塔河油田12区定向井钻井液技术

玄刘斌，路 萍

（中石化西北油田分公司工程监督中心，新疆轮台841600）

塔河油田12区定向井钻井液技术

玄刘斌*，路 萍

（中石化西北油田分公司工程监督中心，新疆轮台841600）

塔河油田12区是中石化西北油田分公司的主力开发区块之一，为了提高可采储量、单井采油率，在该区块所布的定向井逐步增多，这就对钻井施工过程中的钻井液技术提出了更高的要求。12区定向井钻井液施工的重难点是“上部地层防缩径，下部地层防塌、防卡和防漏”，上部地层钻井液以控制流变性为主，下部地层钻井液以确保防塌能力、封堵能力和润滑能力为主，完井前以油气层保护为重点。通过对该区块定向井钻井液施工情况进行分析总结，提出了较为完善的钻井液施工方案。

塔河油田12区；定向井；防塌；润滑；固相控制

1 地质工程概况

塔河油田上部钻遇上第三系—侏罗系，地层成岩性差、欠压实，机械钻速高，极易造成岩屑污染，且渗透性强，钻井液渗漏严重，钻屑极易在井壁形成虚泥饼，造成起下钻阻卡。下部钻遇侏罗系—志留系，地层成岩性好，三叠系、石炭系硬脆性泥岩，地层坍塌压力系数高，钻井液密度平衡地层坍塌压力时，则远高于地层压力，井壁形成较大压差，而在下部定向过程中，钻具长时间贴井壁静止，极易引起压差卡钻；二叠系为火成岩，主要岩性为英安岩、玄武岩，地层裂缝发育，极易发生漏失和坍塌；油气层岩性以灰岩为主，地层稳定且地层压力系数低，易造成油气层损害。

2 钻井液技术

针对塔河12区地质工程方面的特点，分井段采用不同的钻井液体系，以满足钻井施工的需要。

2.1 0～500m井段

(1)该井段钻遇第四系黄土层及粉砂岩,使用高粘聚合物—坂土钻井液体系。基浆配方：预先配制150m3坂土浆，预水化24h，基本配方：淡水+10%坂土0.3% NaOH+0.2%Na2CO3,钻进中配制胶液时配方：0.1% NaOH+0.3%～0.5%KPAM+0.3%～0.5%FA-367+ 0.5%NHPAN+淡水。

(2)纯碱加量，根据配浆水（淡水和井场水）中Ca2+含量来确定，将钻井液中Ca2+含量控制在400mg/L，同时防止钻进地层后由于过量的Na2CO3引起黄土层分散。

(3)将胶液与坂土浆在地面用加重泵混合，调整达到设计要求后开钻，开钻后使用好四级固控设备，使用率100%。在整个井段钻井过程中控制好固相含量,搞好泥浆净化，保证井眼清洁畅通。加入包被剂KPAM和FA-367，确保其含量在0.5%以上。

（4）开钻250m以内，要求泥浆具有高粘切，漏斗粘度在80s左右，以防止圆井导管下陷和确保穿鹅卵石层的井下安全，800m以后井段可以逐渐降低。钻进中用胶液维护泥浆性能和补充泥浆量，控制钻井液粘度在60～80s，钻井液密度小于1.08g/cm3，其他性能不加控制。

2.2 500～4500m井段

（1）该井段钻遇地层为库车组、康村组、吉迪克组、库姆格列木群、巴什基奇克组、舒善河组。使用强抑制性聚合物钻井液，由一开钻井液转化而来。维护胶液配方：0.3%NaOH+0.5%～1%（KPAM+FA367）+0.5%～0.8%PAMS-900/JMPS-1+0.3%～0.5%NPAN+n% Na2CO3。

（2）库车组存在流砂层，保持钻井液粘度大于50s，防止大排量钻进冲垮井壁。库车组、康村组压实差，机械钻速快，岩屑浓度高，需要适时增加KPAM/FA367的加量，以保持钻井液的强包被性，避免岩屑与岩屑、岩屑与井壁之间的碰撞接触，相互吸附。康村组中底部、吉迪克组含有石膏，应加密对于Ca2+的监测并及时处理，使Ca2+维持在400mg/L左右。苏维依组、库姆格列木群、巴什基奇克组、巴西盖组砂岩发育良好，在该段钻井液中大分子包被剂的加量可取下限，但需及时加入QS-2、沥青类来增强钻井液的封堵能力，加量2%左右，以防止由于渗透性强形成厚泥饼造成起下钻困难。

（3）未加重前四级固控设备使用率100%，加重后，离心机使用率60%以上，振动筛、二除使用率100%。振动筛筛布根据过筛情况及时更换至120目、150目。

（4）钻井液性能控制：钻井液密度高于地层压力系数0.05即可，采用低粘低切，粘度45s左右，切力小于4Pa，塑性小于15mPa·s，静切力（2～4）/（3～6）Pa，3000m以前失水8mL，4500m前降至6mL即可。

2.3 4500m至定向点井段

（1）该井段一般钻遇白垩系舒善河组、亚格列木组，侏罗系，三叠系，二叠系。地层埋藏较深，井温高，钻井液需具有较强抗温能力。采用聚合物—磺化钻井液体系。基本配方：0.3%NaOH+0.3%～0.5%KPAM/FA-367+3%～5%SMP-1/SHC-2/PSC-2+（0.3% PAMS-900/JMPS-1）+2%～3%防塌剂（XCS-3/FT-1）+原油+n%Na2CO3+填充剂+加重剂。

