玉門油田酒西坳陷小井眼鉆井液技術(shù)

路克崇，程豈凡，張懷云，盧　平

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，甘肅酒泉735000）

玉門油田酒西坳陷小井眼鉆井液技術(shù)

路克崇*，程豈凡，張懷云，盧平

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，甘肅酒泉735000）

隨著油田勘探開發(fā)的不斷深入，小井眼鉆井成為老井復(fù)蘇、油田開發(fā)方案調(diào)整的重要技術(shù)手段，小井眼鉆井的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)空水力學(xué)，它不僅涉及到環(huán)空鉆屑舉升、環(huán)空壓耗、井壁穩(wěn)定、鉆具與井壁的潤滑等，還與正確選擇鉆井工藝參數(shù)有關(guān)，環(huán)空壓力損失很高成為小井眼水力學(xué)研究中必須首先研究的核心問題。將從鉆井液流變性的調(diào)整、井眼清潔、井壁穩(wěn)定、潤滑防卡幾方面進行研究。

小井眼；鉆井液；雷特纖維素；流變性

1　概況

一般認(rèn)為，井筒中大于90%的井徑小于7″或70%的井眼直徑小于6″的井稱為小井眼井，但周煌輝等認(rèn)為穿透目的層的井段是用小于7″的鉆頭鉆成的井眼也可以稱為小井眼。玉門油田近年來的小井眼井主要表現(xiàn)形式為在?177.8mm套管中用?152mm鉆頭開窗的側(cè)鉆井及在?139.7mm套管中用?117.5mm鉆頭開鉆的加深井（圖1、圖2）。

圖1　開窗側(cè)鉆小井眼井井身結(jié)構(gòu)示意圖

圖2　小井眼加深井井身結(jié)構(gòu)示意圖

2　小井眼鉆井液難點[1]

小井眼井由于環(huán)空間隙小，鉆具水眼小，引出了一系列特有的技術(shù)問題，因而，也就形成了有別于常規(guī)井眼的小井眼鉆井液技術(shù)，并決定了它有以下幾個特征。

（1）小井眼鉆井液應(yīng)為低固相或無固相體系，在常規(guī)井眼中，約有10%的循環(huán)壓力損失發(fā)生在環(huán)空，而在小井眼中這個值可能高達60%～80%，過高的固相含量必然會增大鉆井液在環(huán)空的流動阻力，不利于水力能量的有效利用和發(fā)揮；并且，環(huán)空流動阻力過大的直接結(jié)果是環(huán)空的當(dāng)量密度增大，容易引起井漏或井塌發(fā)生。

（2）小井眼鉆井液必須有很好的流變性，以滿足攜帶巖屑的要求，因為在小環(huán)空間隙下，容易致使環(huán)空鉆井液上返速度高，引起井壁失穩(wěn)；而在鉆井液以同樣排量進入更大的環(huán)空時，上返速度又急劇下降，導(dǎo)致巖屑在返速突變處堆積，下鉆時又被鉆頭推至裸眼段或井底（圖3）。由圖3可以看出，在相同排量下，當(dāng)鉆井液從小井眼上返至大井眼的時候，環(huán)空返速急劇下降，從最高2.8m/s下降到最低0.5m/s。

（3）玉門油田酒西區(qū)域小井眼鉆井液必須有很好的抑制性，小環(huán)空間隙致使鉆具容易發(fā)生卡鉆，鉆井液應(yīng)能抑制地層造漿和維護井壁穩(wěn)定，以免發(fā)生井塌、卡鉆；同時鉆井液應(yīng)具有較低的濾失量和優(yōu)質(zhì)的泥餅，以防塑性泥頁巖地層吸水膨脹產(chǎn)生縮徑、發(fā)生粘卡；此外，低濾失量也有利于保護油氣層。

（4）小井眼鉆井液應(yīng)具有良好的潤滑性，小環(huán)空間隙使得鉆具粘卡機會增多，鉆井液要能改善摩阻。

圖3　不同井眼/套管與鉆桿（mm）組合在7～20L/s排量下理論環(huán)空返速（m/s）

3　室內(nèi)研究

3.1調(diào)整鉆井液流變性，降低鉆井液壓耗，盡可能獲得更高的鉆井排量

小井眼鉆井的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)空水力學(xué)，在機泵條件，鉆井液密度等客觀條件不可改變的情況下，只能通過調(diào)整鉆井液流型，來減小環(huán)空壓耗，提高鉆井排量。室內(nèi)通過毛細(xì)管粘度計在20℃恒溫槽內(nèi)對陽離子鉆井液常用處理劑不同濃度下的粘度進行了測定。測定結(jié)果見表1。

