玉門油田山前構(gòu)造水平井鉆井液技術(shù)

張寶峰，程豈凡，段曉東，張　超，王靜敏

（西部鉆探工程有限公司國(guó)際鉆井公司，新疆烏魯木齊830000）

玉門油田山前構(gòu)造水平井鉆井液技術(shù)

張寶峰*，程豈凡，段曉東，張超，王靜敏

（西部鉆探工程有限公司國(guó)際鉆井公司，新疆烏魯木齊830000）

玉門油田為了實(shí)現(xiàn)雙百油田目標(biāo)，在玉門油田柳溝莊構(gòu)造實(shí)施水平井鉆井，目的在于提高單井產(chǎn)量。鉆井液為保障工程的安全鉆井，確立了該區(qū)塊成熟的陽離子混油鉆井液體系，重點(diǎn)研究了定向井水平井的井眼凈化、井壁穩(wěn)定和潤(rùn)滑減阻技術(shù)，在鴨西平1井和柳平1井的應(yīng)用，有效地預(yù)防了井下復(fù)雜和事故的發(fā)生，圓滿完成了玉門山前構(gòu)造深井水平井鉆井施工任務(wù)。

水平井；鉆井液；技術(shù)

玉門油田目前完成了4口水平井，均在鴨爾峽區(qū)塊，井深3500m，現(xiàn)在由于勘探的需要，在山前構(gòu)造柳溝莊區(qū)塊布置了一口水平井，井深5000m，是玉門油田最深的水平井，該區(qū)塊以前所鉆井事故復(fù)雜率高達(dá)12.56%，下步白堊系地層易坍塌引發(fā)事故，通過開展鉆井液技術(shù)研究，從抑制防塌能力、流變性、潤(rùn)滑性等方面進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)，優(yōu)選出陽離子混原油鉆井液配方，在鴨平1井進(jìn)行應(yīng)用，獲得成功，滿足了玉門油田垂深5000m以內(nèi)水平井鉆井的需要。

1　玉門油田水平井施工技術(shù)難點(diǎn)分析

1.1井壁穩(wěn)定

造成井壁失穩(wěn)的因素如下：白楊河主要以棕紅色泥巖，易水化膨脹發(fā)生垮塌，有埋鉆的風(fēng)險(xiǎn)隱患。中下溝組灰黑色泥巖夾雜白云質(zhì)泥巖，地層層理發(fā)育，易掉塊硬卡。水平井鉆井周期長(zhǎng)，井壁受浸泡時(shí)間長(zhǎng)，易垮塌。同時(shí)，水平井前端鉆具與井口鉆具運(yùn)動(dòng)方向成90°角，鉆具與井壁的摩檫力進(jìn)一步增大，更加劇了井壁的不穩(wěn)定性。

1.2井眼清潔

影響井眼清潔的因素有：工程上往往多次調(diào)整井斜、方位，井眼軌跡差，給攜砂帶來困難；水平段處于砂巖產(chǎn)層，鉆井液中巖屑濃度大；一般水平井段的井徑比常規(guī)井徑大，同時(shí)鉆具不能居中，在重力作用下，巖屑運(yùn)移過程中產(chǎn)生沉降，在鉆具周邊淤積。如果鉆井液的攜砂能力不好，或工程措施不當(dāng)，極易形成巖屑床，造成卡鉆。

1.3潤(rùn)滑防卡

由于油層埋深較深，裸眼段長(zhǎng)，地層與鉆具的接觸面大，固相潤(rùn)滑作用較小，主要依賴液相潤(rùn)滑，增加了潤(rùn)滑防卡難度。

2　鉆井液方案的制定

根據(jù)技術(shù)難點(diǎn)的分析，通過室內(nèi)試驗(yàn)優(yōu)選出滿足玉門油田中深水平井施工要求的陽離子混原油鉆井液體系。其配方為：3%～5%膨潤(rùn)土+0.3%～0.5%CHM+ 0.3%～0.5%NW-1+0.5%生石灰+2%～3%FCLS+2%～3%HS-2+3%磺化瀝青+5%～8%原油+0.3%～0.6%乳化劑+2%～3%潤(rùn)滑劑5%～7%MFG。

陽離子混原油鉆井液體系的室內(nèi)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)見表1。

表1　陽離子混原油原油鉆井液室內(nèi)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)表

體系中的CHM和NW-1、CaO配合使用能進(jìn)一步提高抑制泥頁巖水化分散的能力；HS-1、HS-2復(fù)配使用可使HTHP失水（120oC）降至10mL以下，DYFt-1使用可顯著提高鉆井液的封堵能力，顯著改善泥餅質(zhì)量；通過以上3方面的作用使防塌能力得到提高。體系中的MFG，用以改善鉆井液的懸浮和攜帶能力，必要時(shí)也可加入少量的DL雷特纖維清掃。為最大限度地提高泥餅潤(rùn)滑性，采用原油、普通液體潤(rùn)滑劑（KX-1、JXFQ-6）等多種潤(rùn)滑劑組成的復(fù)合潤(rùn)滑方案。

