大位移井油基鉆井液技術(shù)應(yīng)用

李 濤

大位移井油基鉆井液技術(shù)應(yīng)用

李 濤

（中國石油長城鉆探工程公司國際鉆井公司，北京 100101）

近海富含油氣資源，通常采用大斜度、大位移井進(jìn)行開發(fā)，其地質(zhì)資料顯示，地層地質(zhì)情況復(fù)雜，泥頁巖水化分散性強(qiáng)，井壁穩(wěn)定性差。水基鉆井液在二開、三開、四開常發(fā)生劃眼、塌、卡、縮頸等問題，存在抑制性、井眼清潔、摩阻扭矩控制等難題。長城鉆井液公司研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的油基鉆井液體系，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，該體系穩(wěn)定，抗污染能力強(qiáng)，泥頁巖抑制性強(qiáng)，潤滑性能優(yōu)于水基鉆井液。從現(xiàn)場(chǎng)施工的4口井來看，復(fù)雜地層的抑制性難題、井眼凈化難題和摩阻扭矩控制難題都得到有效解決，事故率明顯降低，施工效率得到提高。

性能穩(wěn)定；大位移；油基鉆井液

近海區(qū)域含有豐富的油氣資源，埋藏深度約 1 800～2 000 m。由于近海優(yōu)勢(shì)，相較于高昂的海上鉆進(jìn)平臺(tái)，在陸地實(shí)施大位移水平井施工成本更低、更經(jīng)濟(jì)。大位移井通常指水垂比大于2的定向井。大位移定向井水平位移通常為4 500～7 000 m，裸眼段長、地質(zhì)情況復(fù)雜等情況為施工帶來了各種井下復(fù)雜問題[1]。在大位移井實(shí)鉆中，鉆遇地層含有活度大、水化分散強(qiáng)的泥頁巖，往往采用KCl-Polymer水基鉆井液，雖然其有較強(qiáng)的抑制性能[2]，但復(fù)雜情況依然較多，易引起井塌、縮頸、劃眼等井壁失穩(wěn)問題[3-4]。長裸眼定向段，水基鉆井液存在流型難以控制、潤滑性差引起定向困難等問題[5]。油基鉆井液具有抑制性強(qiáng)、潤滑性好、鉆時(shí)快等優(yōu)點(diǎn)，可以有效解決大位移井水基鉆井液施工存在的問題，提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率。

1 地質(zhì)工程概況

1.1 地質(zhì)概況

區(qū)域井位部署各區(qū)塊層位深淺不同，但地層基本一致，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，斷層發(fā)育，目的層為新生代第三紀(jì)古新世碳酸巖油層。

上部地層主要為泥頁、含黏土夾層，成分主要有蛇紋巖、灰?guī)r、玄武巖、安山巖、凝灰?guī)r、燧石等，巖活性、造漿性強(qiáng)，水基鉆井液施工常有劃眼、縮頸等復(fù)雜情況。

中部地層更為復(fù)雜，反復(fù)出現(xiàn)夾層，穿插多套壓力系統(tǒng)。地層泥頁巖含量高，活度大，易造成起下鉆遇阻卡、反復(fù)劃眼、縮頸、垮塌等問題，再加上地層壓力不穩(wěn)定引起的溢流、漏失等井控問題，是大位移井事故多發(fā)地層。中上部地層黏土礦物含量高，水敏性強(qiáng)；下部方解石含量高，易解理，當(dāng)鉆井液抑制性不強(qiáng)造成黏土礦物水化分散后，方解石剝落易造成掉塊、坍塌等問題。

1.2 工程概況

由于地質(zhì)情況復(fù)雜以及存在多套壓力系統(tǒng)，大位移井通常采用5～6開設(shè)計(jì)。

施工中二開17 1/2in開始并完成造斜，三開至完鉆在水平段鉆進(jìn)，井身結(jié)構(gòu)具有造斜點(diǎn)淺（300～500 m）、造斜率大（85°左右）、斜深長（水平位移6 000 m左右）等特征。由于二開、三開等裸眼段長、井眼大、泥頁巖活性強(qiáng)，水基鉆井液施工中易發(fā)生多種井下問題，是大位移井發(fā)生事故主要井段。

2 油基鉆井液體系研究與性能評(píng)價(jià)

2.1 油基鉆井液配方研究

近年來，長城鉆井液公司形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的油基鉆井液體系，其主要材料包括乳化劑、有機(jī)土、提切劑、降失水劑等，已實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)和生產(chǎn)，并已獲得多項(xiàng)專利。

2.2 油基鉆井液性能評(píng)價(jià)

在油基鉆井液配方基礎(chǔ)上，進(jìn)行了100 h老化試驗(yàn)、懸浮能力試驗(yàn)、鹽水污染試驗(yàn)、CO2污染試驗(yàn)、巖屑污染試驗(yàn)，其中鹽水污染試驗(yàn)、CO2污染試驗(yàn)參照墨西哥標(biāo)準(zhǔn)NMX-L-162-SCFI-2007。實(shí)驗(yàn)顯示，長城油基鉆井液體系穩(wěn)定，抗污染能力強(qiáng)，泥頁巖抑制性強(qiáng)，滿足甲方及古巴工程地質(zhì)需求。

