高性能鉆井液體系在水平井鉆井中的應(yīng)用

董 明

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

隨著國內(nèi)外各大油田的勘探開發(fā)的不斷深入，水平井鉆井應(yīng)用已經(jīng)越來越普遍。在水平井鉆井施工中，保持井壁穩(wěn)定、井眼清潔、潤滑防卡，防止井下事故復(fù)雜的發(fā)生是關(guān)鍵，因此作為鉆井血液的鉆井液技術(shù)就顯得尤為重要。

1 水平井鉆井液技術(shù)特點(diǎn)

1.1 保持井壁穩(wěn)定

水平井的井壁穩(wěn)定與直井之間存在很大的差別，這主要是因?yàn)樵煨本闻c水平井段存在井斜角，使井壁的受力情況與直井相比發(fā)生了根本性的變化。特別是在水平井段，井眼的上井壁不僅受到縱向力和橫向力的作用，而且還受到上覆巖層的壓力作用，而井眼卻處在懸空的狀態(tài)，這樣就很容易使井壁失去穩(wěn)定性。當(dāng)起下鉆發(fā)生壓力抽吸的時候，上井壁會失去鉆井液壓力平衡而發(fā)生井壁坍塌，而且地層的坍塌壓力與井斜角之間存在正比關(guān)系，而地層的破裂壓力卻與井斜角之間存在反比例關(guān)系，因此在水平井的水平段施工中，鉆井液技術(shù)必須要采用與直井不同的，更加有效的技術(shù)措施來防止井壁坍塌，這樣才能保證鉆井施工的順利進(jìn)行。

1.2 井眼清潔

施工水平井與施工直井不同，在水平井中由于井斜角度存在，使鉆井工具在井下的狀態(tài)發(fā)生了變化，特別是在水平段中，井下的鉆具不是懸空在井眼中，而是躺在下井壁上，這也就使鉆井液在井內(nèi)的流動速度發(fā)生了變化，在靠近上方井壁的鉆井液流速比較高，而靠近下井壁的鉆井液流速卻比較低，因此在下井壁的巖屑很容易堆積，形成下井壁的巖屑床，使井眼不夠清潔，起鉆或者下鉆過程中造成鉆井工具的遇阻或者遇卡，嚴(yán)重影響了水平井施工的井下安全和施工效率。

1.3 潤滑防卡困難

水平井施工與其直井施工的最大不同就是井斜角存在，而且在水平段中的井斜角基本都是接近90°，因此鉆井工具與井壁的接觸面積也就增大了，隨著水平井施工的不斷進(jìn)行，鉆井工具與井壁的接觸面積逐漸增加，這個施工的鉆井施工摩阻和扭矩也就隨著增加，因此對于水平井鉆井液技術(shù)來說，必須要有非常好的潤滑性，才能保證在定向鉆進(jìn)的時候不至于產(chǎn)生托壓現(xiàn)象，影響定向進(jìn)尺，而且擁有良好的潤滑性也能夠降低施工摩阻和扭矩，防止鉆具與井壁之間發(fā)生粘吸卡鉆。保證水平井的安全、順利施工。

2 配方確定與性能評價

2.1 鉆井液體系配方的確定

在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上初步形成了高性能水基鉆井液體系的配方：3%～5%膨潤土+0.35%純堿+0.05%氫氧化鉀+0.4%～0.7%聚胺SDJA+1%～2%抑制劑聚合醇鋁+0.3%～0.5%包被劑FA367+1.5%～2.5%降濾失劑PAC-LV+2%石墨+5%液體潤滑劑SR-1+適量消泡劑。

2.2 配方性能評價

2.2.1 抑制性能評價

選用某油田的泥巖巖屑，在120℃情況下采用滾動回收實(shí)驗(yàn)來評價該鉆井液體系的抑制性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高性能水基鉆井液體系的一次巖屑回收率、二次巖屑回收率都在95%以上，因此也就證明了該鉆井液體系對泥巖具有良好的抑制性，能夠防止泥巖水化分解，保證了井壁的穩(wěn)定。

