玉門油田山前構造水平井鉆井液技術

張寶峰，程豈凡，段曉東，張　超，王靜敏

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830000）

玉門油田山前構造水平井鉆井液技術

張寶峰*，程豈凡，段曉東，張超，王靜敏

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830000）

玉門油田為了實現雙百油田目標，在玉門油田柳溝莊構造實施水平井鉆井，目的在于提高單井產量。鉆井液為保障工程的安全鉆井，確立了該區塊成熟的陽離子混油鉆井液體系，重點研究了定向井水平井的井眼凈化、井壁穩定和潤滑減阻技術，在鴨西平1井和柳平1井的應用，有效地預防了井下復雜和事故的發生，圓滿完成了玉門山前構造深井水平井鉆井施工任務。

水平井；鉆井液；技術

玉門油田目前完成了4口水平井，均在鴨爾峽區塊，井深3500m，現在由于勘探的需要，在山前構造柳溝莊區塊布置了一口水平井，井深5000m，是玉門油田最深的水平井，該區塊以前所鉆井事故復雜率高達12.56%，下步白堊系地層易坍塌引發事故，通過開展鉆井液技術研究，從抑制防塌能力、流變性、潤滑性等方面進行室內評價，優選出陽離子混原油鉆井液配方，在鴨平1井進行應用，獲得成功，滿足了玉門油田垂深5000m以內水平井鉆井的需要。

1　玉門油田水平井施工技術難點分析

1.1井壁穩定

造成井壁失穩的因素如下：白楊河主要以棕紅色泥巖，易水化膨脹發生垮塌，有埋鉆的風險隱患。中下溝組灰黑色泥巖夾雜白云質泥巖，地層層理發育，易掉塊硬卡。水平井鉆井周期長，井壁受浸泡時間長，易垮塌。同時，水平井前端鉆具與井口鉆具運動方向成90°角，鉆具與井壁的摩檫力進一步增大，更加劇了井壁的不穩定性。

1.2井眼清潔

影響井眼清潔的因素有：工程上往往多次調整井斜、方位，井眼軌跡差，給攜砂帶來困難；水平段處于砂巖產層，鉆井液中巖屑濃度大；一般水平井段的井徑比常規井徑大，同時鉆具不能居中，在重力作用下，巖屑運移過程中產生沉降，在鉆具周邊淤積。如果鉆井液的攜砂能力不好，或工程措施不當，極易形成巖屑床，造成卡鉆。

1.3潤滑防卡

由于油層埋深較深，裸眼段長，地層與鉆具的接觸面大，固相潤滑作用較小，主要依賴液相潤滑，增加了潤滑防卡難度。

2　鉆井液方案的制定

根據技術難點的分析，通過室內試驗優選出滿足玉門油田中深水平井施工要求的陽離子混原油鉆井液體系。其配方為：3%～5%膨潤土+0.3%～0.5%CHM+ 0.3%～0.5%NW-1+0.5%生石灰+2%～3%FCLS+2%～3%HS-2+3%磺化瀝青+5%～8%原油+0.3%～0.6%乳化劑+2%～3%潤滑劑5%～7%MFG。

陽離子混原油鉆井液體系的室內評價數據見表1。

表1　陽離子混原油原油鉆井液室內評價數據表

體系中的CHM和NW-1、CaO配合使用能進一步提高抑制泥頁巖水化分散的能力；HS-1、HS-2復配使用可使HTHP失水（120oC）降至10mL以下，DYFt-1使用可顯著提高鉆井液的封堵能力，顯著改善泥餅質量；通過以上3方面的作用使防塌能力得到提高。體系中的MFG，用以改善鉆井液的懸浮和攜帶能力，必要時也可加入少量的DL雷特纖維清掃。為最大限度地提高泥餅潤滑性，采用原油、普通液體潤滑劑（KX-1、JXFQ-6）等多種潤滑劑組成的復合潤滑方案。

3　鉆井液的配置和維護處理

3.1上部直井段鉆井夜維護處理

（1）500m出現砂泥巖互層時開始加入CHM、NW-1、HS-1，將泥漿轉化為陽離子鉆井液。轉化方法：先加5%HS-1將API失水控制小于20mL,隨后緩慢加入0.75%CHM、NW-1，粘度控制在45s以內。

（2）正常鉆進時用1.5%～2%CHM膠液、CaO溶液以細水長流方式加入，保持鉆井液的強抑制性；NW-1以點滴方式加入，進一步加強抑制性。

（3）鉆至弓形山地層前，以3%HS-1+4%～6% MFG-1+3%～5%HS-2膠液進一步降低API失水4mL以下，粘度控制在40～50s。

（4）進入白楊河地層前用3%HS-1+6%～10% MFG-1+3%～4%HS-2降低HTHP濾失量至10mL以下，同時提高鉆井液濾液粘度，加入生石灰改善泥餅質量。

（5）進入柳溝莊地層后,加入6%～10%MFG-1+ 5%～10%DYFT-1+2-4HS-2,進一步增強封堵造壁性能和體系的抗鹽能力。并提密度至1.35g/cm3，防止柳溝莊和中溝組地層交界面坍塌。

（6）鉆至造斜點前，控制鉆井液中的固相含量和膨潤土含量分別低于8%和40g/L。

3.2斜井段鉆井夜維護處理

（1）鉆至造斜點起鉆前，將鉆井液轉型為陽離子乳化原油鉆井液體系，方法為：起鉆前50～100m，先用離心機降低固相含量，控制MBT含量40～50g/L，使用CHM、NW-1、DYFT-1、HS-1、HS-2、MFG等配成膠液維護鉆井液，根據性能變化不斷調整配比；鉆進過程中將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%，鉆入水平井段前將NW-1的有效含量增至0.5%～1.0%，使鉆井液具有較強的抑制性、優質的泥餅、盡量低的失水量。