針對(duì)大位移水平定向中因潤滑性不足引起的拖壓、扭矩大的問題，測(cè)定油基鉆井液極壓潤滑系數(shù)，作為對(duì)比同時(shí)測(cè)定KCl-Polymer、足量潤滑劑KCl-Polymer以及高性能水基鉆井液等體系油基鉆井液潤滑系數(shù)明顯低于KCl-Polymer等水基鉆井液體系，表現(xiàn)出了優(yōu)異的潤滑性能，非常適合大井斜、長裸眼等復(fù)雜井的施工。

3 油基鉆井液現(xiàn)場(chǎng)施工效果

大位移井油基鉆井液自2016年底至今已施工4口井，從現(xiàn)場(chǎng)施工來看，油基鉆井液表現(xiàn)為以下優(yōu)勢(shì)：

1）油基鉆井液性能穩(wěn)定，井眼清潔。油基鉆井液流型穩(wěn)定，動(dòng)切力較高，施工期間無增稠現(xiàn)象，HTHP失水低，泥餅薄質(zhì)量好，乳化穩(wěn)定性好，解決了水基施工流型難以控制的難題。巖屑能夠及時(shí)返出井口，井眼清潔，起下鉆更順暢，劃眼、阻卡現(xiàn)象明顯減少。

2）油基鉆井液抑制性強(qiáng)，井壁穩(wěn)定性好。在二開、四開中的難點(diǎn)地層，表現(xiàn)出了良好的抑制性，C-300cont井地層的油基巖屑清水浸泡5 min之后呈高度水化分散狀態(tài)，如圖 1所示。實(shí)際油基巖屑規(guī)則，有清晰的切削面，巖屑粒徑最大能達(dá)到 3 cm×1 cm×0.3 cm，如圖2所示。

圖1 清水侵泡后的泥頁巖巖屑

4口井實(shí)鉆顯示，施工期間無井壁失穩(wěn)發(fā)生，起下鉆順暢，電測(cè)、下套管一次性到底。除C-300cont因出砂出瀝青側(cè)鉆外，基本實(shí)現(xiàn)了一個(gè)眼完鉆。

油基鉆井液潤滑性好，摩阻大、扭矩大等定向難題基本解決，同時(shí)基本解決了長裸眼段定向困難、拖壓、扭矩大無法定向的問題。

圖2 油基巖屑

4 結(jié)論及建議

1）大位移井地質(zhì)情況復(fù)雜，難點(diǎn)為二開、三開、四開，泥頁巖水化活性強(qiáng)，水基鉆井液施工存在抑制性、井眼凈化、摩阻扭矩控制難題。

2）長城鉆井液公司形成了針對(duì)大位移井的油基鉆井液體系，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該體系穩(wěn)定，抗污染能力強(qiáng)，泥頁巖抑制性強(qiáng)，潤滑性能好，滿足甲方及古巴工程地質(zhì)需求。

3）油基鉆井液實(shí)鉆顯示，有效解決了二開、三開等復(fù)雜地層的抑制性、井眼凈化以及摩阻扭矩控制難題。

4）大位移井地質(zhì)壓力錯(cuò)綜復(fù)雜，多個(gè)井段存在密度窗口窄、噴漏同層、出砂出油出瀝青等問題，需要從封堵材料、密度調(diào)整入手，提高井壁承壓能力，降低事故率。

［1］蔡利山，林永學(xué)，王文立.大位移井鉆井液技術(shù)綜述[J]. 鉆井液與完井液，2010，27（3）：11-12.

［2］葉紅超，李帥岐，彭超，等. 大位移井鉆井技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策分析[J]. 應(yīng)用化工，2014，43（增）：258-260.

［3］李成有. 古巴油氣井鉆井過程中常見問題及處理方案[J]. 石油鉆采工藝，2008，30（4）：108-109．

［4］胡祖光. 古巴Guanabo區(qū)塊大位移水平井復(fù)雜情況分析[J]. 化工管理，2017（ 9）：211

［5］楊金榮，賈建文，穆西偉，等. 古巴GBO-103大位移井鉆井液技術(shù)[J]. 鉆井液與完井液，2011，28（6）：36-36.

Application of Oil-based Drilling Fluid Technology in High Extended Reach Wells

（International Drilling Company, GWDC, Beijing 100101, China）

The offshore is rich in oil and gas resources, and highdeviation and extended-reach wells are usually used for development. Geological data show that the stratum geology is complex, the shale has strong hydration and dispersion, and the well wall stability is poor. Reaming, collapse, sticking, shrinkage happened commonly in WBM drilling at the second,third, fourth open. Difficult problems exist, such as inhibition property, wellbore cleaning, drag and torque control, and so on. GreatWall Drilling Fluid Company has developed oil base drilling fluid system which has own independent intellectual property right. Laboratory tests show that the system is stable, and has strong anti-pollution apability,inhibition property to mud and shale, and excellent lubricating property than WBM. Judging from the 4 wells constructed on site, the inhibitory problems of complex formations, wellbore cleaning problems and friction torque control problems have been effectively solved, the accident rate has been significantly reduced, and the construction efficiency has been improved..

Stable performance; Extended reach; Oil base drilling fluid

TE254

A

1004-0935（2021）06-0882-03

2020-12-28

李濤（1972-），男，重慶市人，助理工程師， 2012年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程專業(yè)，研究方向：石油鉆井。