中原油田白廟平1井水平井鉆井液技術(shù)

李午辰 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院，湖北 武漢430074 中原石油勘探局鉆井液技術(shù)公司，河南 濮陽(yáng)457001

高小芃，贠功敏（中原石油勘探局鉆井三公司，河南 濮陽(yáng)457001）

中原油田白廟平1井水平井鉆井液技術(shù)

李午辰 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院，湖北 武漢430074 中原石油勘探局鉆井液技術(shù)公司，河南 濮陽(yáng)457001

高小芃，贠功敏（中原石油勘探局鉆井三公司，河南 濮陽(yáng)457001）

為了解決中原油田白廟平1井地層易坍塌掉塊、井段埋藏深、井底溫度高等鉆井液施工難題，通過室內(nèi)評(píng)價(jià)試驗(yàn)，優(yōu)選了正電膠鉆井液體系、配方，制定了相配套的技術(shù)措施，并應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)。結(jié)果表明，鉆井過程中鉆井液性能穩(wěn)定，抗溫性能、防塌性能以及潤(rùn)滑性能良好，滿足了白廟平1井的施工，為今后同區(qū)塊水平井鉆井液的施工摸索出了一條切實(shí)可行之路。

中原油田；水平井；坍塌掉塊；潤(rùn)滑性能；正電膠鉆井液

1 地質(zhì)與工程概況

1.1 地質(zhì)概況

中原油田白廟平1井位于白廟構(gòu)造主體北部白64區(qū)塊，目的層是沙三下亞段13小層，完鉆井深4380m，儲(chǔ)層屬于深層低滲凝析氣藏。該井鉆遇地層有第四系平原組（巖性為紅色粘土），上第三系明化鎮(zhèn)組、館陶組（巖性為紅色粘土、粉砂巖），下第三系東營(yíng)組、沙河街組（巖性為紫紅色泥巖、棕紅色泥巖）。

1.2 工程概況

2 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

鉆井過程常出現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)有：

1）井壁不穩(wěn)定 沙河街組地層泥巖、砂巖、粉砂巖互層，地層膠結(jié)性差，易水化分散，井壁極易剝蝕掉塊。要求鉆井液具有較強(qiáng)的抑制防塌性能，確保井壁穩(wěn)定，為后續(xù)安全施工奠定基礎(chǔ)。

2）巖屑攜帶困難 井斜大、位移大，水平段施工過程中易形成巖屑床，鉆井液必須具有良好的攜巖能力；另外，停泵和接單根時(shí)間過長(zhǎng)等工程因素對(duì)鉆井液流變性及懸浮攜帶能力提出更高要求，必須保持井眼干凈、暢通。

3）高溫高密度鉆井液流變性控制難 深水平井井溫高、密度高，鉆井周期長(zhǎng)，并且環(huán)空巖屑被鉆具反復(fù)擠壓、碾磨，導(dǎo)致鉆井液亞微米顆粒增多，易引起粘切升高和固相增加，稠化嚴(yán)重，處理頻繁，流變性控制難。

4）潤(rùn)滑性要求高 平1井2個(gè)水平段落差達(dá)到18m，隨著井斜的不斷增大，鉆具與井壁接觸面積大，鉆具受重力和壓力作用貼近擠壓井壁，不柔順的井眼和質(zhì)量較差的濾餅，也使摩阻增大，易引起粘卡，對(duì)鉆井液的潤(rùn)滑防卡能力提出了更高的要求。

3 室內(nèi)鉆井液配方優(yōu)化

針對(duì)以上技術(shù)難點(diǎn)，通過處理劑加量?jī)?yōu)化及配伍性試驗(yàn)，優(yōu)選出正電膠聚磺混油鉆井液體系，設(shè)計(jì)了1＃、2＃配方，并結(jié)合該井地層特點(diǎn)分別經(jīng)過120、180℃溫度老化后進(jìn)行性能測(cè)定，結(jié)果見表1。由表1可以看出，2＃鉆井液配方在室溫和高溫下，鉆井液粘切及高溫高壓濾失量變化不大；從泥餅滲透率測(cè)定結(jié)果可以看出，適量加入乳化石蠟、暫堵劑利于形成保護(hù)膜，改善泥餅質(zhì)量，阻止鉆井液液柱壓力向地層內(nèi)部傳遞，防止井壁坍塌；并且具有較低泥餅粘附系數(shù)，保證良好潤(rùn)滑性能。