3　鉆井液的配置和維護(hù)處理

3.1上部直井段鉆井夜維護(hù)處理

（1）500m出現(xiàn)砂泥巖互層時(shí)開始加入CHM、NW-1、HS-1，將泥漿轉(zhuǎn)化為陽離子鉆井液。轉(zhuǎn)化方法：先加5%HS-1將API失水控制小于20mL,隨后緩慢加入0.75%CHM、NW-1，粘度控制在45s以內(nèi)。

（2）正常鉆進(jìn)時(shí)用1.5%～2%CHM膠液、CaO溶液以細(xì)水長(zhǎng)流方式加入，保持鉆井液的強(qiáng)抑制性；NW-1以點(diǎn)滴方式加入，進(jìn)一步加強(qiáng)抑制性。

（3）鉆至弓形山地層前，以3%HS-1+4%～6% MFG-1+3%～5%HS-2膠液進(jìn)一步降低API失水4mL以下，粘度控制在40～50s。

（4）進(jìn)入白楊河地層前用3%HS-1+6%～10% MFG-1+3%～4%HS-2降低HTHP濾失量至10mL以下，同時(shí)提高鉆井液濾液粘度，加入生石灰改善泥餅質(zhì)量。

（5）進(jìn)入柳溝莊地層后,加入6%～10%MFG-1+ 5%～10%DYFT-1+2-4HS-2,進(jìn)一步增強(qiáng)封堵造壁性能和體系的抗鹽能力。并提密度至1.35g/cm3，防止柳溝莊和中溝組地層交界面坍塌。

（6）鉆至造斜點(diǎn)前，控制鉆井液中的固相含量和膨潤(rùn)土含量分別低于8%和40g/L。

3.2斜井段鉆井夜維護(hù)處理

（1）鉆至造斜點(diǎn)起鉆前，將鉆井液轉(zhuǎn)型為陽離子乳化原油鉆井液體系，方法為：起鉆前50～100m，先用離心機(jī)降低固相含量，控制MBT含量40～50g/L，使用CHM、NW-1、DYFT-1、HS-1、HS-2、MFG等配成膠液維護(hù)鉆井液，根據(jù)性能變化不斷調(diào)整配比；鉆進(jìn)過程中將JXFQ-6、KX-1、DYFT-1的有效含量逐步增加至2%～3.0%、1%和2.5%～3.0%，鉆入水平井段前將NW-1的有效含量增至0.5%～1.0%，使鉆井液具有較強(qiáng)的抑制性、優(yōu)質(zhì)的泥餅、盡量低的失水量。

（2）施工中可添加0.1%～0.3%DL纖維，也可加入少量的稀釋劑改善鉆井液的流變性，滿足井眼清潔的需要。

（3）當(dāng)井斜達(dá)30°前加入原油5%～7%，當(dāng)井斜達(dá)45°以上時(shí)將原油的有效含量增加至8%～10%，并用0.1%乳化劑使原油充分乳化，維持其含量到完鉆。隨井斜角的增加，逐步增大液體潤(rùn)滑劑（中深井采用防卡潤(rùn)滑劑）的用量，進(jìn)一步提高泥漿的潤(rùn)滑性，降低摩阻系數(shù)至0.04～0.06，確保施工順利。

3.3水平段鉆井夜維護(hù)處理

（1）正常鉆進(jìn)過程中，每班加入3%NaOH+2%HS-2+3%MFG-1膠液降低鉆井液失水，嚴(yán)格控制API失水≤2mL，HTHP失水≤8mL。每天白班加入1～1.5m3原油膠液（原油膠液配方：10m3井漿+10m3原油+ 0.8tABS+0.15t NaOH）增強(qiáng)鉆井液潤(rùn)滑性。每班加入0.1tCaO,乳化原油并調(diào)節(jié)泥餅質(zhì)量與流動(dòng)性。

（2）起鉆前加入0.6tKX-1（硅油潤(rùn)滑劑）或JXFQ-6（防卡潤(rùn)滑劑），保證鉆井液具有良好的潤(rùn)滑性，改善起下鉆摩阻系數(shù)。

（3）因柳12井壓裂導(dǎo)致鴨西平1井4350～4380m井壁失穩(wěn)，起鉆前循環(huán)時(shí)先打入15m3清掃液（配方：1tDYFT-1+0.3tHS-2）清掃井底，后在裸眼段打入封閉液28m3（配方：1t DYFT-1+1t KX-1+1t JXFQ-6）對(duì)失穩(wěn)段進(jìn)行封堵。

（4）控制膨潤(rùn)土含量≤50g/L，初終切比值控制在（1∶2）～（1∶2.5），n值控制在0.5以上，使泥漿具有較強(qiáng)抑制性懸浮攜砂能力，避免水平段井塌巖屑床的形成。