（2）施工中可添加0.1%～0.3%DL纖維，也可加入少量的稀釋劑改善鉆井液的流變性，滿足井眼清潔的需要。

（3）當井斜達30°前加入原油5%～7%，當井斜達45°以上時將原油的有效含量增加至8%～10%，并用0.1%乳化劑使原油充分乳化，維持其含量到完鉆。隨井斜角的增加，逐步增大液體潤滑劑（中深井采用防卡潤滑劑）的用量，進一步提高泥漿的潤滑性，降低摩阻系數至0.04～0.06，確保施工順利。

3.3水平段鉆井夜維護處理

（1）正常鉆進過程中，每班加入3%NaOH+2%HS-2+3%MFG-1膠液降低鉆井液失水，嚴格控制API失水≤2mL，HTHP失水≤8mL。每天白班加入1～1.5m3原油膠液（原油膠液配方：10m3井漿+10m3原油+ 0.8tABS+0.15t NaOH）增強鉆井液潤滑性。每班加入0.1tCaO,乳化原油并調節泥餅質量與流動性。

（2）起鉆前加入0.6tKX-1（硅油潤滑劑）或JXFQ-6（防卡潤滑劑），保證鉆井液具有良好的潤滑性，改善起下鉆摩阻系數。

（3）因柳12井壓裂導致鴨西平1井4350～4380m井壁失穩，起鉆前循環時先打入15m3清掃液（配方：1tDYFT-1+0.3tHS-2）清掃井底，后在裸眼段打入封閉液28m3（配方：1t DYFT-1+1t KX-1+1t JXFQ-6）對失穩段進行封堵。

（4）控制膨潤土含量≤50g/L，初終切比值控制在（1∶2）～（1∶2.5），n值控制在0.5以上，使泥漿具有較強抑制性懸浮攜砂能力，避免水平段井塌巖屑床的形成。

（5）水平井段易發生漏失，故進入水平段起下鉆、短程起下鉆或下套管時，先用1個凡爾小排量開泵再逐步增大排量，適當延長循環時間；控制起下鉆和下套管速度，避免壓力激動，造成井壁失穩。

4　技術措施

為保證井壁光滑，避免巖屑床的形成，采取以下技術措施：

（1）鉆進時一般每打完一單根技術劃眼1～2次；鉆進150～200m短起下鉆一次，井斜大于45°時根據返砂情況和鉆井負荷加密短程起下鉆次數。

（2）可根據井下情況泵入稠塞（段塞）的方法清掃井眼，避免或延緩巖屑床的形成。

5　現場應用效果

一年來，我公司在該區塊共完成水平井2口，水平井鉆井液技術在應用中得到了進一步完善。應用證明，陽離子混原油鉆井液體系具有流變性好、攜巖能力強、泥餅質量好、潤滑性好、封堵護壁效果好等特點，滿足了玉門油田山前構造水平井鉆井施工的需要。鴨西平1井井身結構為3層結構，完鉆井深5050m，垂深4342m。最大井斜82.5°，水平位移817.61m，柳平1井完鉆井深4779.00m，垂深4303.24m，井斜69.09°，方位317.34°，水平位移803.40m。下列表2是鴨西平1井和柳平1井施工時的鉆井液性能參數。

5.1鉆井液的防塌性能滿足了井壁穩定的要求

表2　鴨西平1井、柳平1井鉆井液性能表

鉆入大斜度井段或水平井段一般API失水為2mL，HPHT（120OC）為7～8mL，泥頁巖滾動回收率都能達到90%以上，井眼規則，井眼質量合格率100%。

5.2鉆井液的流變性滿足了攜帶巖屑的要求

鉆入大斜度井段或水平井段一般能將粘度控制在90～100s，YP控制在18～20Pa，初終切10/25，巖屑上返基本正常，再加上恰當的操作措施，保證了井眼的清潔。

5.3復合潤滑方案滿足了潤滑防卡的要求

多種具有改善泥餅質量功能的添加劑的合理搭配，使泥餅薄而致密、韌性好，由原油、液體潤滑劑(KX-1、JXFQ-6)組成的復合潤滑方案，使泥餅摩阻系數達到0.4～0.6，施工中很少發生拖壓現象。

6　認識與結論

（1）陽離子混原油鉆井液體系具有較強的防塌能力、良好的清潔井眼能力、良好的潤滑防卡能力，完全滿足了玉門油田山前構造垂深4500m以內水平井鉆井的需要。

（2）形成優質的泥餅是潤滑防卡的基礎，同時也可獲得防塌、防漏和油層保護的多重功效，而形成優質泥餅的關鍵是處理劑的合理復配和固控設備的有效使用。

（3）短起下鉆是水平井施工必須堅持的有效措施，可收到減輕液柱壓力預防淺層漏失、降低含砂量改善泥餅質量、清潔井眼避免巖屑床形成、避免拖壓確保正常鉆進、提高潤滑性防止粘卡和保護油層等多重效果。

（4）DL超級纖維素豐富了我公司在清洗井眼方面的鉆井液技術，打破了單純依賴土粉“打段塞”的方式，根據井下情況更具選擇性。

[1]唐仕忠,夏世明,夏先付.寶平1水平井鉆井液技術[J].鉆井液與完井液，2003（6）.

[2] 李濤.長水平段水平井鉆井液技術研究[D].中國石油大學，2010.

TE254

B

1004-5716(2015)07-0073-03

2014-06-23

2014-07-11

張寶峰（1972-），男（漢族），甘肅酒泉人，工程師，現從事重點探井、深井、超深井的鉆井液技術研究和現場服務工作。