眼保障。

进一步，前述的清除水平井岩屑床的方法，包括以下步骤：

步骤a、与井口的顶驱装置连接的钻具置于水平井内，可以使用水平井内原有的钻具，也可以将新的钻具1与井口的顶驱装置(现有技术，图中未示出)连接，将钻具1下入水平井2内；

步骤b、开动钻井泵循环钻井液，调整钻井液流变性的6转读数(由P-HAR法则确定具体范围)，调整优化循环时间：循环观察返砂情况，需要看到两次大的岩屑潮，待返砂干净；

具体地，在本实施方式中，通过振动筛返砂。

根据P-HAR(井眼-钻具面积比，Hole-Pipe Area Ratio)法则得出钻井液流变性的6转读数，其中，P-HAR值＝井眼直径

P-HAR＜3.25时，6转读数＝(0.8-1.0)×井眼直径；

P-HAR≥3.25时，6转读数＝(1.0-1.2)×井眼直径。

步骤c、开始倒划眼作业：调整开始倒划眼作业时的顶驱转速和循环排量，边旋转边提升钻具，同时保持开泵循环状态，进行倒划眼；

划眼是石油钻井名词，是指在钻井时为了保证井眼的圆整，必须用与原来井径相同的钻头，在井内作上下及旋转运动。这种修整井眼的作业，称划眼。

在下钻遇阻时及下套管以前或在容易发生井斜的井段，都需要划眼。倒划眼是边旋转边提升钻具的操作。

具体地，根据P-HAR(井眼-钻具面积比，Hole-Pipe Area Ratio)法则(如前所述)得出顶驱转速，P-HAR值的大小决定了清洁井眼所需转速的快慢。

关于转速和流变性的P-HAR法则，不仅适用于倒划眼清理岩屑床工艺，同样适用于钻进、循环工况，同样可以有效减少井眼岩屑床的堆积。

通常情况下，P-HAR＞6.5时，最低顶驱转速为120转/分钟；最佳顶驱转速为180转/分钟；

3.25≤P-HAR≤6.5时，最低顶驱转速为120转/分钟；

P-HAR＜3.25时，最低顶驱转速为60-70转/分钟，最佳顶驱转速为120转/分钟。

井眼直径的单位为英寸，钻具直径的单位为英寸。

步骤c中，循环排量的大小依据井眼环空的钻井液环空返速确定，最低钻井液环空返速为0.75m/s，最佳钻井液环空返速为1.0m/s。

步骤d、倒划眼作业过程中，岩屑3从井底被完全带起来，根据泵压和扭矩调整顶驱转速、调整倒划眼上提速度和实施预防措施；

作业过程中，通过钻具的高速搅动，将井眼低边岩屑带到钻井液高流速区4而循环出井眼。

如图5所示，常规吊卡起钻时，无旋转、无循环，钻具穿越过岩屑床本身，岩屑铺在井眼低边。如图1、图2所示，倒划眼起钻时，钻具起出的过程中旋转并循环，岩屑从井底被完全带起来，岩屑在运移后在下部钻具组合不远处沉积形成岩屑丘。

步骤d中，倒划眼作业时，泵压和扭矩稳定后，将倒划眼上提速度自初始速度提高至第一速度作业；出现高扭矩时，放慢倒划眼速度。仔细观察泵压，以防出现憋泵的迹象。

在本发明的一具体实施例中，倒划眼上提速度的初始速度为3m/min，泵压和扭矩稳定后，倒划眼上提速度提高至第一速度6m/min。

步骤d中，预防措施包括：出现憋压(即环空堵塞现象)或者扭矩波动大的情况时，向下活动钻具，待泵压和扭矩稳定之后，再恢复倒划眼作业；出现严重憋泵现象时，立即停泵、泄压，并向下活动钻具以缓解憋泵情况，应安排专人做好泄压准备。

步骤e、倒划眼至结束井深，循环至少一个迟到时间后再进行常规起钻。岩屑在井内运移的状态如图6所示；

具体地，倒划眼作业至井斜呈第一角度的地层稳定井段，0°至第一角度的井斜的井段，进行常规起钻。

在本发明的一具体实施例中，第一角度为30°。0-30°井斜的井段，可以依靠钻井液的切力能悬浮住岩屑，通过循环就可以将岩屑带出井眼，岩屑的清洁效率高，不再需要倒划眼。

在本发明的一具体实施例中，在两口水平井(井深分别为5020m和5034m，水平段长均为1802m)完钻后使用原钻具倒划眼清除岩屑，全程下套管顺利。两口井的完井作业时间分别为3.87天和3.83天，远低于同区块平均12天的完井作业时间。

两口井井眼直径为

(1)钻井液6转读数为“6”；

(2)前120m倒划眼速度控制在0.5-0.7m/min，之后正常速度控制在5m/min左右；

(3)顶驱转速80r/min；

(4)循环排量16-17L/s；

(5)倒划眼至套管内(30°井斜位置的井深距离上部套管鞋井深280m)；

(6)倒划眼结束后，循环1.5个循环周带砂干净后使用吊卡起钻。

由上所述，本发明提供的清除水平井岩屑床的方法具有如下有益效果：

本发明的清除水平井岩屑床的方法，循环调整钻井液流变性的6转读数，采用倒划眼工艺清理水平井岩屑床，通过优化顶驱转速、循环排量、循环时间和倒划眼上提速度等参数，过程中采取复杂情况的预防措施，从而实现在有效清除岩屑的同时也能防止发生复杂；为后续施工特别是特殊作业(如下套管、电测、下筛管、下滑套等)提供了安全的井眼保障。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。