螺旋井眼的产生、危害及防治

螺旋井眼的产生、危害及防治

刘传玉

大庆油田钻探集团钻井三公司，大庆， 163712

摘要：井眼质量的好坏和井眼的扭曲与光滑程度有关，由于钻井过程中钻具与地层的接触过程较为复杂，井眼曲率和挠率会不断发生变化，在钻进惯性与井壁的限制的关系下，钻出的井眼大部分都是螺旋式的井眼，这样的井眼会造成轴向的摩擦力变大、钻进的机械钻速低、钻具磨损快、下套管的难度大、井眼清洗困难等问题。为降低钻井中的费用、提高井眼质量，对于螺旋井眼的产生、维护及防治是非常有必要的。本文主要从这三个方面入手，为改问题提供一定的借鉴意义。

关键词：螺旋井眼；产生机理；危害；防治

在钻进地下层位的过程中，钻头与地层间的摩擦力作用发生偏移，井眼的方位和井斜都会与原来的设计发生偏差，进尺越深越容易发生螺旋井眼，可以通过轨迹测量的方法或及时改变扭矩等来解决此问题。

1 螺旋井眼的产生

螺旋井眼的产生是多个方面的因素造成的，也会承受多个方面因素的影响，地层条件、钻具的组合、钻井参数等是影响螺旋井眼的关键因素。一般来讲，螺旋井眼形成有以下几个方面：

1）地质情况的不同导致可钻性不同。对于不同的地质条件，在钻井中钻头的速度、方向、作用力都会引发一系列的偏差，才会产生螺旋井眼的问题。例如：钻头的方向垂直于岩石层面是具有很好的可钻性，但如果地层产状或者岩性很疏松或者坚硬都会使得井眼的井斜和方位角发生变化。

2）钻头本身的侧向切削能力。不同的钻头侧向切削能力都不一样，从而会严重影响钻头的钻速，造成钻井方向发生了偏移。

3）钻头自身的侧向力。钻头自身存在一定的侧向力，特别容易横向破岩的产生，进而钻井的井斜发生偏移。

4）钻头的转角问题。钻头在钻井过程中由于受力会产生转角，一定程度上钻头的受力方向也发生了变化。

5）钻井井眼扩大率。井眼扩大率就会引发钻柱的涡动，严重的还会影响钻头的转角及用力发生轨迹偏移，从而产生了螺旋井眼。

因此，螺旋井眼的形成有很多个因素，相关钻井人员只有深入了解钻井过程的每一细节，充分认识产生螺旋井眼的原因，才能理解耦合作用的重要性，更好地避免了螺旋井眼的形成。

2 螺旋井眼的危害

通过对大位移井、定向井、水平井等井型的研究，影响钻井质量的主要因素有摩阻与扭矩，而狗腿度、岩屑床对于摩阻与扭矩产生的影响也比较大，螺旋井眼发生后，导致井眼的质量会变差，从而会带来一系列的危害：

1）在钻进或者起下钻的过程中，由于滑动摩阻力高，导致钻柱上提时大钩的承载力过大，下钻较为困难，滑动钻进的机械钻速降低；

2）完井后下套管时阻力变大，测井时下放仪器困难；

3）钻进过程中，由于钻柱产生高频振动导致钻头不平稳，钻头的使用时间虽短，增加经济成本；

4）螺旋井眼导致井眼清洗起来困难，岩屑床严重沉积，井壁垮塌卡钻；

5)在螺旋井眼中倒划眼时会切削新岩石，大大降低了钻井效率和钻头的使用寿命；

6)螺旋井眼会使测井响应不稳定，将会导致错误的解释结果。

3 螺旋井眼的防治措施

要完全避免裸眼井眼的话是比较困难的，在钻井过程中如果选用有结构弯角的导向钻具组合必定会产生螺旋井眼。裸眼井眼的防治措施可以从以下四个方面考虑：

1）钻井的整个过程是比较复杂、不确定性的，涉猎到很多其他方面的知识，应该全面系统学习相关知识，提高现在钻井操作工人的专业素质，使操作工多了解钻井作业中的工作原理，提供各个环节的全面资料，同时参考邻井钻井中的一些经验。

2）全方位了解钻具组合相关的知识，掌握相关的数据资料以及钻井的动力学分析方法，从而保证井轨迹与钻具的科学合理组合。

3）保障钻头和地层之间的作用分析模型有效性，获取地质对钻具的受力情况，理清楚螺旋井眼产生的原理，并且选择合适的钻具组合进行作业。

4）钻井操作工人需扎实基础理论知识，结合实际情况和检测到的信息来进行钻具的选择。

总结

(1)螺旋井眼给钻井作业中带来了一定的不便，限制了复杂油气藏、深层隐蔽性油藏的开采能力。比如深井、大位移井、水平井等会由于螺旋井眼的存在，给钻井带来一系列的风险。

（2）螺旋井眼的形成受多方面影响，较为复杂，本文初步讨论了各个因素对螺旋井眼形成的影响，研究这些因素影响的主次以及如何相互耦合影响是今后重点的研究方向，同时也预防螺旋井眼的产生。

(3)根据国外最新进展，提出防止螺旋井眼产生的总体思路是从下部钻具组合三维动力学分析、钻头和地层作用力、通过计算机仿真优化下部钻具组合、先进钻井工具研制以及先进的测量及监测装置等方面来攻关。

(4)螺旋井眼的防治工作是涉及地质、机械、电子、测量、控制论、力学、计算机及钻井工艺等多领域的系统工程，要用系统工程思想去分析、解决问题。

参考文献

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