大斜度大位移井鉆井液技術(shù)探討

李鐘

【摘 要】針對大斜度大位移井鉆井實(shí)際情況，分別對井壁穩(wěn)定、潤滑防卡、井眼凈化、油氣層保護(hù)等鉆井液關(guān)鍵技術(shù)和大斜度大位移井鉆井液技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析，并對其發(fā)展方向及趨勢進(jìn)行了預(yù)測，旨在為大斜度大位移井鉆井液體系研發(fā)和工藝技術(shù)集成提供指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】大斜度大位移井；鉆井液；技術(shù)；防塌；潤滑

Discussion on Drilling Fluid Technology of High-Angle Well and Extended-Reach Well

LI Zhong

（Linpan Drilling Company，Sinopec Xinan Oilfield Service Corporation，Linyi Shandong 251500，China）

【Abstract】Aiming at the actual situation during drilling of high-angle well and extended-reach well，the key technologies of drilling fluid，such as wellbore stability，lubrication，hole cleaning and reservoir protection and research status at home and abroad of drilling technology in high-angle well and extended-reach well were deeply analyzed.And its development direction and trend were predicted，aiming to provide guidance for the development of drilling fluid system and technology integration for high-angle well and extended-reach well.

【Key words】High-angle well and extended-reach well；Drilling fluid；Technology；Anti-sloughing；Lubrication

從20世紀(jì)80年代開始，隨著定向井和測井技術(shù)的發(fā)展，世界各石油公司為了提高勘探、開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)效益，大斜度大位移井鉆井規(guī)模呈現(xiàn)迅速發(fā)展趨勢。大斜度井一般是指最大井斜角在60°～86°的定向井，大位移井一般指水垂比（水平位移與垂深之比）≥2，且測量井深>3000m的定向井或水平位移大于3000m的井。由于大斜度大位移井具有能大范圍地控制含油面積、提高油氣采收率、降低油田開發(fā)成本等優(yōu)點(diǎn)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會效益，所以此類井越來越成為目前開發(fā)邊際油田的最有效手段之一，已在世界70多個(gè)國家得到了廣泛應(yīng)用[1]。鉆井液作為鉆井過程的血液，也就成為影響該類井成敗的關(guān)鍵因素，是該類井鉆井技術(shù)的核心部分。

1 大斜度大位移井鉆井液關(guān)鍵技術(shù)

1）井壁穩(wěn)定技術(shù)。石油天然氣鉆井中鉆遇地層的75%以上是泥頁巖地層，而由泥頁巖引起的井眼不穩(wěn)定問題超過了90%，井壁失穩(wěn)一直是石油天然氣鉆井中的一個(gè)十分復(fù)雜的問題[2]；并且，隨著井斜的增大，特別是在大斜度井段和水平段，井眼上側(cè)井壁處于懸空狀態(tài)，更易造成井眼的不穩(wěn)定。因此，確保井壁穩(wěn)定是大斜度大位移井施工成功的關(guān)鍵。

2）潤滑防卡技術(shù)。大斜度大位移井由于井斜大、水平位移長，在鉆井及其它作業(yè)中，鉆具、測井儀器等與井壁的接觸面積大，使得摩阻和扭矩增大，因此鉆井液必須具有良好的潤滑性能，防止托壓現(xiàn)象和粘附卡鉆事故的發(fā)生，確保鉆井和完井作業(yè)的順利進(jìn)行。

3）井眼凈化技術(shù)。在大斜度大位移井施工中，井斜角大于45°后，極易在井眼下井壁形成巖屑床，導(dǎo)致摩阻和扭矩增大，起下鉆不暢甚至發(fā)生卡鉆事故。因此，在大斜度大位移井鉆進(jìn)中，如何及時(shí)有效地將井底巖屑攜帶出來，保持井眼清潔，防止巖屑床的形成，也是能否順利施工的關(guān)鍵。

4）油氣層保護(hù)技術(shù)。在大斜度大位移井鉆進(jìn)時(shí)往往與油氣層的接觸面積更大、浸泡時(shí)間更長，且外加壓力直接作用于油氣層，更易受到鉆井液固相、濾液的深度侵入，造成孔喉、空隙的堵塞使儲層滲透率嚴(yán)重下降。因此，油氣層保護(hù)對后期開發(fā)施工至關(guān)重要。

