苏里格气田东区大位移定向井钻井液技术优化与应用

夏 阳 ，冉 辉 ，王若沣 ，陆 川 ，宋 健 ，杨靖尧

（1.西安石油大学，陕西西安 710065；2.中国石油长庆油田分公司第五采气厂，陕西西安 722200）

1 钻井技术难点

苏东区块，通常把井底位移超过1 000 m的定向井称之为大位移定向井。苏东区块地层特点：延长组底部、刘家沟组承压能力低，易发生井漏；延长组下部、石千峰存在易坍塌层，测井电测一次成功率低。钻井施工的过程中，钻井液膨润土加入时机不合适，钻杆摩阻、扭矩大；随着土含量增加，黏度难以控制，钻井液容易在井壁形成滞留层，虚泥饼增厚，增加粘卡风险[1，2]。

2 配方优化实验

2.1 润滑性实验

苏东区加快大位移井定向施工过程中，钻遇刘家沟组之前，钻井液不添加液体润滑剂或者添加很少；因此，考虑在强抑制聚合物钻井液体系中加入适当的液体润滑剂增强体系的润滑性，以减少卡钻风险。通过在基浆中添加不同比例的润滑剂并对其进行润滑性测试，测试结果（见表1），结果表明：随着润滑剂的加量增加，摩阻系数逐渐降低，但加量超过0.15%后，降低幅度变化不大，因此优化润滑剂的加量为0.1%～0.15%。

表1 润滑剂加量性能对比实验

2.2 钻井液转化配方实验

良好的钻井液具有低黏切、低密度的性能。实验通过加入不同比例的黏性处理材料，选择最优性能配方，典型配方（见表2）。实验结果表明：配方3、4和配方1、2相比较，配方3、4动切力和黏度明显降低；配方4与配方3相对比，配方4的API滤失量更小，动塑比更大，实验结果表明：加入0.1%PAC+2%SFT+2%GD-K+5%超细碳酸钙为转化的最优配方[3，4]。

2.3 抑制性优化实验

2.3.1 聚合物阶段抑制性优化 以往聚合物钻井液不加入KCl，实验的基浆在长时间浸泡中岩屑回收率很低，防塌效果不好，在钻井液体系中逐步加入0%～7%KCl，进行岩屑回收率以及防塌效果分析，典型比例（见表3），实验结果表明：从加入3%KCl后，岩屑回收率逐步增加，加入7%KCl后岩屑回收率有所下降，故在直罗防塌聚合物体系中加入3%～5%KCl最优，可增强防塌效果。

表2 钻井液性能转化配方实验

2.3.2 甲酸钠加量优化实验 加入HCOONa可实现钻井液的抑制性，保证稳定井壁、预防钻头泥包，同时可提升钻井液密度，减少固相加入。通过加入不同比例HCOONa进行实验，典型比例（见表4），实验结果表明：配方2、配方3的回收率较高，但配方2加入HCOONa的量较多，综合考虑，优选7%作为HCOONa的参考加量。

2.4 岩屑浸泡实验

钻井液侵入地层，会对井壁稳定产生较大影响[5，6]。现场采集苏东区块延长组、石千峰组、石盒子组的岩屑块进行碱液（0.1%烧碱+生产水）浸泡实验（24 h）；浸泡结果表明：延长组泥岩容易吸水膨胀，对钻井液敏感；石千峰组泥岩不容易吸水膨胀；石盒子泥岩易水化分散。

3 现场应用

3.1 井壁稳定与井眼净化

3.1.1 聚合物+KCl防塌 表套二开后，以高浓度配方“0.25%～0.3%K-PAM+0.25%～0.3%ZNP-1”防塌聚合物钻直罗，进入直罗下部，一次性加入3%～5%KCl。3.1.2 延长组防塌 根据苏东区岩屑浸泡实验，延长组底部，可在钻井液中加入GD-K清扫，同时并适当控制失水。钻井液性能：密度1.01 g/cm3～1.03 g/cm3，漏斗黏度 30 s～32 s，中压失水 15 mL～18 mL。可有效控制延长组塌陷。

3.1.3 合理转化 出于井眼净化和防塌的双重考虑，刘家沟中下部可开始转化钻井液，转化配方为0.05%NaOH+0.1%PAC+2%SFT+2%GD-K+5%超细碳酸钙，钻井液密度 1.03 g/cm3～1.05 g/cm3，漏斗黏度 35 s～40 s，中压滤失量5 mL～8 mL。石千峰中部加入7%甲酸钠提高抑制性，底部提高钻井液密度至1.12 g/cm3～1.15 g/cm3，石盒子底部加入3%～5%水化白土完成转化。

表4 甲酸钠加量优化实验

表5 优化前后速度指标

图1 优化前后两口井摩阻扭矩对比图

3.2 降摩减阻

聚合物阶段，定向施工时，提前加入0.1%～0.15%加量的液体润滑剂，确保定向施工效率。钻井液转化后，加入0.5%～1%固体润滑剂，强化润滑，降低摩阻，减小扭矩。

3.3 防漏堵漏

根据苏东区块地层特点，在易漏井段钻进时，加入封堵材料（锯末、单封、无渗透剂DF-NIN等）随钻防漏。

4 应用效果

优化后的大位移定向井钻井液技术，在2018年苏东施工的6口井中进行应用，取得良好的提速效果。

4.1 速度指标提高

与2017年对比，苏东区块使用优化后钻井液完成的6口大位移定向井，在平均位移增加40 m的情况下，平均机械钻速提高了18.18%；钻井周期缩短10.23%，钻机月速提高了11.71%（见表5）。

4.2 摩阻扭矩控降

选取2017年施工井苏东XX1井（位移1 206 m），2018年使用优化后的钻井液施工井苏XX2（位移1 208 m），通过现场监测扭矩和摩阻情况（见图1）。从图中可看出：两口井位移相当，但优化后的苏东XX2井的摩阻与扭矩明显低于苏东XX1，显示出良好的润滑性能。

4.3 电测一次成功率提高

通过易塌段的强化防塌改进和合理的钻井液转化，制约苏东区块提速的电测成功率低的问题得到明显改善（见图2），从图2可以看出，优化后电测一次成功率提高了13.5%。

图2 优化前后电测一次成功率对比图

4.4 防漏与堵漏有效

延长组采用随钻防漏堵漏技术。钻遇刘家沟组时，提前加入堵漏材料，封堵地层，可进一步减少漏失可能。2018年目前完成的6口井，无一口井发生严重井漏，显示上述措施具有良好的防漏效果。

5 结论及建议

（1）对于苏东区块目前使用CQSP-1钻井液体系基础上，进行润滑性、抑制性等性能上的优化，可进一步保障井下安全，提高了大位移定向井的钻井速度。

（2）随钻细颗粒堵漏材料随钻防漏，对延长组底部、刘家沟组有较好的防漏效果，可进一步推广应用。

（3）对于易塌层位的提前防塌处理以及优化钻井液性能，可保障井壁稳定性，提高电测一次成功率。