中原油田白庙平1井水平井钻井液技术

李午辰 中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉430074 中原石油勘探局钻井液技术公司，河南 濮阳457001

高小芃，贠功敏（中原石油勘探局钻井三公司，河南 濮阳457001）

中原油田白庙平1井水平井钻井液技术

李午辰 中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉430074 中原石油勘探局钻井液技术公司，河南 濮阳457001

高小芃，贠功敏（中原石油勘探局钻井三公司，河南 濮阳457001）

为了解决中原油田白庙平1井地层易坍塌掉块、井段埋藏深、井底温度高等钻井液施工难题，通过室内评价试验，优选了正电胶钻井液体系、配方，制定了相配套的技术措施，并应用于现场。结果表明，钻井过程中钻井液性能稳定，抗温性能、防塌性能以及润滑性能良好，满足了白庙平1井的施工，为今后同区块水平井钻井液的施工摸索出了一条切实可行之路。

中原油田；水平井；坍塌掉块；润滑性能；正电胶钻井液

1 地质与工程概况

1.1 地质概况

中原油田白庙平1井位于白庙构造主体北部白64区块，目的层是沙三下亚段13小层，完钻井深4380m，储层属于深层低渗凝析气藏。该井钻遇地层有第四系平原组（岩性为红色粘土），上第三系明化镇组、馆陶组（岩性为红色粘土、粉砂岩），下第三系东营组、沙河街组（岩性为紫红色泥岩、棕红色泥岩）。

1.2 工程概况

2 钻井液技术难点

钻井过程常出现的技术难点有：

1）井壁不稳定 沙河街组地层泥岩、砂岩、粉砂岩互层，地层胶结性差，易水化分散，井壁极易剥蚀掉块。要求钻井液具有较强的抑制防塌性能，确保井壁稳定，为后续安全施工奠定基础。

2）岩屑携带困难 井斜大、位移大，水平段施工过程中易形成岩屑床，钻井液必须具有良好的携岩能力；另外，停泵和接单根时间过长等工程因素对钻井液流变性及悬浮携带能力提出更高要求，必须保持井眼干净、畅通。

3）高温高密度钻井液流变性控制难 深水平井井温高、密度高，钻井周期长，并且环空岩屑被钻具反复挤压、碾磨，导致钻井液亚微米颗粒增多，易引起粘切升高和固相增加，稠化严重，处理频繁，流变性控制难。

4）润滑性要求高 平1井2个水平段落差达到18m，随着井斜的不断增大，钻具与井壁接触面积大，钻具受重力和压力作用贴近挤压井壁，不柔顺的井眼和质量较差的滤饼，也使摩阻增大，易引起粘卡，对钻井液的润滑防卡能力提出了更高的要求。

3 室内钻井液配方优化

针对以上技术难点，通过处理剂加量优化及配伍性试验，优选出正电胶聚磺混油钻井液体系，设计了1＃、2＃配方，并结合该井地层特点分别经过120、180℃温度老化后进行性能测定，结果见表1。由表1可以看出，2＃钻井液配方在室温和高温下，钻井液粘切及高温高压滤失量变化不大；从泥饼渗透率测定结果可以看出，适量加入乳化石蜡、暂堵剂利于形成保护膜，改善泥饼质量，阻止钻井液液柱压力向地层内部传递，防止井壁坍塌；并且具有较低泥饼粘附系数，保证良好润滑性能。

1＃配方：基浆＋0.3%～0.5%MMH ＋0.2%～0.3%DPHP＋0.7%～3.5%COP-HFL ＋2%～3%CAS-2000＋2%～5%SMP（深井时使用）＋2%～5%SMC（深井时使用）＋5%～10%原油＋0.5%LV-CMC＋油保材料。2＃配方：基浆＋0.3%～0.5%MMH＋0.2%～0.3%DPHP＋0.7%～3.5%COP-HFL＋2%～3%CAS-2000＋2%～5%SMP（深井时使用）＋2%～5%SMC（深井时使用）＋5%～10%原油＋1.5%～2% 乳化石蜡＋0.5%暂堵剂＋0.5%LV-CMC＋油保材料。

表1 两种配方不同温度下对各自钻井液性能影响

4 现场钻井液技术

4.1 一开井段（444.5mm×359m）

一开使用低固相不分散聚合物钻井液体系，其基本配方为：淡水＋4%～6%膨润土＋0.2%～0.3%Na2CO3＋0.2%～0.3%NaOH。钻至一开设计井深前50m，加入聚合物改善钻井液流型，同时大排量洗井。起钻前注入粘度大于60mPa·s的优质膨润土浆，表层套管下入顺利。

4.2 二开井段（311.1mm×3166m）

1）二开上部井段（～2000m）采用低固相聚合物钻井液，提前12h将DPHP、COP-HFL配制成胶液，开钻后与钻井液混合均匀，并入井循环，保持粘度在40mPa·s左右。钻井液配方如下：一开膨润土浆＋0.3%～0.5%DPHP＋1%～3%COP-HFL＋0.1%NaOH。