（5）水平井段易發(fā)生漏失，故進(jìn)入水平段起下鉆、短程起下鉆或下套管時(shí)，先用1個(gè)凡爾小排量開泵再逐步增大排量，適當(dāng)延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間；控制起下鉆和下套管速度，避免壓力激動(dòng)，造成井壁失穩(wěn)。

4　技術(shù)措施

為保證井壁光滑，避免巖屑床的形成，采取以下技術(shù)措施：

（1）鉆進(jìn)時(shí)一般每打完一單根技術(shù)劃眼1～2次；鉆進(jìn)150～200m短起下鉆一次，井斜大于45°時(shí)根據(jù)返砂情況和鉆井負(fù)荷加密短程起下鉆次數(shù)。

（2）可根據(jù)井下情況泵入稠塞（段塞）的方法清掃井眼，避免或延緩巖屑床的形成。

5　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

一年來，我公司在該區(qū)塊共完成水平井2口，水平井鉆井液技術(shù)在應(yīng)用中得到了進(jìn)一步完善。應(yīng)用證明，陽離子混原油鉆井液體系具有流變性好、攜巖能力強(qiáng)、泥餅質(zhì)量好、潤(rùn)滑性好、封堵護(hù)壁效果好等特點(diǎn)，滿足了玉門油田山前構(gòu)造水平井鉆井施工的需要。鴨西平1井井身結(jié)構(gòu)為3層結(jié)構(gòu)，完鉆井深5050m，垂深4342m。最大井斜82.5°，水平位移817.61m，柳平1井完鉆井深4779.00m，垂深4303.24m，井斜69.09°，方位317.34°，水平位移803.40m。下列表2是鴨西平1井和柳平1井施工時(shí)的鉆井液性能參數(shù)。

5.1鉆井液的防塌性能滿足了井壁穩(wěn)定的要求

表2　鴨西平1井、柳平1井鉆井液性能表

鉆入大斜度井段或水平井段一般API失水為2mL，HPHT（120OC）為7～8mL，泥頁巖滾動(dòng)回收率都能達(dá)到90%以上，井眼規(guī)則，井眼質(zhì)量合格率100%。

5.2鉆井液的流變性滿足了攜帶巖屑的要求

鉆入大斜度井段或水平井段一般能將粘度控制在90～100s，YP控制在18～20Pa，初終切10/25，巖屑上返基本正常，再加上恰當(dāng)?shù)牟僮鞔胧ＷC了井眼的清潔。

5.3復(fù)合潤(rùn)滑方案滿足了潤(rùn)滑防卡的要求

多種具有改善泥餅質(zhì)量功能的添加劑的合理搭配，使泥餅薄而致密、韌性好，由原油、液體潤(rùn)滑劑(KX-1、JXFQ-6)組成的復(fù)合潤(rùn)滑方案，使泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)達(dá)到0.4～0.6，施工中很少發(fā)生拖壓現(xiàn)象。

6　認(rèn)識(shí)與結(jié)論

（1）陽離子混原油鉆井液體系具有較強(qiáng)的防塌能力、良好的清潔井眼能力、良好的潤(rùn)滑防卡能力，完全滿足了玉門油田山前構(gòu)造垂深4500m以內(nèi)水平井鉆井的需要。

（2）形成優(yōu)質(zhì)的泥餅是潤(rùn)滑防卡的基礎(chǔ)，同時(shí)也可獲得防塌、防漏和油層保護(hù)的多重功效，而形成優(yōu)質(zhì)泥餅的關(guān)鍵是處理劑的合理復(fù)配和固控設(shè)備的有效使用。

（3）短起下鉆是水平井施工必須堅(jiān)持的有效措施，可收到減輕液柱壓力預(yù)防淺層漏失、降低含砂量改善泥餅質(zhì)量、清潔井眼避免巖屑床形成、避免拖壓確保正常鉆進(jìn)、提高潤(rùn)滑性防止粘卡和保護(hù)油層等多重效果。

（4）DL超級(jí)纖維素豐富了我公司在清洗井眼方面的鉆井液技術(shù)，打破了單純依賴土粉“打段塞”的方式，根據(jù)井下情況更具選擇性。

[1]唐仕忠,夏世明,夏先付.寶平1水平井鉆井液技術(shù)[J].鉆井液與完井液，2003（6）.

[2] 李濤.長(zhǎng)水平段水平井鉆井液技術(shù)研究[D].中國(guó)石油大學(xué)，2010.

TE254

B

1004-5716(2015)07-0073-03

2014-06-23

2014-07-11

張寶峰（1972-），男（漢族），甘肅酒泉人，工程師，現(xiàn)從事重點(diǎn)探井、深井、超深井的鉆井液技術(shù)研究和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工作。