玉门油田山前构造水平井钻井液技术

张宝峰，程岂凡，段晓东，张　超，王静敏

（西部钻探工程有限公司国际钻井公司，新疆乌鲁木齐830000）

玉门油田山前构造水平井钻井液技术

张宝峰*，程岂凡，段晓东，张超，王静敏

（西部钻探工程有限公司国际钻井公司，新疆乌鲁木齐830000）

玉门油田为了实现双百油田目标，在玉门油田柳沟庄构造实施水平井钻井，目的在于提高单井产量。钻井液为保障工程的安全钻井，确立了该区块成熟的阳离子混油钻井液体系，重点研究了定向井水平井的井眼净化、井壁稳定和润滑减阻技术，在鸭西平1井和柳平1井的应用，有效地预防了井下复杂和事故的发生，圆满完成了玉门山前构造深井水平井钻井施工任务。

水平井；钻井液；技术

玉门油田目前完成了4口水平井，均在鸭尔峡区块，井深3500m，现在由于勘探的需要，在山前构造柳沟庄区块布置了一口水平井，井深5000m，是玉门油田最深的水平井，该区块以前所钻井事故复杂率高达12.56%，下步白垩系地层易坍塌引发事故，通过开展钻井液技术研究，从抑制防塌能力、流变性、润滑性等方面进行室内评价，优选出阳离子混原油钻井液配方，在鸭平1井进行应用，获得成功，满足了玉门油田垂深5000m以内水平井钻井的需要。

1　玉门油田水平井施工技术难点分析

1.1井壁稳定

造成井壁失稳的因素如下：白杨河主要以棕红色泥岩，易水化膨胀发生垮塌，有埋钻的风险隐患。中下沟组灰黑色泥岩夹杂白云质泥岩，地层层理发育，易掉块硬卡。水平井钻井周期长，井壁受浸泡时间长，易垮塌。同时，水平井前端钻具与井口钻具运动方向成90°角，钻具与井壁的摩檫力进一步增大，更加剧了井壁的不稳定性。

1.2井眼清洁

影响井眼清洁的因素有：工程上往往多次调整井斜、方位，井眼轨迹差，给携砂带来困难；水平段处于砂岩产层，钻井液中岩屑浓度大；一般水平井段的井径比常规井径大，同时钻具不能居中，在重力作用下，岩屑运移过程中产生沉降，在钻具周边淤积。如果钻井液的携砂能力不好，或工程措施不当，极易形成岩屑床，造成卡钻。

1.3润滑防卡

由于油层埋深较深，裸眼段长，地层与钻具的接触面大，固相润滑作用较小，主要依赖液相润滑，增加了润滑防卡难度。

2　钻井液方案的制定

根据技术难点的分析，通过室内试验优选出满足玉门油田中深水平井施工要求的阳离子混原油钻井液体系。其配方为：3%～5%膨润土+0.3%～0.5%CHM+ 0.3%～0.5%NW-1+0.5%生石灰+2%～3%FCLS+2%～3%HS-2+3%磺化沥青+5%～8%原油+0.3%～0.6%乳化剂+2%～3%润滑剂5%～7%MFG。

阳离子混原油钻井液体系的室内评价数据见表1。

表1　阳离子混原油原油钻井液室内评价数据表

体系中的CHM和NW-1、CaO配合使用能进一步提高抑制泥页岩水化分散的能力；HS-1、HS-2复配使用可使HTHP失水（120oC）降至10mL以下，DYFt-1使用可显著提高钻井液的封堵能力，显著改善泥饼质量；通过以上3方面的作用使防塌能力得到提高。体系中的MFG，用以改善钻井液的悬浮和携带能力，必要时也可加入少量的DL雷特纤维清扫。为最大限度地提高泥饼润滑性，采用原油、普通液体润滑剂（KX-1、JXFQ-6）等多种润滑剂组成的复合润滑方案。

3　钻井液的配置和维护处理

3.1上部直井段钻井夜维护处理

（1）500m出现砂泥岩互层时开始加入CHM、NW-1、HS-1，将泥浆转化为阳离子钻井液。转化方法：先加5%HS-1将API失水控制小于20mL,随后缓慢加入0.75%CHM、NW-1，粘度控制在45s以内。

（2）正常钻进时用1.5%～2%CHM胶液、CaO溶液以细水长流方式加入，保持钻井液的强抑制性；NW-1以点滴方式加入，进一步加强抑制性。

（3）钻至弓形山地层前，以3%HS-1+4%～6% MFG-1+3%～5%HS-2胶液进一步降低API失水4mL以下，粘度控制在40～50s。

（4）进入白杨河地层前用3%HS-1+6%～10% MFG-1+3%～4%HS-2降低HTHP滤失量至10mL以下，同时提高钻井液滤液粘度，加入生石灰改善泥饼质量。

（5）进入柳沟庄地层后,加入6%～10%MFG-1+ 5%～10%DYFT-1+2-4HS-2,进一步增强封堵造壁性能和体系的抗盐能力。并提密度至1.35g/cm3，防止柳沟庄和中沟组地层交界面坍塌。

（6）钻至造斜点前，控制钻井液中的固相含量和膨润土含量分别低于8%和40g/L。

3.2斜井段钻井夜维护处理

（1）钻至造斜点起钻前，将钻井液转型为阳离子乳化原油钻井液体系，方法为：起钻前50～100m，先用离心机降低固相含量，控制MBT含量40～50g/L，使用CHM、NW-1、DYFT-1、HS-1、HS-2、MFG等配成胶液维护钻井液，根据性能变化不断调整配比；钻进过程中将JXFQ-6、KX-1、DYFT-1的有效含量逐步增加至2%～3.0%、1%和2.5%～3.0%，钻入水平井段前将NW-1的有效含量增至0.5%～1.0%，使钻井液具有较强的抑制性、优质的泥饼、尽量低的失水量。