2）二开下部井段（～3166m）采用正电胶聚磺钻井液，并采取以下技术措施保证施工顺利：①加入5%～8%原油和乳化剂，并使用防塌润滑剂聚合醇有效地保证了钻井液的润滑性能和大井眼水平段套管的顺利下入，钻井液泥饼粘附系数在0.10以下。②钻进至东营组前50m加入2t钠盐控制失水在8～10ml，并用聚合物调整钻井液流型。东营组钻进过程中使用化学固相清洁剂ZSC-201和DPHP等大分子聚合物以及固控设备控制好地层造浆。在钻遇软泥岩底层时加大排量，提高转盘转速，及时通拉井壁，避免缩径。③进入沙河街组易塌井段前加足够（＞2%）的沥青、石蜡制品，改善泥饼质量，使之形成致密的滤饼，加入0.2%～0.4%正电胶干粉，进一步提高钻井液抑制防塌性能，并将钻井液密度控制在1.25～1.30g/cm3，起钻时用沥青、树脂类处理剂封闭该井段，防止了恶性垮塌。④钻进至微裂缝地层前，在钻井液中加入1%～2%随钻堵漏剂（超细碳酸钙）、1%乳化白沥青（油溶树脂）提高封堵能力，钻进过程中及时补充，提高沙一段的防塌性能；进入沙二下亚段井段前，一次性加入3%SMP、3%SMC、0.2%～0.3%NaOH、0.2%～0.5%80A51、0.4%～0.6%正电胶干粉、1%～2%无荧光防塌处理剂，将钻井液转化为正电胶聚磺钻井液体系。

4.3 三开井段（215.9mm×3989m）

三开采用正电胶聚磺体系，钻井液配方：二开钻井液＋3%～5%SMP＋3%～5%SMC＋0.2%～0.3%正电胶干粉＋1%～2%暂堵剂＋1%～2%乳化白沥青＋0.2%～0.3%NaOH＋5%～10%原油＋油层保护剂。随着井深的增加，SMP和SMC的含量达到3%～5%，保证了钻井液的热稳定性。深井段钻井液的维护应以和钻井液同浓度的胶液进行补充，做到细水长流，避免钻井液性能大幅度变化，确保井下安全。

4.4 水平井段（215.9mm×4380m）

水平井段采用正电胶聚磺混油体系，钻井液基本配方：三开钻井液＋3%～5%SMP＋3%～5%SMC＋0.3%～0.5%正电胶干粉＋5%～10%原油＋0.2%～0.3%NaOH＋1%～2%聚合醇＋油层保护剂。钻井液采取技术措施如下：①开钻前，应按设计备齐振动筛筛布和检查固控设备，如振动筛、离心机等是否处于良好的状态。②开钻后，要保证所有的循环泥浆都必须流经振动筛。使用振动筛时，要注意观察其实际使用效果，如果泥浆覆盖筛网面积小于50%，就应换用更细的筛布；除砂器应连续使用，除泥器可间歇使用。③水平井段应加大固控设备的使用，振动筛使用200目以上筛布，有效控制有害微细颗粒。每日做固相含量及其组分分析，根据分析结果，采取相应措施。④坚持短起下清砂，水平段每钻进20～30m短起下一次，每钻进一个单根上提下放钻具，确保钻屑被顺利带出。⑤进入气层前，并加入一定量的超细目碳酸钙，实施桥堵技术有效保护油气层。严格控制滤失量，中压失水量控制在5ml以下，高温高压失水量不超过12ml，有效减轻滤液对油气层的污染。保证电测一次成功，缩短钻井液对油气层的浸泡时间。白庙平1井分段钻井液性能见表2。

表2 白庙平1井分段钻井液性能

5 认识与建议

1）二开上部井段使用的正电胶聚合物钻井液体系和三开井段使用的正电胶聚磺混油钻井液体系，能够很好地适应所钻地层，满足了钻井施工的要求和地质录井的需要。

2）三开导眼井段使用乳化石蜡＋随钻堵漏剂的方法封堵易塌地层，防塌效果良好；水平井段加入的聚合醇具有良好的防塌和润滑效果。

3）定向时混入的原油量不宜过多，尤其是高密度钻井液，混油量太大将使钻井液粘稠度增加，泥饼脱落，不利于正常钻进，该井加油量达到10%时钻井液粘度明显升高。

4）水平井段施工中应加强固控设备的使用，振动筛应使用200目以上筛布，提高离心机、除泥器的使用时间，尽量降低钻井液中有害固相的含量。

［1］王中华.钻井液技术现状及发展方向 ［J］.断块油气田，2004，11（5）：59～62.

［2］王中华.国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识 ［J］.中外能源，2011，16（1）：48～60.

［3］石凤歧，尹洪生，张东海，等.云2－平1多台阶变方位水平井钻井液技术 ［J］.钻井液与完井液，2002，19（3）：33～35.

Drilling Fluid Technique Used in Horizontal Well Baimiao P1in Zhongyuan Oilfield

LIWu-chen，GAO Xiao-peng，YUN Gong-min（First Author's Address：College of Engineering，China University of Geosciences，Wuhan 430074，Hubei，China；Drilling Fluid Company，Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau，SINOPEC，Puyang 457001，Henan，China）

To solve the problem of high temperature and deep burial of wells and formation collapse in Horizontal Well Baimiao P1，through laboratory experiment，a MMH drilling fluid system and its formula were developed and matching measures were established.Field application shows that it is stable for high temperature resistance and collapse resistance with good lubricity，it can meet the needs of field operation in Horizontal Well Baimiao P1.It provides a suitable way for operation of drilling fluid in horizontal wells in the same block.

Zhongyuan Oilfield；horizontal well；collapse；lubricity；MMH drilling fluid

TE254

A

1000-9752（2012）04-0151-03

2012-02-20

李午辰（1966-），男，1988年西南石油大学毕业，高级工程师，现主要从事钻井液技术研究与现场管理。

［编辑］ 苏开科