1＃配方：基漿＋0.3%～0.5%MMH ＋0.2%～0.3%DPHP＋0.7%～3.5%COP-HFL ＋2%～3%CAS-2000＋2%～5%SMP（深井時(shí)使用）＋2%～5%SMC（深井時(shí)使用）＋5%～10%原油＋0.5%LV-CMC＋油保材料。2＃配方：基漿＋0.3%～0.5%MMH＋0.2%～0.3%DPHP＋0.7%～3.5%COP-HFL＋2%～3%CAS-2000＋2%～5%SMP（深井時(shí)使用）＋2%～5%SMC（深井時(shí)使用）＋5%～10%原油＋1.5%～2% 乳化石蠟＋0.5%暫堵劑＋0.5%LV-CMC＋油保材料。

表1 兩種配方不同溫度下對(duì)各自鉆井液性能影響

4 現(xiàn)場(chǎng)鉆井液技術(shù)

4.1 一開井段（444.5mm×359m）

一開使用低固相不分散聚合物鉆井液體系，其基本配方為：淡水＋4%～6%膨潤(rùn)土＋0.2%～0.3%Na2CO3＋0.2%～0.3%NaOH。鉆至一開設(shè)計(jì)井深前50m，加入聚合物改善鉆井液流型，同時(shí)大排量洗井。起鉆前注入粘度大于60mPa·s的優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土漿，表層套管下入順利。

4.2 二開井段（311.1mm×3166m）

1）二開上部井段（～2000m）采用低固相聚合物鉆井液，提前12h將DPHP、COP-HFL配制成膠液，開鉆后與鉆井液混合均勻，并入井循環(huán)，保持粘度在40mPa·s左右。鉆井液配方如下：一開膨潤(rùn)土漿＋0.3%～0.5%DPHP＋1%～3%COP-HFL＋0.1%NaOH。

2）二開下部井段（～3166m）采用正電膠聚磺鉆井液，并采取以下技術(shù)措施保證施工順利：①加入5%～8%原油和乳化劑，并使用防塌潤(rùn)滑劑聚合醇有效地保證了鉆井液的潤(rùn)滑性能和大井眼水平段套管的順利下入，鉆井液泥餅粘附系數(shù)在0.10以下。②鉆進(jìn)至東營(yíng)組前50m加入2t鈉鹽控制失水在8～10ml，并用聚合物調(diào)整鉆井液流型。東營(yíng)組鉆進(jìn)過程中使用化學(xué)固相清潔劑ZSC-201和DPHP等大分子聚合物以及固控設(shè)備控制好地層造漿。在鉆遇軟泥巖底層時(shí)加大排量，提高轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，及時(shí)通拉井壁，避免縮徑。③進(jìn)入沙河街組易塌井段前加足夠（＞2%）的瀝青、石蠟制品，改善泥餅質(zhì)量，使之形成致密的濾餅，加入0.2%～0.4%正電膠干粉，進(jìn)一步提高鉆井液抑制防塌性能，并將鉆井液密度控制在1.25～1.30g/cm3，起鉆時(shí)用瀝青、樹脂類處理劑封閉該井段，防止了惡性垮塌。④鉆進(jìn)至微裂縫地層前，在鉆井液中加入1%～2%隨鉆堵漏劑（超細(xì)碳酸鈣）、1%乳化白瀝青（油溶樹脂）提高封堵能力，鉆進(jìn)過程中及時(shí)補(bǔ)充，提高沙一段的防塌性能；進(jìn)入沙二下亞段井段前，一次性加入3%SMP、3%SMC、0.2%～0.3%NaOH、0.2%～0.5%80A51、0.4%～0.6%正電膠干粉、1%～2%無(wú)熒光防塌處理劑，將鉆井液轉(zhuǎn)化為正電膠聚磺鉆井液體系。

4.3 三開井段（215.9mm×3989m）

三開采用正電膠聚磺體系，鉆井液配方：二開鉆井液＋3%～5%SMP＋3%～5%SMC＋0.2%～0.3%正電膠干粉＋1%～2%暫堵劑＋1%～2%乳化白瀝青＋0.2%～0.3%NaOH＋5%～10%原油＋油層保護(hù)劑。隨著井深的增加，SMP和SMC的含量達(dá)到3%～5%，保證了鉆井液的熱穩(wěn)定性。深井段鉆井液的維護(hù)應(yīng)以和鉆井液同濃度的膠液進(jìn)行補(bǔ)充，做到細(xì)水長(zhǎng)流，避免鉆井液性能大幅度變化，確保井下安全。

