爱华网侧钻水平井是一项集套管开窗侧钻、水平井钻井、小井眼钻井等技术于一体的综合钻井技术。目前，该技术已成为老油田提高采收率，增产增储的有效途径。[1] 但由于侧钻水平井存在井眼小，环空间隙窄，循环压耗高等特点，因此与钻常规水平井相比其井眼清洁控制难度更大，井眼清洁问题目前仍是侧钻水平井施工技术难点。[2] 侧钻水平井一般井眼曲率较大，在斜井段与水平段岩屑由于受到重力作用，易发生堆积形成沉积床，造成井壁不稳，导致井下各种复杂情况的发生，延长了钻井周期，提高了钻井成本。[3]如何认识侧钻水平井井眼清洁的本质，建立井眼清洁的随钻监测技术，并从水力学的角度优选水力参数，完善侧钻水平井井眼清洁控制技术已成为该钻井作业面临的迫切问题。 一、侧钻水平井水力携岩特性 侧钻水平井井眼通常小于7〞属于小井眼范畴，环空尺寸小，井眼不规则，水平段长，而且开窗侧钻时存在铁屑悬浮携带问题，加之老井地层承压能力和地面设备能力的限制，使其水力携岩特性与常规水平井相比有较大差异。 侧钻水平井一般在原井基础上作业，排量选择不但要考虑地层的承压能力同时还要满足井眼清洁的要求，即侧钻水平井可选施工排量范围受限，工程中确定适合于侧钻水平井的排量范围比确定最优排量更具有实际意义。[4] 侧钻水平井施工井眼曲率大，水平段长，开窗过程会产生铁屑，设计水力参数时应从钻进安全角度出发，特别考虑岩屑床的影响。 侧钻水平井是小井眼钻井，环空压耗占整个循环压耗的50%-90%，所以其环空压耗的计算有别于常规压耗计算，应特别考虑钻井液流变特性、钻具偏心、钻具接头、以及井壁粗糙等因素的影响。 二、 侧钻水平井井眼清洁的影响因素与实质 针对侧钻水平井的水力携岩特性，以及施工工艺特点，结合钻井过程中影响井眼清洁的因素，采用数值模拟的方法，模拟了6〞井眼环空岩屑运移状态，从而揭示了侧钻水平井井眼清洁的本质。 影响井眼清洁的因素：（地层因素。[5]侧钻水平井是在老井基础上开窗侧钻而成，老井地层亏空，油层岩性颗粒胶结较弱，钻进过程中易发生扩径、井塌、井漏、沉砂卡钻等复杂情况。钻井工艺。侧钻水平井井斜角大，研究表明井斜角在30°～60°之间时岩屑最容易形成岩屑沉积床。[6]而在长水段（井斜角≧86°）形成岩屑床是必然的，水平段钻具偏心降低了环空低边井壁部位流速，加剧了岩屑沉积。泥浆及岩屑物性。泥浆的粘度、剪切力等流变特性直接影响着携岩的效果；岩屑密度越大要求悬浮岩屑的钻井液剪切力越大；岩屑直径越大悬浮能力越差，加快了岩屑堆积的速度，造成井眼不清洁。 井眼清洁本质：井眼清洁的本质就是岩屑在环空中的运移规律，而岩屑在环空中的运移状态和规律在不同的工况下，不同的井段内是不同的。[7]侧钻水平井中具有很长的水平段，岩屑从产生到运移再到稳定需要较长的时间,由于井下环境复杂，水平段岩屑运移不宜模拟。本文通过建立水平位移20m，井筒直径152.4mm，钻杆直径88.9mm的动态物理模型，应用CFD软件依据固液两相欧拉模型模拟了水平段岩屑运移分布情况。综合考虑了地层、钻井工艺、岩屑物性的影响，较为真实得模拟了岩屑在井下环空中的运移情况。 岩屑在水平段以底边运动为主，在靠近井眼底部环空内岩屑发生了堆积，在静止时产生岩屑床并分层明显。在其它因素不变的情况下，环空尺寸越小岩屑越容易发生碰撞进而沉积成床。钻杆旋转有利于岩屑的悬浮和携带，但在侧钻水平井中多采用的是井下动力钻具，钻杆是不旋转的所以侧钻井水平段井眼清洁更为困难。 