大位移鉆井液體系優(yōu)選與應(yīng)用探究

劉亞楠

摘要：大斜度（350 - 650）井段易產(chǎn)生巖屑床，井斜角大于500時(shí)，巖屑床有下滑的趨勢(shì)，攜砂更加困難，造成井眼不清潔。使摩阻上升，起下鉆阻卡的主要因素。大位移井位移大、斜井段長(zhǎng)、裸眼段長(zhǎng)，使鉆具部分重量對(duì)下井壁形成正壓力，這是造成摩阻扭矩過(guò)大的主要因素。針對(duì)大位移井施工中摩阻扭矩難以控制的問題，可以優(yōu)選鉆井液體系，并結(jié)合相應(yīng)的施工方案和技術(shù)措施，對(duì)預(yù)防鉆井事故，加快大位移井鉆井速度，提高經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：鉆井工程；大位移井；摩阻扭矩；鉆井液體系；優(yōu)選應(yīng)用

研究油區(qū)上部為明化鎮(zhèn)、館陶組地層松軟易坍塌；蒙脫石和伊蒙混晶含量高的泥巖地層易吸水膨脹產(chǎn)生縮徑；館陶阻砂礫巖發(fā)育，滲透性強(qiáng)，易泥糊井壁，造成假縮徑。這些都是井眼不穩(wěn)定，造成井眼不清潔、起下鉆阻卡的主要因素。上部地層大井眼、大曲率淺層定向是出現(xiàn)鍵槽的主要原因，造成起下鉆阻卡。下第三系沙河街組地層，硬脆性灰質(zhì)泥巖易坍塌掉塊；上古生界地層中，有煤層夾層、石炭質(zhì)泥巖。這些地層極不穩(wěn)定，易坍塌，造成井徑擴(kuò)大，且坍塌掉塊粒徑大，使攜砂難度增加，井眼不清潔造成起下鉆阻卡。

1 鉆井液體系的優(yōu)選

1.1 鉆井液體系條件范圍

圍繞解決大位移井鉆井施工難點(diǎn)，適合于大位移井鉆井液體系必須具備以下條件：（1）抑制性必須很強(qiáng)，減少水敏；（2）攜砂能力要強(qiáng)，保持井眼清潔；（3）防塌封堵能力要強(qiáng)，減少攜巖難度；（4）防粘卡潤(rùn)滑能力要強(qiáng)，減少摩阻防止粘卡。另外與大位移井鉆井液體系相匹配的固相控制系統(tǒng)，也是大位移井成敗的關(guān)鍵所在。

1.2 鉆井液體系優(yōu)選

通過(guò)在室內(nèi)大量的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，并對(duì)以往使用的大位移井鉆井液體系進(jìn)行改進(jìn)，我們優(yōu)選出“聚硅醇防塌潤(rùn)滑鉆井液體系”。

2 鉆井液施工方案與技術(shù)措施

鉆探大位移井，鉆井液在控制井壁穩(wěn)定、保持井眼清潔、保證良好的潤(rùn)滑性能等方面的作用至關(guān)重要。適宜的鉆井液體系和行之有效的鉆井液技術(shù)措施是大位移定向井的成敗之關(guān)鍵所在。（1）定向完成后，及時(shí)調(diào)整鉆井液性能，達(dá)到低粘、低切、低固相，以紊流狀態(tài)攜砂，清潔井眼。盡量避免過(guò)渡流，防止滯流層太厚，造成井眼不清潔。（2）聚合物的加量達(dá)到0.5% 以上，強(qiáng)化了鉆井液體系的抑制性，使用線性篩及大功率除砂器離心機(jī)清除有害固相。這樣對(duì)上部地層井壁穩(wěn)定、固相控制、井眼清潔潤(rùn)滑打下了良好的基礎(chǔ)。（3）根據(jù)井下摩阻扭矩情況，及時(shí)混入原油并使之完全乳化。含量逐步達(dá)到15%。摩擦系數(shù)小于0.03。當(dāng)混入原油摩阻降低不明顯時(shí)，混入少量的石墨粉作為潤(rùn)滑的輔助材料。按5%- 8%的含量加入聚合醇類或植物油類潤(rùn)滑材料。這樣做更有效地控制井下摩阻在理想值范圍內(nèi)。（4）進(jìn)入東營(yíng)組地層中部，鉆井液防塌工作作為重點(diǎn)：一是使用2%ZX- 8 低熒光磺化瀝青和2%有機(jī)硅氟井壁穩(wěn)定劑封堵材料復(fù)配，封堵復(fù)雜地層的微縫隙，固化井壁。二是使用抗鹽抗高溫降濾失劑和樹脂盡量降低高溫高壓失水小于12mL（150℃）。形成優(yōu)質(zhì)泥餅，改變?yōu)V液性能，減少引起泥頁(yè)巖水化的機(jī)會(huì)。這對(duì)井壁穩(wěn)定起關(guān)鍵作用。（5）堅(jiān)持短起下技術(shù)措施，及時(shí)破壞巖屑床，清潔井眼，減小摩阻和扭矩。（6）中完電測(cè)前搞短起下，上下活動(dòng)鉆具循環(huán)2 周清洗井眼。用2%粗塑料球封斜井段；完井電測(cè)前均搞短起下，上下活動(dòng)鉆具循環(huán)2 周清洗井眼。用2%粗塑料球，封裸眼井段（其中加0.5%增粘劑，提粘至120s，封東營(yíng)組以下地層）保證電測(cè)順利。通井時(shí)加0.5%SF- 1，調(diào)整鉆井液至鉆進(jìn)時(shí)性能，洗好井，再用2%粗塑料球封井，確保套管順利下入。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 大位移井鉆井液性能控制

