Ursachen und Lösungen für WOB-Transferverluste beim Bohren

1. Konzept, Phänomene und Gefahren des WOB-Transferverlusts

Konzept:Beim Bohren entsteht übermäßige Reibung zwischen denBohrstrangDie Bohrlochwand verhindert, dass das Gewicht auf dem Bohrmeißel (WOB) auf diesen übertragen wird – stattdessen wird das gesamte WOB vom Bohrgestänge aufgenommen. Dies äußert sich in keiner Bohrgeschwindigkeit trotz erhöhtem WOB, keinem Gegendruck und niedrigem Drehmoment. Die Lösung besteht darin, die Drehzahl zu reduzieren und das WOB schrittweise zu erhöhen (unter Einhaltung der Druckfestigkeit des Bohrgestänges), bis das Drehmoment sprunghaft ansteigt und Gegendruck auf das WOB auftritt. Nach dem Bohren jedes einzelnen Segments sind wiederholtes Aufweiten und Rückweiten erforderlich, bevor das nächste Segment oder der nächste Bohrstrang verbunden werden kann.

Phänomene und Gefahren:Dieses Problem tritt hauptsächlich beim Richtbohren mit umgekehrter Spülung in vertikalen Bohrungen, beim Fensterfräsen und Ablenken von Bohrungen sowie beim Richtbohren in horizontalen Bohrungen auf. Es stört den normalen Richtbohrvorgang und kann bei unsachgemäßer Durchführung zu Rohrverklemmungen führen.

2.Ursachenanalyse

Ungünstige Bohrlochgeometrie:Abweichungen im Bohrlochverlauf (verursacht durch Formationsbedingungen oder Konstruktionsfehler) erfordern häufig Anpassungen der Umkehrspülung. Hohe Bohrgeschwindigkeiten (häufiger bei horizontalen Bohrungen mit mittlerem/kurzem Radius als bei solchen mit großem Radius) und unregelmäßige Bohrlochverläufe führen in Verbindung mit der Steifigkeit des Bohrgestänges dazu, dass dieses beim Anlegen von Druck an der Bohrlochwand anliegt – was zu einem Verlust durch Gewichtsverlagerung auf den Bohrstrang (WOB) führt. Die zusätzliche Zugkraft beim Ein- und Ausfahren des Bohrgestänges nach dem Anlegen von Druck ist vergleichbar mit normalen Werten und überschreitet üblicherweise nicht den nach unten gerichteten Druck.

Kontaminiertes Bohrloch (Bildung von Bohrkleinschichten):Die Entfernung des Bohrkleins ist in Richtbohrungen und Horizontalbohrungen mit einer Bohrlochabweichung von 45–90 Grad eine Herausforderung. In harten Formationen (z. B. Shahejie- und Kongdian-Formation) lagern sich die Bohrkleinablagerungen leicht ab. Diese Ablagerungen erhöhen die Gleitreibung zwischen Bohrgestänge und Bohrlochwand, was zu einem Verlust an Arbeitsgewicht zwischen Bohrloch und Bohrloch führt.

Dickflüssiger und lockerer Schlammkuchen, hoher Schlammreibungskoeffizient:Ein hoher Feststoffgehalt im Bohrschlamm führt zu dicken, lockeren Filterkuchen, die die Kontaktfläche zum Bohrgestänge vergrößern und das Risiko des Festklemmens erhöhen. Ein hoher Reibungskoeffizient des Bohrschlamms erhöht den Gleitwiderstand des Bohrgestänges. Dies kann bei erhöhtem Gewicht auf dem Bohrgestänge (z. B. auf 30 Tonnen) zu einem plötzlichen Pumpenblockieren führen, da die zusätzliche Zugkraft das nach unten gerichtete Gewicht übersteigt.

3. Minderungsmaßnahmen

Bohrlochverlaufskontrolle und Bohrstrangoptimierung:Implementieren Sie das vollgebohrte geführte Bohrverfahren, um Abweichungen von der Bohrlochrichtung zu vermeiden, die Anpassungen der Umkehrspülung erfordern. Vereinfachen Sie die Konfiguration des Bohrgestänges (reduzieren Sie die Anzahl der Bohrungen).Bohrkragen, Erhöhung des Gewichts der Bohrrohre), um die Steifigkeit zu verringern und den Kontakt mit dem Filterkuchen zu minimieren, wodurch WOB-Übertragungsverluste und Verkleben verhindert werden.

Erweitert Bohrloch- und Schlammreinigung:Verwenden Sie Feststoffabscheider zur Reinigung des Oberflächenbohrschlamms. Stellen Sie eine ausreichende Fördermenge sicher (mindestens 3,4 m³/min für φ311-Bohrlochabschnitte, 1,1 m³/min für φ216-Abschnitte) und passen Sie die rheologischen Parameter des Bohrschlamms (YP/PV-Verhältnis: 0,42–0,50; Viskosität: ≥48 s) an, um die Förderleistung für Bohrklein zu verbessern. Bei Horizontalbohrungen reiben Sie bis zu einem Winkel von 20–30 Grad auf, um Bohrkleinablagerungen aufzubrechen.

Verbesserung der Schmierfähigkeit des Bohrschlamms und der Qualität des Bohrschlammkuchens:Zur Optimierung der Schmierfähigkeit und der Filterkuchenqualität werden 3–5 Tonnen Rohöl (maximal 10 %) mit wasserbasierten Schmierstoffen vermischt. Sulfoniertes Asphalt oder Phenolharz können zur Verbesserung der Filterkucheneigenschaften beigemischt werden. Bei Verlusten durch Wasserschlag in harten Formationen werden 200–300 kg expandiertes Graphit oder Hochdruckschmierstoffe zur Reibungsreduzierung hinzugefügt.

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