（2）舒善河组红色泥岩发育，而钻井液在该段由抑制型转为分散型，易造成泥岩分散，后期维护钻井液粘切失控，因此该井段进行钻井液转型时应保持大分子包被剂的加量。三叠系地层坍塌压力高，易坍塌，钻井液密度高，压差较大，易形成压差卡钻，因此钻井液应具有较强的防塌和封堵能力。三叠系存在的三套砂组，易发生掉块剥落，井壁稳定性差，要求严格控制钻井液密度和失水量，尤其是HTHP的失水尽量控制在3mL。三套砂组渗透性强，钻井液需复配多种封堵材料进行及时封堵，封堵材料以多功能随钻堵漏剂DFD-1、酸溶性堵漏剂SQD-98、超细碳酸钙QS-2为主，也可以采用加大沥青类、抗温材料复配的方案以增强钻井液的封堵、防塌、和润滑能力，从而保证井眼稳定。三叠系泥岩易分散，造成钻头泥包和粘切失控，钻井液需及时加入降粘剂及液体润滑剂，可有效防止钻头泥包。二叠系为火成岩地层，裂缝发育，易发生井漏、井垮，钻井液可采用“提前预防，提前封堵微裂缝”的原则，在维护时加入纤维类封堵材料，进行随钻封堵，同时按上限提高钻井液密度。

（3）定向前适当混油降低摩阻，钻进中根据定向施工顺利程度及时补充原油及封堵剂，降低施工摩阻。定向段井眼稳定问题更加突出，因此井眼稳定是定向井段钻井液技术首要解决的问题。首先，钻井液密度尽量取设计上线，以保证对井壁的力学支撑，通过密度对井壁产生力学支撑，再复配XCS-3、FT-1防塌材料以改善泥饼质量。同时进入定向段后钻具与井壁接触面积大，静止时间长，易发生压差卡钻（粘吸卡钻），需在该井段混油以提高钻井液的润滑性。中完前，根据井下情况进行润滑封闭等，确保中完电测和下套管顺利。

（4）该井段施工离心机使用率30%左右，振动筛、除砂器、除泥器使用率100%。在定向段固控设备的使用尤为重要，要确保岩屑及时清除，防止无用固相偏高而影响钻井液的流变性，由于定向段钻头、钻具对岩屑研磨的较细，要根据钻进、起下钻情况及时开启离心机，高低速离心机配合使用。

（5）钻井液基本性能：密度1.30～1.35g/cm3，API失水4mL左右，HTHP失水12mL以下，塑性粘度22～25mPa·s，切力4～6Pa，静切力（2～4）/（3～8）Pa，固相含量小于12%，含砂小于0.2%。

2.4 油气层井段

（1）目前塔河油田12区开采主要油气层为奥陶系，该地层以灰岩为主，地层较稳定，但地层压力系数低，孔洞发育，易发生井漏。在该段钻井液要以井控安全与油气层保护为主，利用上开次钻井液，通过清除固相，降低密度，调整钻井液性能至设计范围，根据钻井液结构情况适当补充坂土浆，使用可酸化材料进行加重，如：石灰石，超细碳酸钙、油层保护加重等，以便于后期压裂酸化增产作业。

（2）由于井眼小、井深等多方面原因，在油气层钻进过程中，排量较小，在固控设备使用方面就应尽量使用细目筛布，防止细颗粒反复入井、分散造成储层损害。

（3）钻井液性能：密度1.15～1.17g/cm3，钻井液粘度宜低，防止起下钻过程中抽吸或激动压力过大，造成油气进入井筒或者井漏，漏斗粘度保持在35～45s，钻井液失水不宜过小，从油气层保护角度与泥饼形成角度出发，既不能使瞬间失水过大，也不能使钻井液中自由水过高，维持4～5mL为宜。

3 个人认识（1）上部井段采用“三低一适”坂土—聚合物体系钻井液，工程上配合大排量和每钻进300m左右进行短程起下钻，可有效解决起下钻阻卡的发生。

（2）三叠系、石炭系地层钻进过程中，钻井液密度与地层压力当量密度差距大，井内压差大易引起压差卡钻，造成钻具上提下放摩阻大，钻遇不同地层有针对性的进行封堵工作，可有效降低压差卡钻的风险。

（3）三叠系、石炭系地层脆性泥岩发育，要保证充足的磺化材料、防塌材料和封堵材料，确保钻井液的防塌能力。

（4）定向段对钻井液的携砂、抗温和润滑性要求高，保证钻井液具有合适的流变性以确保携砂性对正常钻进至关重要。下部井段因为井深、井眼小，携砂性主要靠钻井液性能，而不用刻意追求高泵压、大排量，钻井液环空返速只需达到0.8m/s以上即可。

（5）钻井液性能维护过程中固控设备的使用效果至关重要，适时适量使用不同固控设备，对于钻井施工，特别是上部快速钻进和定向段的顺利进行功不可没。

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TE243

B

1004-5716(2015)09-0089-03

2014-09-22

玄刘斌（1987-），男（汉族），山东潍坊人，助理工程师，现从事钻井工艺相关研究工作。