大位移井在套管程序設(shè)計(jì)時(shí)，一般用311.2mm 的技術(shù)套管封隔至館陶組地層，大井眼淺層定向是必然的。鉆井液性能控制尤為重要。鉆探大位移井上部地層（東營(yíng)組以上）使用低粘、低切，優(yōu)質(zhì)低固相鉆井液紊流狀態(tài)攜砂，主要性能指標(biāo)為：密度1.05- 1.10g/cm3，中完密度為1.12- 1.15g/cm3；粘度35- 40s；切力0- 1/1- 3Pa 塑性粘度8- 12mPa.s；動(dòng)切力4- 6Pa。盡量避免過(guò)渡流，防止滯流層太厚、滲透性砂巖地層泥湖井壁造成井眼不清潔。

鉆探大位移井下部地層（東營(yíng)組以下）將鉆井液轉(zhuǎn)化為封堵防塌性能較強(qiáng)的聚硅醇防塌潤(rùn)滑鉆井液。主要性能指標(biāo)為：密度按設(shè)計(jì)執(zhí)行；粘度45- 55s；切力3- 5/10- 15Pa；塑性粘度15- 25mPa.s；動(dòng)切力8- 12Pa；高溫高壓失水小于12mL。與上部地層（東營(yíng)組以上）使用低粘、低切，優(yōu)質(zhì)低固相鉆井液相比，鉆井液的粘切有所上升，利于實(shí)現(xiàn)平板型層流狀態(tài)。施工中我們特別提高了低剪切速率下的Ф6、Ф3 的數(shù)值，靜切力值也相應(yīng)提高，對(duì)提高鉆井液攜帶大粒徑巖屑的能力很有利。加足封堵防塌材料和降低高溫高壓失水材料，施工中不穩(wěn)定地層掉塊明顯減少，井眼清潔度高。這樣起下鉆遇阻卡的問題解決了。

3.2 .固相控制

鉆井液固相控制技術(shù)同樣在大位移井鉆探中相當(dāng)重要。我們配套了線型震動(dòng)篩、55kW大功率旋流除砂器、除泥器，離心機(jī)處理量達(dá)到45m3/h。鉆井液固相控制主要控制指標(biāo)為：優(yōu)質(zhì)低固相鉆井液密度1.05- 1.10g/cm3，上部地層MBT 值30- 40g/L；下部地層MBT 值60- 70g/L。具體做法：鉆井液加足0.5- 0.6%的絮凝包被劑，抑制鉆屑分散；使用線性震動(dòng)篩、大功率除砂器和離心機(jī)，及時(shí)清除有害固相，避免有害固相在體系中惡性循環(huán)，進(jìn)一步分散，從而破壞鉆井液流型；按150- 200m 搞一次短起下，及時(shí)破壞巖屑床，清潔井眼，減小摩阻和扭矩；根據(jù)摩阻和扭矩上升情況不定期搞短起下，同時(shí)注意長(zhǎng)短結(jié)合。

3.3 卡鉆事故的預(yù)防措施

預(yù)防卡鉆事故的主要技術(shù)措施是潤(rùn)滑減阻。

（1）根據(jù)井下摩阻扭矩情況，及時(shí)混入原油并使之完全乳化，含量逐步上升到15%。為保證乳化效果，鉆井液pH 值9- 10，還可跟入0.1%的乳化劑，上部井眼摩擦系數(shù)都很容易控制到小于0.03。

（2）下部井眼當(dāng)混入原油摩阻降低不明顯時(shí)，我們混入0.5- 1%石墨粉作為潤(rùn)滑的輔助材料；另外按5%- 8%的含量加入聚合醇類或植物油類潤(rùn)滑材料；控制井下摩阻扭矩在理想值范圍內(nèi)。

（3）井眼清潔和優(yōu)質(zhì)泥餅也是預(yù)防卡鉆前提條件。施工中大位移井鉆井液泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)實(shí)際達(dá)到0.0175，杜絕了卡鉆事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了安全、順利、高效鉆井。

4 結(jié)論

本文將鉆井液優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于油田大位移鉆井，結(jié)果表明鉆井液優(yōu)化技術(shù)在解決大位移井施工中摩阻扭矩大、起下鉆遇阻卡方面有一定的成效和應(yīng)用價(jià)值。選擇鉆井液體應(yīng)結(jié)合油井所處底層的特點(diǎn)，且提高鉆井液的潤(rùn)滑能力是大位移井鉆井液的關(guān)鍵問題，此外還應(yīng)該確保鉆井液中潤(rùn)滑劑的有效含量，這影響著泥餅?zāi)Σ料禂?shù)，可以避免卡鉆事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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[2] 戴新龍. 大位移井鉆井液技術(shù)[J]. 中國(guó)化工貿(mào)易，2017（06）.

（作者單位：中石化中原石油工程有限公司鉆井二公司）