玉門油田酒西坳陷小井眼鉆井液技術

路克崇，程豈凡，張懷云，盧　平

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，甘肅酒泉735000）

玉門油田酒西坳陷小井眼鉆井液技術

路克崇*，程豈凡，張懷云，盧平

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，甘肅酒泉735000）

隨著油田勘探開發的不斷深入，小井眼鉆井成為老井復蘇、油田開發方案調整的重要技術手段，小井眼鉆井的關鍵技術是環空水力學，它不僅涉及到環空鉆屑舉升、環空壓耗、井壁穩定、鉆具與井壁的潤滑等，還與正確選擇鉆井工藝參數有關，環空壓力損失很高成為小井眼水力學研究中必須首先研究的核心問題。將從鉆井液流變性的調整、井眼清潔、井壁穩定、潤滑防卡幾方面進行研究。

小井眼；鉆井液；雷特纖維素；流變性

1　概況

一般認為，井筒中大于90%的井徑小于7″或70%的井眼直徑小于6″的井稱為小井眼井，但周煌輝等認為穿透目的層的井段是用小于7″的鉆頭鉆成的井眼也可以稱為小井眼。玉門油田近年來的小井眼井主要表現形式為在?177.8mm套管中用?152mm鉆頭開窗的側鉆井及在?139.7mm套管中用?117.5mm鉆頭開鉆的加深井（圖1、圖2）。

圖1　開窗側鉆小井眼井井身結構示意圖

圖2　小井眼加深井井身結構示意圖

2　小井眼鉆井液難點[1]

小井眼井由于環空間隙小，鉆具水眼小，引出了一系列特有的技術問題，因而，也就形成了有別于常規井眼的小井眼鉆井液技術，并決定了它有以下幾個特征。

（1）小井眼鉆井液應為低固相或無固相體系，在常規井眼中，約有10%的循環壓力損失發生在環空，而在小井眼中這個值可能高達60%～80%，過高的固相含量必然會增大鉆井液在環空的流動阻力，不利于水力能量的有效利用和發揮；并且，環空流動阻力過大的直接結果是環空的當量密度增大，容易引起井漏或井塌發生。

（2）小井眼鉆井液必須有很好的流變性，以滿足攜帶巖屑的要求，因為在小環空間隙下，容易致使環空鉆井液上返速度高，引起井壁失穩；而在鉆井液以同樣排量進入更大的環空時，上返速度又急劇下降，導致巖屑在返速突變處堆積，下鉆時又被鉆頭推至裸眼段或井底（圖3）。由圖3可以看出，在相同排量下，當鉆井液從小井眼上返至大井眼的時候，環空返速急劇下降，從最高2.8m/s下降到最低0.5m/s。

（3）玉門油田酒西區域小井眼鉆井液必須有很好的抑制性，小環空間隙致使鉆具容易發生卡鉆，鉆井液應能抑制地層造漿和維護井壁穩定，以免發生井塌、卡鉆；同時鉆井液應具有較低的濾失量和優質的泥餅，以防塑性泥頁巖地層吸水膨脹產生縮徑、發生粘卡；此外，低濾失量也有利于保護油氣層。

（4）小井眼鉆井液應具有良好的潤滑性，小環空間隙使得鉆具粘卡機會增多，鉆井液要能改善摩阻。

圖3　不同井眼/套管與鉆桿（mm）組合在7～20L/s排量下理論環空返速（m/s）

3　室內研究

3.1調整鉆井液流變性，降低鉆井液壓耗，盡可能獲得更高的鉆井排量

小井眼鉆井的關鍵技術是環空水力學，在機泵條件，鉆井液密度等客觀條件不可改變的情況下，只能通過調整鉆井液流型，來減小環空壓耗，提高鉆井排量。室內通過毛細管粘度計在20℃恒溫槽內對陽離子鉆井液常用處理劑不同濃度下的粘度進行了測定。測定結果見表1。