2 大斜度大位移井鉆井液技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，世界上難度大的大斜度大位移井鉆井作業(yè)中多數(shù)采用油基鉆井液和合成基鉆井液，這是因?yàn)樗鼈兙哂辛己玫臐櫥阅?，其潤滑系?shù)比一般的水基鉆井液低30%以上，而且它們均具有良好的頁巖抑制能力，可以有效地防止井壁坍塌。例如，EXXOM公司選用了Versa-Clean低毒油基鉆井液，成功鉆成了最大井斜角為79°、水平位移為8220m的西江2-3-A14大位移井；StatOord油田使用合成基鉆井液成功鉆成了C02井，水平位移達(dá)7290m，且大部分井段是在70°～84°的井斜角下鉆成的[3]。但油基鉆井液和合成基鉆井液存在成本高、環(huán)境污染和現(xiàn)場使用不便等問題，隨著對環(huán)保要求的不斷提高，以及低鉆井成本和現(xiàn)場易處理的要求，使大斜度大位移井鉆井作業(yè)在地質(zhì)條件尚不十分復(fù)雜的前提下盡可能采用水基鉆井液。

近些年來，隨著水基鉆井液技術(shù)水平的不斷提高，國內(nèi)外相繼開發(fā)出了適用于大斜度大位移井鉆井常用的水基鉆井液體系，主要有：KCl/聚合物鉆井液、硅基防塌鉆井液、硅酸鹽鉆井液、聚合醇類鉆井液、甲基葡萄糖甙、烷基糖苷鉆井液、聚胺仿油基鉆井液、鋁胺高性能水基鉆井液、無機(jī)鹽（氯化鈣）或有機(jī)鹽（甲酸鹽等）無粘土相鉆井液等[4-7]。例如，鋁胺高性能水基鉆井液體系由于具有抑制性強(qiáng)、封堵能力強(qiáng)、潤滑性好、機(jī)械鉆速高、儲層保護(hù)效果好、保護(hù)環(huán)境等特點(diǎn)，已在巴西、阿根廷、哥倫比亞、美國、澳大利亞、沙特阿拉伯等地進(jìn)行了成功應(yīng)用；緊接著國內(nèi)山東大學(xué)的孫德軍教授、中國石油大學(xué)（華東）的邱正松教授等也分別自主研發(fā)出核心主劑——胺基抑制劑，并形成了性能優(yōu)良的鋁胺水基鉆井液體系，目前已在勝利油田、江蘇油田、大港、新疆等地得到成功應(yīng)用，取得了很好的效果。另外，勝利鉆井工藝研究院合成了一種高效潤滑劑BH-1，并結(jié)合胺基抑制劑等核心處理劑研發(fā)出了一套高效清潔鉆井液體系，順利鉆成水平位移為3814.32m，位垂比為4.02的高平1井，該井是目前國內(nèi)陸地上位垂比最大的大位移井[8]。但是總的來說，水基鉆井液與油基、合成基鉆井液相比，在潤滑性方面仍有明顯差距，至今使用水基鉆井液作業(yè)的最大水平位移為4582m。

3 發(fā)展方向及趨勢

水基鉆井液的摩阻問題是制約其在大斜度大位移井鉆井過程中應(yīng)用程度的一個(gè)非常關(guān)鍵問題，因此，今后大斜度大位移井鉆井的一個(gè)重要研究方向仍然在于進(jìn)一步研制和優(yōu)選出高效潤滑劑，以及采用復(fù)合潤滑技術(shù)等手段來改善水基鉆井液的潤滑防卡性能，以達(dá)到接近油基、合成基鉆井液的潤滑效果，以提高其作業(yè)能力。

大斜度大位移井鉆井技術(shù)是一項(xiàng)實(shí)施難度極高的鉆井技術(shù)，其涉及到的井壁穩(wěn)定、潤滑防卡、井眼凈化、油氣層保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)均與鉆井液技術(shù)密切相關(guān)，但僅僅依靠優(yōu)選出性能優(yōu)異的鉆井液體系是無法解決的。因此，除了需要形成集井壁穩(wěn)定、潤滑防卡、井眼凈化、油氣層保護(hù)于一體的鉆井液工藝技術(shù)，今后還要形成集鉆井液、鉆井工藝、定向、測井、固井、完井、信息處理、軟件開發(fā)、作業(yè)過程管理等一系列尖端技術(shù)于一體的配套工藝技術(shù)，只有具有這種全局性和系統(tǒng)性的技術(shù)思想，才能保證大斜度大位移井施工的順利完成。因此，對于大斜度大位移井鉆井技術(shù)的研究還任重道遠(yuǎn)，還有許多工作要做，值得我們所有石油科技工作者更加深入的研究。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：田吉捷]