渤南难动用井组钻井防粘技术研究

马其浩 王鹏

摘要 随着2018年胜利油田渤南义178-斜2和义184-1井2毫米油嘴自喷，获得高产油流，渤南致密砂岩难动用储藏的开发掀起了新的高潮，但受各方面因素的影响，近期的钻井施工中，钻具防粘成为一项工作重点。渤南难动用井组的钻具粘附现象是多方面因素引起的，通过采取针对性研究，形成渤南难动用井组钻井防粘技术，解决了钻具粘度的问题，取得了良好效果。

关键词 渤南 致密砂层 难动用 钻具粘附 防粘

渤南洼陷位于沾化洼陷中部，是济阳坳陷中的一个三级构造单元。义176区块低部位沙四上致密油藏一直被认为是难动用储藏，但近年来随着对其的进一步认识，所部署的义178-斜2和义184-1井2毫米油嘴自喷，初期口井日产油近30吨，渤南地区沙四上段低部位致密油藏的开发又掀起了新的高潮。但在近期施工的渤南地区难动用井组的钻井施工中，钻具防粘成为一项突出工作，这在先前的钻井施工中是未遇到的。

1 渤南难动用井组钻具粘附的因素

钻具粘附具有三方面的重要因素：液柱与地层间的压力差、滤饼与钻具的接触面积以及接触面的润滑性。与现阶段其他区域以及渤南地区前期的钻井施工的侧重点不同，渤南难动用井组的施工中，钻具防粘成为钻井液施工的一项重点，究其原因，分析有以下几个方面：

1.1钻井液不落地、全过程小循环应用

在实现勘探开发目标的同时，钻井作业产生的废钻井液等污染物也越来越多。钻井液不落地处理技术及全过程小循环应运而生，胜利东部油区，上部地层施工中，与钻井液不落地所配套的是氯化钙强抑制钻井液，该体系能够有效的解决上部地层造浆的问题，减少废弃泥浆的产生量，从而降低环保压力。

全过程小循环在应用初期时，常有黏糊井眼的现象发生，其原因在于，固相在不能有效清除的情况下，钻屑经过反复的研磨，分散程度不断增加，钻遇强造浆层位时，甚至会导致钻井液粘切急剧升高。较高的粘切不利于上部地层钻进时形成开放式的井眼，井径扩大率较低，随着井深的增加，井壁附近的滞留层导致井眼进步缩小，增加了钻具接触面积及活动摩阻，易造成钻具粘卡。

1.2强抑制体系的应用

渤南难动用井组施工中为达到抑制钻屑分散，以低粘低切的钻井液提高机械钻速为目的，采用了具有更高Ca2+浓度的氯化钙钻井液，强抑制钻井液的应用有效的解决了上部问题造浆的问题，但同时也给钻井液带来了潜在的影响—土相不能有效分散，造成滤饼松散，滤饼质量受到影响。

较厚的滤饼中更容易包裹钻屑等劣质固相，使滤饼厚度增加，质量进一步下降，渗透率也随之提高，钻柱在斜井段和定向井段嵌入泥饼越深，接触面积就愈大，摩阻力增高，在强渗透性地层，受液柱压力的影响下，更易发生钻具粘附。

1.3长裸眼段附带更复杂的压力系统

钻具黏附普遍存在于高密度定向井中，也是高密度定向井施工中的一大难题。渤南地区沙三段发育大段异常高压油泥岩、油页岩，局部地层压力系数甚至高达1.80以上，而同处于技套井段的馆陶组、东营组、沙一段、沙二段发育大段低压层，同一技套裸眼中多套高低压层并存。

钻井液密度过高，会产生极大的液柱压力，低压层附近的钻柱在内外压差的作用下贴向井壁，造成接触面积增大。同时过大的内外压差会在钻具上附加一个正压力，使其作用在泥饼上的接触力大大高于本身重力，从而导致摩阻增大、滑动托压、钻具黏附等现象的发生，

2渤南难动用井组钻具防粘技术

2.1强化钻井液抑制能力

考虑到渤南难动用井组施工均采用钻井液不落地工艺，二开为241.3mm井眼，为满足上部地层的高机械钻速，固相的控制应具有更高的要求。使用具有高钙离子的氯化钙钻井液体系，其中[Ca2+]能够达到2000ppm以上，是常规钙处理钻井液用量的两倍以上。施工中为提高其抑制效果，配合使用聚丙烯酰胺、氨基聚醇，达到抑制黏土过度水化的目的。

2.2使用优质土替代传统自然造浆

重视膨润土浆的应用，为弥补因上部强抑制造成的土相不分散，形成滤饼虚厚的负面影响，采用经水化分散的膨润土浆改善滤饼质量。通过利用膨润土的水化、分散、堵孔作用，提高滤饼的质量，降低滤饼渗透性和厚度，降低钻具活动摩阻扭矩，预防压差卡钻的发生。

2.3提高上部井眼清洁程度

环空清洁程度，很大程度上是对虚泥饼的清除。采用“工具物理清除+钻井液紊流携带”方法配合来解决：在钻具中加入偏心扩眼器、螺旋扶正器等修壁工具，并配合短起下钻操作，破坏井壁附着的虚泥饼;提高钻井泵的排量，保持钻井液的环空流速>1.2m/s，使环空流速始终大于或接近环空临界返速，在井眼中形成局部紊流，降低大斜度井段的钻屑沉降，提高岩屑的返出率。

2.4采用“精细控压钻井技术”+“承压堵漏技术”尽可能降低正压差

采用“精细控压钻井技术”控制钻井液的液柱力，使高压油气层始终处于近平衡状态。通过“承压堵漏技术”降低近井壁污染层的渗透率，两方面共同作用，控制高密度引起的高渗低压层位的正压差，尽可能降低钻具的摩阻扭矩，降低压差卡钻的风险。

3 应用效果

义178-斜10井为渤南难动用井组第一口施工井，在该井的施工过程总由于对地层特点掌握不夠清晰，在摩阻扭矩控制上尚有不足;经过总结探索，在使用了减摩防粘钻井技术后，渤南难动用井组的减磨防粘工作进入模式化，义184-斜4井是近期施工的一口井，该井与义178-斜10井同属渤南难动用井组1号台，同为同一钻井队所施工。

义178-斜10井于3355m造斜，最大井斜11.5°;义184-斜4井2070m造斜，最大井斜22.5°。图1为义178-斜10井的摩阻扭矩变化曲线，图2为义184-斜4井摩阻扭矩变化曲线，通过对比可见，虽然已178-斜10井造斜点深、井斜较小，但其摩阻及扭矩要远大于斜井段长、井斜大的义184-斜4井，尤其在二开2200m后，义184-斜4井的摩阻得到有效的控制，扭矩也相对平稳，说明减磨防粘钻井技术的应用，使钻具的活动摩阻大幅降低。经统计，义184-斜4井滑动钻进的时间也大幅缩短，其所占斜井段钻进时间的比例由常规大位移井的27%降低至12%，定向效率也得到有效提高。

4结论

渤南难动用井组防粘技术，通过清洁井眼、改善滤饼质量、降低接触面正压差等手段，切实达到了减磨防粘的效果，并在难动用井组进行了现场应用。现场应用表明，该技术能有效降低钻具的活动摩阻及旋转扭矩，同时能够改善井壁，防粘压差卡钻的发生。