表1　不同濃度下陽離子鉆井液處理劑水溶液的毛細管粘度

結果表明，CHM和HS-1水溶液粘度隨濃度的升高變化最大，即加入鉆井液后對鉆井液濾液粘度貢獻最大，加大CHM和HS-1的濃度能獲得較高的液相粘度，在相同鉆井液漏斗粘度下，能獲得更好的流型和更小的環空阻力。不同流型指數對井底壓力的影響見圖4。

圖4　不同流型指數對井底壓力的影響（據西南石油大學《玉門油田井壁失穩機理及對策研究》項目2008）

3.2雷特超級纖維攜巖技術

雷特超級纖維具有化學惰性、高分散性、高懸浮性、高溫穩定性等物理性質。能均勻分散在鉆井液中，形成密集的網架結構，循環時攜帶巖屑并刮掉井壁附著物，隨鉆井液一起返出地面。室內對雷特纖維加入鉆井液前后的性能進行的測定，結果表明，雷特纖維加入后，能明顯提高鉆井液切力及動塑比，而馬氏漏斗的網孔能將纖維基本全部過濾，過濾后對鉆井液性能無明顯影響，表2為普通陽離子鉆井液體系配方4%土粉+0.3%CHM+0.4%NW-1+1%HS-1+1%CaO＋2% DYFT+（0.7‰DL）加入雷特后性能變化情況。

表2　加入雷特纖維前后鉆井液性能

4　現場應用

（1）現場鉆井液在原有玉門酒西坳陷鉆井液配方的基礎上，結合小井眼鉆井的特點進行優化配方為：5%～6%土粉+0.4%～0.5%CHM+0.2%～0.3%NW-1+ 2%～3%HS-1+0.5%～1%CaO＋2%～3%DYFT+（0.7‰DL）。

（2）該配方在2014～2015年度玉門酒西坳陷鴨西4J井、鴨西8X井、鴨西11井三開井段應用，平均井徑擴大率小于15%，事故復雜損失率小于2%。在現場應用過程中CHM和NW-1提供較強的抑制性，防止地層水化性失穩，FT-1、CaO乳液、坂土顆粒提供顆粒級配廣泛的封堵能力和泥餅支撐能力，再加上HS-1中分子降濾失劑鎖水功效，進一步弱化水相浸入半徑，達到井壁穩定的目的；其次通過NW-1、CaO的適度絮凝功能，保持體系分散度，保持較多的自由水含量，使體系具有良好的流變性，減少粘度礦物比表面積，保持一定的鉆井液結構強度，在保證攜巖懸浮的同時，減少空間網狀結構引起的結構粘度。

（3）由于小井眼井徑較小井眼軌跡控制困難以及輕微沙橋即可造成測井儀器遇阻只能采取鉆桿傳輸測井，但小徑測井儀器對接困難，故障頻次高，造成測井成功率偏低，鴨西4J井?117.5mm井眼累計對接12次才完成測井，造成完井周期達25.4d。該類型井眼完井測井問題。

5　結論

（1）小井眼鉆井具有環空返速高，有利于攜巖的優勢，但組合井眼在小鉆具與大套管之間極易出現極低的環空返速，造成管腳沉沙和沙橋，需要引起足夠的總是，起下鉆或停止循環前采取纖維素清掃、高粘切封閉液的方式可以緩解。

（2）小井眼由于環空間隙小，起下鉆激動壓力較大，極易造成井壁失穩，又需要較高的鉆井液靜切力，這一矛盾可以通過超級清潔纖維清掃來解決。

[1]劉碩瓊，等.小井眼鉆井技術[M].石油工業出版社，2005.

[2]西南石油大學.玉門油田井壁失穩機理及對策研究[E].內部資料，2008.

[3]梅宏.小井眼鉆井液技術及其流變性控制初探[J].新疆石油學院學報，1999，11（2）.

[4]王平雙，邢希金，劉書杰，羅剛，舒福昌.小井眼鉆井液性能研究[J].石油天然氣學報：江漢石油學院學報，2013，35（11）.

TE254

B

1004-5716(2016)11-0056-03

2016-01-12

2016-01-19

路克崇（1981-），男（藏族），青海西寧人，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。