表1　不同濃度下陽離子鉆井液處理劑水溶液的毛細(xì)管粘度

結(jié)果表明，CHM和HS-1水溶液粘度隨濃度的升高變化最大，即加入鉆井液后對鉆井液濾液粘度貢獻最大，加大CHM和HS-1的濃度能獲得較高的液相粘度，在相同鉆井液漏斗粘度下，能獲得更好的流型和更小的環(huán)空阻力。不同流型指數(shù)對井底壓力的影響見圖4。

圖4　不同流型指數(shù)對井底壓力的影響（據(jù)西南石油大學(xué)《玉門油田井壁失穩(wěn)機理及對策研究》項目2008）

3.2雷特超級纖維攜巖技術(shù)

雷特超級纖維具有化學(xué)惰性、高分散性、高懸浮性、高溫穩(wěn)定性等物理性質(zhì)。能均勻分散在鉆井液中，形成密集的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，循環(huán)時攜帶巖屑并刮掉井壁附著物，隨鉆井液一起返出地面。室內(nèi)對雷特纖維加入鉆井液前后的性能進行的測定，結(jié)果表明，雷特纖維加入后，能明顯提高鉆井液切力及動塑比，而馬氏漏斗的網(wǎng)孔能將纖維基本全部過濾，過濾后對鉆井液性能無明顯影響，表2為普通陽離子鉆井液體系配方4%土粉+0.3%CHM+0.4%NW-1+1%HS-1+1%CaO＋2% DYFT+（0.7‰DL）加入雷特后性能變化情況。

表2　加入雷特纖維前后鉆井液性能

4　現(xiàn)場應(yīng)用

（1）現(xiàn)場鉆井液在原有玉門酒西坳陷鉆井液配方的基礎(chǔ)上，結(jié)合小井眼鉆井的特點進行優(yōu)化配方為：5%～6%土粉+0.4%～0.5%CHM+0.2%～0.3%NW-1+ 2%～3%HS-1+0.5%～1%CaO＋2%～3%DYFT+（0.7‰DL）。

（2）該配方在2014～2015年度玉門酒西坳陷鴨西4J井、鴨西8X井、鴨西11井三開井段應(yīng)用，平均井徑擴大率小于15%，事故復(fù)雜損失率小于2%。在現(xiàn)場應(yīng)用過程中CHM和NW-1提供較強的抑制性，防止地層水化性失穩(wěn)，F(xiàn)T-1、CaO乳液、坂土顆粒提供顆粒級配廣泛的封堵能力和泥餅支撐能力，再加上HS-1中分子降濾失劑鎖水功效，進一步弱化水相浸入半徑，達到井壁穩(wěn)定的目的；其次通過NW-1、CaO的適度絮凝功能，保持體系分散度，保持較多的自由水含量，使體系具有良好的流變性，減少粘度礦物比表面積，保持一定的鉆井液結(jié)構(gòu)強度，在保證攜巖懸浮的同時，減少空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)引起的結(jié)構(gòu)粘度。

（3）由于小井眼井徑較小井眼軌跡控制困難以及輕微沙橋即可造成測井儀器遇阻只能采取鉆桿傳輸測井，但小徑測井儀器對接困難，故障頻次高，造成測井成功率偏低，鴨西4J井?117.5mm井眼累計對接12次才完成測井，造成完井周期達25.4d。該類型井眼完井測井問題。

5　結(jié)論

（1）小井眼鉆井具有環(huán)空返速高，有利于攜巖的優(yōu)勢，但組合井眼在小鉆具與大套管之間極易出現(xiàn)極低的環(huán)空返速，造成管腳沉沙和沙橋，需要引起足夠的總是，起下鉆或停止循環(huán)前采取纖維素清掃、高粘切封閉液的方式可以緩解。

（2）小井眼由于環(huán)空間隙小，起下鉆激動壓力較大，極易造成井壁失穩(wěn)，又需要較高的鉆井液靜切力，這一矛盾可以通過超級清潔纖維清掃來解決。

[1]劉碩瓊，等.小井眼鉆井技術(shù)[M].石油工業(yè)出版社，2005.

[2]西南石油大學(xué).玉門油田井壁失穩(wěn)機理及對策研究[E].內(nèi)部資料，2008.

[3]梅宏.小井眼鉆井液技術(shù)及其流變性控制初探[J].新疆石油學(xué)院學(xué)報，1999，11（2）.

[4]王平雙，邢希金，劉書杰，羅剛，舒福昌.小井眼鉆井液性能研究[J].石油天然氣學(xué)報：江漢石油學(xué)院學(xué)報，2013，35（11）.

TE254

B

1004-5716(2016)11-0056-03

2016-01-12

2016-01-19

路克崇（1981-），男（藏族），青海西寧人，工程師，現(xiàn)從事重點探井、深井、超深井的鉆井液技術(shù)研究和現(xiàn)場服務(wù)工作。