三、侧钻水平井井眼清洁监测技术 井眼清洁控制的基础是岩屑运移规律的研究，对具有水力携岩特性和工艺特点的侧钻水平井而言，建立井眼清洁工程预测模型，模拟岩屑运移规律，预测环空中岩屑堆积、岩屑成床时间，才能对环空内岩屑运移状况进行实时监测，指导现场进行携岩作业，达到井眼清洁控制的目的。 侧钻井井眼清洁监测技术工程模型建立的关键是环空内两种标准状态下环空压耗的计算，即环空中不存在岩屑床时的环空压耗数学模型和存在岩屑床时的环空压耗数学模型，以此转化的两条ECD曲线为标准，工程实测ECD曲线在此范围内说明井眼清洁，超出该范围说明存在岩屑床，需要进行井眼清洁作业。 四、侧钻水平井井眼清洁控制技术 井眼清洁控制技术的建立是以井眼清洁监测技术为前提的。能够选择有效的井眼清洁处理方法在沉砂未出事故之前进行井眼清洁作业是井眼清洁控制技术的关键。 水力携岩控制方法：水力携岩控制就是综合考虑侧钻水平井小井眼侧钻井环空压耗大，携岩困难等突出特点，从优化水力参数角度予以解决。侧钻水平井的排量选择十分苛刻，排量过大环空压耗也大，老井产层亏空可能发生井漏；排量小携岩困难有沉砂卡钻的风险。理论最小排量是达到井眼清洁时的环空最小返速度所对应的排量，它是合理排量范围选择的基础 ；理论最大排量对于侧钻水平井而言，既是原井地层破裂压力梯度与地面泵机额定排量的最小值。 （6） 其中，为最小排量，；为井眼或套管内径，；为钻杆外径，；表示最小环空返速，； 合理的排量范围：
（7） 当井眼存在岩屑床时合理的排量范围： （8） 其中，为理论最大排量，；为排量下限经验值，一般对于小井眼侧钻井； 工艺控制方法：实践证明最优排量能够有效控制井眼清洁，但侧钻水平井属特殊工艺井，钻进情况复杂，地面设备和地层的因素限制了最优排量的选择范围，但从排量上考虑难以达到预期效果。当岩屑床厚度较大时，钻进过程中注意循环和短起下，短起下以50m为标准。由于侧钻水平井使用螺杆钻进，钻杆并不旋转，建议在钻进过程中适当启动转盘配合底部钻具钻进，有利于洗井携岩。 机械控制方法：目前侧钻水平井还没有专用的井眼清洁工具，在大位移水平井中井眼清洁工具应用较多，侧钻水平井环空间隙较小，应用井眼清洁工具容易卡钻。在侧钻水平井扩孔施工过程中，应用偏心式扩孔工具，可以达到扩眼、破床、携岩的作用，缺点是需要重新起下钻增加钻井周期，加大了钻井成本。 该工具的工作原理为利用偏心旋转离心力作用，使工具工作时前部偏心块旋转支撑产生偏心力作用，使不在同一轴心的金刚石切削齿，在旋转时达到切削井壁的作用，从而达到扩孔、破床、携岩的目的。 侧钻水平井具有其自身的岩屑运移特性，井眼清洁是其工艺技术难点，井眼清洁控制技术的关键是建立适合该井的随钻岩屑运移监测技术，该技术对缩短钻井周期，降低钻井风险具有重要意义。 井眼清洁监测的本质是对环空岩屑浓度的监测，岩屑浓度增加环空压耗的必然增大，侧钻水平井油层亏空严重，应严格控制ECD在一个合理的范围，以保证钻井安全。 通过优选侧钻水平井最优排量，并配合工艺和机械的携岩方法，能够满足携岩要求，达到井眼清洁控制的目的。 参考文献 [1]刘乃震，王廷瑞．现代侧钻井技术[M]．北京：石油工业出版社．2010 [2]王兴武．小井眼长裸眼侧钻水平井钻井实践[J]钻采工艺，2010.33 [3] 汪志明，郭晓乐等．南海流花超大位移井井眼净化技术[J] ．石油钻采工艺，2006.28 [4] 房全堂，卢进庆．开窗侧钻技术[M]．北京：石油工业出版社．1997
