高密度钻井液在大斜度定向井的应用研究

张斌

摘要：本文拟就高密度钻井液在大斜度定向井的应用进行研究，以有效解决高密度钻井液在高温超深井中的润滑性、热稳定性、有效防止H2s污染、防盐膏侵等大斜度定向井钻井中的难题。

关键词：高密度钻井液 大斜度定向井 应用研究

1 高密度钻井液应用的难点

（1）高温环境下稳定性较差。通常情况下，大斜度定向井大多属于高温超深井，高密度钻井液中所含有的高分子聚合物的活性会减弱或失效，造成钻井液系统不稳定而导致井下发生较为复杂的安全事故。

（2）防漏堵漏具有一定难度。深井及超深井裸眼井段比较长，在三开钻进或五开钻进的钻井过程中，地层的压力高与低同时存在，为了实现钻井过程中一次井控的技术要求，使用高密度钻井液之前必须对井眼上部的低压层段进行承压堵漏作业，提高低压层段的承压能力，实现钻开高压油气产层、保证安全生产的技术要求[1]。

（3）润滑防卡问题较为突出。裸眼井段比较长是深井及超深井的最大特点，在同一井筒中有多套压力层系的存在，低压层段的压力差比较大，因此增大了防粘防卡的难度。由于大斜度定向井的稳斜段比较长，而且钻井工具与井壁直接接触，造成携砂非常困难，很容易形成岩屑床，粘附防卡问题更加突出，极易产生安全事故。

（4）对储层的有效保护形势更为严峻。大斜度定向井钻井工艺复杂、钻井进尺速度比较慢，延长了钻井液与储层的接触时间，增大了储层揭露面积，同时，在压开储层的同时，存在着较大的气体喷和漏的风险性。在高密度钻井液条件下，如何在做好防喷、防漏的同时，对储层进行有效保护，降低钻井液对储层的污染，是需要认真关注和彻底解决的一个现实存在的难题。

（5）携砂难度更大。大斜度定向井存在井段较长、高温、高压、钻屑移动时间长等因素，同时受高密度钻井液的影响，很容易形成岩屑床，使钻井过程变得更加复杂[2]。

2 钻井液的技术技术选择

（1）为了钻井液良好的流动性能及高温条件下的热稳定性能，保证钻井液在高温条件下不发生稠化现象，应选用两性聚黄磺钻井液。

（2）如果井眼必须穿过盐膏层，盐膏会与钻井液发生化学反应并对钻井液造成污染而失效，因此要提高钻井液抗盐膏污染能力。

（3）要全面提升钻井液的润滑性能及防卡性能，依据大斜度定向井地质条件和实际状况，优化钻井液的流变性能和失水造壁性能。

（4）有利于在定向井段防止形成岩屑床。

（5）有利于在钻开高压油气产层之前对井段上部低压层段进行承压封堵防漏，全面提高地层的承压能力，满足钻井的技术需求[3]。

3 高密度钻井液在大斜度定向井中的应用

（1）润滑防卡。可采用固液混合润滑房卡技术路线，解决润滑防卡问题，并对滑动摩擦及滚动摩擦进行兼顾，从而使润滑效率提高。通过有效降低滤失量、形成良好的滤饼，再结合汽机油、RT-001、固体润滑剂等技术措施来降低摩阻，保证电测及下套管作业顺利完成。

（2）对储层保护。应用超低渗透、广谱屏蔽暂堵钻井液技术对油气储层进行保护，其原理是利用高密度鉆井液中的特殊聚合物处理剂浓集在井壁岩石表面并形成胶束，依靠其界面的吸力及可变形的性能，对岩石表面的大范围孔喉进行封堵，在井壁形成保护层对钻井液及滤液进行隔离，使之不与油气储层接触，实现降低或消除对储层污染的目的[4]。

（3）岩屑床处理。对于防止岩屑床的形成，首先最佳办法是在钻井过程中实现紊流携岩，随着钻井技术的创新和发展，在地质条件允许前提下，大斜度定向井紊流携岩技术已经实现。其次采用短起下钻技术破坏岩屑床的形成，短起钻应起至井斜30度以下，下钻至井底并使用高粘切钻井液循环携砂，将被破坏掉的岩屑全部携出。

（4）钻井液密度。依据设计方案，进尺达到预定值时提高钻井液密度，井口返出密度应达到1.85g/cm³以上，如出现井漏，应将地层承压能力提高至2.20g/cm³、钻井液密度提高至2.1g/cm³以上，堵漏后继续按设计方案定向钻进，在靶点位置将地层承压能力提高至2.38g/cm³以达到钻开油气储层的技术要求，并将钻井液的密度提高至2.25g/cm³并继续钻进直至达到设计井深。

（5）钻井液体系设计。在大斜度定向井深井段，应采用以两性离子聚磺防塌体系为基础，添加6-8%机油及6-8%润滑剂的两性离子聚磺系列钻井液，以改善钻井液的润滑性，降低钻进过程中的起下钻摩阻系数[5]。在钻井施工中：

第一，对于大段的石膏岩、岩盐地质结构，重点加大处理剂SPNH、RSTF、SMP-2、RLC105、TX等的使用量，保持钻井液的pH在10～11之间，以避免膏岩对储层造成污染以及井眼的塑性缩径。

第二，高密度钻井液的配制，要选用优质的抗钙、抗盐、抗高温材料，并添加足够剂量的超细碳酸钙、RLC-104、MPA等抑制防塌封堵剂，提高地层对压力的承受能力。在钻井施工中，动塑比必须维持在技术允许范围内，定期进行短起下钻，增强钻井液的携砂能力，防止形成岩屑床。

第三，进入造斜井段钻井后，在润滑剂中加入汽油机油3～5%并加大使用量，如果起下钻比较困难，可加入2%的乳化固体润滑剂RLC-102封堵以增加润滑性降低摩阻。

第四，高密度钻井液体系中要加入适量KCl，使用KOH做pH值的控制剂，使钻井滤液中含有足够的K+，强化钻井液对井壁的抑制性能，预防井壁塌陷。

第五，固井施工中，要使用振动筛、除砂器、除泥器、离心机等四级固井除砂控制系统，合理控制钻井液的固相含量及含沙量，全面做好钻井液的除砂净化工作。

第六，对钻井液的维护，首先进行实验室实验，取得成功后再进行大范围的处理，药剂应配制成胶状液体，以每周循环增加钻井液密度≤0.04g/cm³的方式进行处理。调整钻井液过程中，由于钻井液中含油量（6～8%）的作用，药剂的反应速度非常缓慢，因此在钻井施工群应做好预处理。

实践证明，高密度钻井液，最高密度2.25g/cm3，在稳斜段1200m以上，井斜超过75度，井温超过140度的大斜度定向井，钻井液的稳定性良好，携砂性能、防塌性能及润滑性能都比较强，钻井工作进展顺利，具有推广价值。

参考文献

[1]黄佑富.高密度钻井液在大斜度定向井HF302井的应用[J].科技信息，2010（19）：364，353.

[2]李栓.浅谈大斜度定向井钻井液技术[J].中国科技博览，2017（01）.

[3]李钟.大斜度大位移井钻井液技术探讨[J].科技视界，2017（11）：23.