2.2.2 潤滑性能

采用極壓潤滑儀和濾餅粘附系數(shù)測定儀，對鉆井液的潤滑性和濾餅的粘附系數(shù)進(jìn)行了測量。測得極壓潤滑系數(shù)為0.1，濾餅粘附系數(shù)為0.087，說明該鉆井液具有良好的潤滑性，可滿足長水平段水平井施工對鉆井液潤滑性的要求。

2.2.3 抗巖屑侵性能

鉆井液的抗污染性能決定了鉆井液體系在使用過程中的穩(wěn)定性。將泥頁巖巖屑烘干粉碎，過120振動篩篩布，分別加入到該鉆井液中，測量該鉆井液老化前后的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該鉆井液能抗20%巖屑侵。

2.2.4 儲層保護(hù)性能

以不同區(qū)塊的目的層的天然巖芯作為室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的對象，進(jìn)行了該鉆井液體系的儲層損害靜態(tài)評價實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以看出，研制的鉆井液體系對不同區(qū)塊儲層巖芯的滲透率恢復(fù)率都在92%以上，表明該鉆井液體系具有良好的儲層保護(hù)效果。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

S平1井是部署在S油田的一口評價控制井。完鉆垂深：2605.45m；完鉆斜深：3811.00m，水平段長：1472.31m。

3.1 配漿

本井自二開開始應(yīng)用高性能水基鉆井液，基礎(chǔ)配方為：3%～5%膨潤土+0.35%純堿+0.05%氫氧化鉀+0.4%～0.7%聚胺SDJA+1%～2%抑制劑聚合醇鋁+0.3%～0.5%包被劑FA367+1.5%～2.5%降濾失劑PAC-LV+2%石墨+5%液體潤滑劑SR-1+適量消泡劑。首先將膨潤土遇水化24h，采用地面循環(huán)的方式對配得的鉆井液進(jìn)行完全充分地循環(huán)處理，最終測得配制出來的鉆井液各項(xiàng)性能為：密度1.15g/cm3，漏斗粘度55s，塑性粘度16mPa·s，動切力6Pa，初切2.8mL，初切3Pa，終切6Pa，API失水3.0，pH值9，保證鉆井液的各項(xiàng)性能均符合鉆井設(shè)計要求的開鉆標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 各井段鉆井液維護(hù)

在直井段鉆進(jìn)中，以控制粘土造漿、泥巖水化膨脹為主要目標(biāo)，將抑制劑一次性加足量。同時在鉆進(jìn)過程中隨著鉆井液的消耗及時補(bǔ)充其他各種處理劑，保證鉆井液的性能優(yōu)良，為安全、高效施工打好基礎(chǔ)。鉆井液性能為：密度1.16～1.20g/cm3，漏斗粘度50～70s，PV9～13mPa·s，YP4～9Pa，F(xiàn)L3.5mL，初切2.5～5.5Pa，終切11～15Pa。

造斜段鉆進(jìn)中，主要以降濾失劑和封堵防塌劑的水溶液交替維護(hù)，鉆進(jìn)至造斜點(diǎn)之前100m加入潤滑劑，保證潤滑劑加量不低于3%，井斜角大于40°時添加1%～2%固體潤滑劑，改善泥餅質(zhì)量，提高鉆井液潤滑性能。

水平段施工中通過增粘劑調(diào)節(jié)鉆井液粘度及流型，保證鉆井液的攜砂性能，防止形成巖屑床，潤滑材料以潤滑劑為主，保證其含量不低于7%。鉆進(jìn)到易塌井段時提高磺化瀝青、封堵防塌劑的加量，加強(qiáng)鉆井液的封堵能力。鉆井液性能為：密度1.10～1.15g/cm3，漏斗粘度55～75s，PV13～18mPa·s，YP5～9Pa，F(xiàn)L2.8mL，初切3～5Pa，終切12～17Pa，Kf=0.05。

4 結(jié)論

（1）對于水平井鉆井液來說，其性能應(yīng)用具有良好的潤滑性、流變性和保證井壁穩(wěn)定的能力。

（2）通過對該鉆井液體系的性能評價可以看出，該體系具有良好的抑制性、潤滑性、抗污染性和保護(hù)儲層的能力。

（3）在實(shí)際應(yīng)用中精心維護(hù)鉆井液性能，保證了鉆井施工的順利進(jìn)行。

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