4.4 水平井段（215.9mm×4380m）

水平井段采用正電膠聚磺混油體系，鉆井液基本配方：三開鉆井液＋3%～5%SMP＋3%～5%SMC＋0.3%～0.5%正電膠干粉＋5%～10%原油＋0.2%～0.3%NaOH＋1%～2%聚合醇＋油層保護(hù)劑。鉆井液采取技術(shù)措施如下：①開鉆前，應(yīng)按設(shè)計(jì)備齊振動(dòng)篩篩布和檢查固控設(shè)備，如振動(dòng)篩、離心機(jī)等是否處于良好的狀態(tài)。②開鉆后，要保證所有的循環(huán)泥漿都必須流經(jīng)振動(dòng)篩。使用振動(dòng)篩時(shí)，要注意觀察其實(shí)際使用效果，如果泥漿覆蓋篩網(wǎng)面積小于50%，就應(yīng)換用更細(xì)的篩布；除砂器應(yīng)連續(xù)使用，除泥器可間歇使用。③水平井段應(yīng)加大固控設(shè)備的使用，振動(dòng)篩使用200目以上篩布，有效控制有害微細(xì)顆粒。每日做固相含量及其組分分析，根據(jù)分析結(jié)果，采取相應(yīng)措施。④堅(jiān)持短起下清砂，水平段每鉆進(jìn)20～30m短起下一次，每鉆進(jìn)一個(gè)單根上提下放鉆具，確保鉆屑被順利帶出。⑤進(jìn)入氣層前，并加入一定量的超細(xì)目碳酸鈣，實(shí)施橋堵技術(shù)有效保護(hù)油氣層。嚴(yán)格控制濾失量，中壓失水量控制在5ml以下，高溫高壓失水量不超過12ml，有效減輕濾液對(duì)油氣層的污染。保證電測(cè)一次成功，縮短鉆井液對(duì)油氣層的浸泡時(shí)間。白廟平1井分段鉆井液性能見表2。

表2 白廟平1井分段鉆井液性能

5 認(rèn)識(shí)與建議

1）二開上部井段使用的正電膠聚合物鉆井液體系和三開井段使用的正電膠聚磺混油鉆井液體系，能夠很好地適應(yīng)所鉆地層，滿足了鉆井施工的要求和地質(zhì)錄井的需要。

2）三開導(dǎo)眼井段使用乳化石蠟＋隨鉆堵漏劑的方法封堵易塌地層，防塌效果良好；水平井段加入的聚合醇具有良好的防塌和潤(rùn)滑效果。

3）定向時(shí)混入的原油量不宜過多，尤其是高密度鉆井液，混油量太大將使鉆井液粘稠度增加，泥餅脫落，不利于正常鉆進(jìn)，該井加油量達(dá)到10%時(shí)鉆井液粘度明顯升高。

4）水平井段施工中應(yīng)加強(qiáng)固控設(shè)備的使用，振動(dòng)篩應(yīng)使用200目以上篩布，提高離心機(jī)、除泥器的使用時(shí)間，盡量降低鉆井液中有害固相的含量。

［1］王中華.鉆井液技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 ［J］.斷塊油氣田，2004，11（5）：59～62.

［2］王中華.國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)進(jìn)展及對(duì)鉆井液的有關(guān)認(rèn)識(shí) ［J］.中外能源，2011，16（1）：48～60.

［3］石鳳歧，尹洪生，張東海，等.云2－平1多臺(tái)階變方位水平井鉆井液技術(shù) ［J］.鉆井液與完井液，2002，19（3）：33～35.

Drilling Fluid Technique Used in Horizontal Well Baimiao P1in Zhongyuan Oilfield

LIWu-chen，GAO Xiao-peng，YUN Gong-min（First Author's Address：College of Engineering，China University of Geosciences，Wuhan 430074，Hubei，China；Drilling Fluid Company，Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau，SINOPEC，Puyang 457001，Henan，China）

To solve the problem of high temperature and deep burial of wells and formation collapse in Horizontal Well Baimiao P1，through laboratory experiment，a MMH drilling fluid system and its formula were developed and matching measures were established.Field application shows that it is stable for high temperature resistance and collapse resistance with good lubricity，it can meet the needs of field operation in Horizontal Well Baimiao P1.It provides a suitable way for operation of drilling fluid in horizontal wells in the same block.

Zhongyuan Oilfield；horizontal well；collapse；lubricity；MMH drilling fluid

TE254

A

1000-9752（2012）04-0151-03

2012-02-20

李午辰（1966-），男，1988年西南石油大學(xué)畢業(yè)，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事鉆井液技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)管理。

［編輯］ 蘇開科