（2）施工中可添加0.1%～0.3%DL纤维，也可加入少量的稀释剂改善钻井液的流变性，满足井眼清洁的需要。

（3）当井斜达30°前加入原油5%～7%，当井斜达45°以上时将原油的有效含量增加至8%～10%，并用0.1%乳化剂使原油充分乳化，维持其含量到完钻。随井斜角的增加，逐步增大液体润滑剂（中深井采用防卡润滑剂）的用量，进一步提高泥浆的润滑性，降低摩阻系数至0.04～0.06，确保施工顺利。

3.3水平段钻井夜维护处理

（1）正常钻进过程中，每班加入3%NaOH+2%HS-2+3%MFG-1胶液降低钻井液失水，严格控制API失水≤2mL，HTHP失水≤8mL。每天白班加入1～1.5m3原油胶液（原油胶液配方：10m3井浆+10m3原油+ 0.8tABS+0.15t NaOH）增强钻井液润滑性。每班加入0.1tCaO,乳化原油并调节泥饼质量与流动性。

（2）起钻前加入0.6tKX-1（硅油润滑剂）或JXFQ-6（防卡润滑剂），保证钻井液具有良好的润滑性，改善起下钻摩阻系数。

（3）因柳12井压裂导致鸭西平1井4350～4380m井壁失稳，起钻前循环时先打入15m3清扫液（配方：1tDYFT-1+0.3tHS-2）清扫井底，后在裸眼段打入封闭液28m3（配方：1t DYFT-1+1t KX-1+1t JXFQ-6）对失稳段进行封堵。

（4）控制膨润土含量≤50g/L，初终切比值控制在（1∶2）～（1∶2.5），n值控制在0.5以上，使泥浆具有较强抑制性悬浮携砂能力，避免水平段井塌岩屑床的形成。

（5）水平井段易发生漏失，故进入水平段起下钻、短程起下钻或下套管时，先用1个凡尔小排量开泵再逐步增大排量，适当延长循环时间；控制起下钻和下套管速度，避免压力激动，造成井壁失稳。

4　技术措施

为保证井壁光滑，避免岩屑床的形成，采取以下技术措施：

（1）钻进时一般每打完一单根技术划眼1～2次；钻进150～200m短起下钻一次，井斜大于45°时根据返砂情况和钻井负荷加密短程起下钻次数。

（2）可根据井下情况泵入稠塞（段塞）的方法清扫井眼，避免或延缓岩屑床的形成。

5　现场应用效果

一年来，我公司在该区块共完成水平井2口，水平井钻井液技术在应用中得到了进一步完善。应用证明，阳离子混原油钻井液体系具有流变性好、携岩能力强、泥饼质量好、润滑性好、封堵护壁效果好等特点，满足了玉门油田山前构造水平井钻井施工的需要。鸭西平1井井身结构为3层结构，完钻井深5050m，垂深4342m。最大井斜82.5°，水平位移817.61m，柳平1井完钻井深4779.00m，垂深4303.24m，井斜69.09°，方位317.34°，水平位移803.40m。下列表2是鸭西平1井和柳平1井施工时的钻井液性能参数。

5.1钻井液的防塌性能满足了井壁稳定的要求

表2　鸭西平1井、柳平1井钻井液性能表

钻入大斜度井段或水平井段一般API失水为2mL，HPHT（120OC）为7～8mL，泥页岩滚动回收率都能达到90%以上，井眼规则，井眼质量合格率100%。

5.2钻井液的流变性满足了携带岩屑的要求

钻入大斜度井段或水平井段一般能将粘度控制在90～100s，YP控制在18～20Pa，初终切10/25，岩屑上返基本正常，再加上恰当的操作措施，保证了井眼的清洁。

5.3复合润滑方案满足了润滑防卡的要求

多种具有改善泥饼质量功能的添加剂的合理搭配，使泥饼薄而致密、韧性好，由原油、液体润滑剂(KX-1、JXFQ-6)组成的复合润滑方案，使泥饼摩阻系数达到0.4～0.6，施工中很少发生拖压现象。

6　认识与结论

（1）阳离子混原油钻井液体系具有较强的防塌能力、良好的清洁井眼能力、良好的润滑防卡能力，完全满足了玉门油田山前构造垂深4500m以内水平井钻井的需要。

（2）形成优质的泥饼是润滑防卡的基础，同时也可获得防塌、防漏和油层保护的多重功效，而形成优质泥饼的关键是处理剂的合理复配和固控设备的有效使用。

（3）短起下钻是水平井施工必须坚持的有效措施，可收到减轻液柱压力预防浅层漏失、降低含砂量改善泥饼质量、清洁井眼避免岩屑床形成、避免拖压确保正常钻进、提高润滑性防止粘卡和保护油层等多重效果。

（4）DL超级纤维素丰富了我公司在清洗井眼方面的钻井液技术，打破了单纯依赖土粉“打段塞”的方式，根据井下情况更具选择性。

[1]唐仕忠,夏世明,夏先付.宝平1水平井钻井液技术[J].钻井液与完井液，2003（6）.

[2] 李涛.长水平段水平井钻井液技术研究[D].中国石油大学，2010.

TE254

B

1004-5716(2015)07-0073-03

2014-06-23

2014-07-11

张宝峰（1972-），男（汉族），甘肃酒泉人，工程师，现从事重点探井、深井、超深井的钻井液技术研究和现场服务工作。