高密度油基鉆井液在長水平井中的應用

唐文明

（江漢油田鉆井一公司泥漿公司，湖北 潛江 433123）

1　鉆井液難點

在長水平井鉆進過程中，鉆井液技術存在以下難點：一是地層傾角變化較大，地層應力系統復雜，存在高壓氣層，鉆井液密度需要由地層壓力來確定，具有不確定性，需要現場摸索；二是儲層巖性總體體現為低分散度、層理剝落趨勢，高密度油基鉆井液必須擁有非常強的封堵能力和化學抑制能力；三是地層坍塌壓力和地層破碎壓力較為接近，實鉆中密度窗口控制難度較大；四是水平段長、井身軌跡差，鉆井液工藝必須與鉆井工程措施密切配合；五是鄰井已壓裂，井壁穩定性變差[1]。

2　高密度油基鉆井液配方優選

2.1　鉆井液配方優選

實驗室優選高密度油基鉆井液配方，優選高密度主、輔乳化劑，降濾失劑和封堵劑。重點考慮了體系的穩定性、抗溫性、封堵性和抑制能力，最終優選出的配方如下：柴油+6%主乳化劑+4%輔乳化劑+3%氧化鈣+3%～5%有機土+5%降濾失劑+1%～3%封堵劑+26%～40%氯化鈣水溶液+重晶石。

2.2　穩定性

高密度油基鉆井液乳化能力較強，體系穩定，破乳電壓均在500 V以上，受溫度、固相的影響較小。同時，高溫高壓小于3 mL，濾液在靜置24 h后油水不分層。

2.3　抗溫性

高密度油基鉆井液的塑性黏度、動切力、靜切力等隨溫度的升高而減小，隨壓力的升高而增大。在相同溫度下，油基鉆井液的剪切速率讀值受處理劑的影響顯著。以密度2.0 g/cm3為基礎，進行了抗溫性能測試，結果如表1所示。

表1　高密度油基鉆井液抗溫性能

選用適合高密度的乳化劑，可以使油基鉆井液體系中細小液滴之間的距離擴大，從而減少其對表觀黏度的影響。

2.4　封堵性

目的層存在網狀破碎性地層，導致井壁失穩。故要提高該井油基鉆井液防塌能力，必須提高其封堵性能。可塑性變形粒子和剛性封堵材料配比合理，封堵能力強，形成的封堵層承壓能力高[2]。

2.5　抑制能力

鉆進過程中，機械振動摩擦鉆頭切削等作用使裂縫擴展并延伸，造成井壁失穩，次生裂縫加劇地層的坍塌。因此，油基鉆井液除具有超強的封堵能力以外，滲入地層的濾液還具有較強的化學抑制能力，以最大限度地保證井眼的穩定性[3]。

3　現場應用

3.1　JY108-4HF井

JY108-4HF井是中石化部署的一口開發井，井型為水平井，設計井深4 700 m。完鉆原則為鉆至B靶留足口袋完鉆。

3.1.1高密度油基鉆井液技術措施

一是針對三開高壓氣層，將密度提高到1.80 g/cm3，加重劑由以前的4.2 g/cm3重晶石粉改成4.3 g/cm3的重晶石粉，乳化劑改用適合高密度的乳化劑；三是高密度油基鉆井液轉漿時，及時將鉆井液性能調整，控制在二期鉆井液質量標準內，滿足井下安全的需要；三是不能用柴油直接補充到鉆井液中，必須配成膠液的形式，細水長流補充泥漿量，防止鉆井液性能波動過大；四是加強固控設備的使用，利用離心機降低低密度固相含量，調整鉆井液的密度。

3.1.2井眼穩定技術措施

一是確定合理的鉆井液密度。在施工中嚴格保持鉆井液密度，防止波動過大，引起井壁失穩。二是強化封堵、防塌措施。

進入定向、水平段后，封堵能力維護方法有：轉漿后，加入超細碳酸鈣；每鉆進200 m，補充單封或隨鉆堵漏劑，加強封堵能力；瀝青類封堵劑含量一直維持在3%；加強泥漿性能監控，高溫高壓濾失量小于4 mL。

3.1.3井眼凈化措施

鉆進中，通過調整乳化劑用量，始終保持油基鉆井液塑性黏度和動切力在合理的范圍，同時重視低剪切速率下鉆井液流態維護，減緩巖屑沉降現象。

3.2　JY184-2HF井

3.2.1高密度油基鉆井液的防漏技術

一是鉆井液黏度控制在60～90 s，PV在40 MPa·s左右，YP在10 Pa以上，調整好鉆井液的流變性，確保鉆井液清潔井眼能力的同時盡可能降低循環壓耗；二是維護過程中油基高溫降濾失劑含量達到3%，同時結合FL-1、氧化瀝青等處理劑復配，提高泥餅質量，控制HTHP濾失量＜3 mL，減少濾液進入地層；三是與地質結合好，根據鄰井實鉆資料，在進入預測漏層前50 m加入2%～3%QWY、2%～3%納米封堵劑、3%～5%隨鉆堵漏劑、2%瀝青類封堵劑等提高油基鉆井液封堵微裂縫的能力；四是由于高密度油基鉆井液老漿含量高，結構相對較強，因此每趟起下鉆要嚴格控制好起下速度，下鉆到底開泵前先轉動鉆具破壞泥漿結構，先低排量（4～5 L/s）將泥漿泵開通后，排量再由小逐漸增大調至正常，避免操作過猛壓漏地層。

3.2.2高密度油基鉆井液維護方法

一是鉆井過程中，根據鉆遇地層的壓力系數高低，調整鉆井液密度；二是為保證鉆井液攜砂效果，減少流變性受溫度的影響，流變性控制采用增大有機土、氧化瀝青等親油膠體的含量，提高黏度和切力；三是增大基油加量，降低黏度和切力的措施；四是控制鉆井液高溫高壓濾失量不大于3 mL，減少濾液向地層滲透，當濾失量增大時，根據濾失量大小補充適量的親油性膠體和封堵材料；五是用CaO控制鉆井液堿度值，使其維持在2.0～2.5范圍內。

3.2.3三開井漏

JY184-2HF井，出現多次井漏和溢流，處于噴漏同存的狀態。漏速較大的井深是3 166 m和3 631 m，采取起鉆，配堵漏漿專堵。為保證壓穩氣層，密度不能降低，維持在1.76～1.78 g/cm3，鉆完設計井深，保證電測期間的安全，將密度提高到1.86 g/cm3。

4　現場應用效果分析

采用高密度油基鉆井液達到了以下四個方面的效果。

4.1　高密度鉆井液流動性良好

高密度油基鉆井液較好地乳化了重晶石，通過油相的作用減小了固相顆粒高密度間的摩擦力，可以很好地降低鉆井液流動阻力，塑性黏度低。

4.2　高密度油基鉆井液抑制性強

對泥頁巖沒有水化作用，可以很好地保持井壁穩定性，鉆遇泥巖、泥頁巖等地層，井徑規則，井下無復雜情況。JY108-4HF井水平段長1 577 m，鉆井過程無坍塌掉塊，平均井徑擴大率為2.06%。

4.3　高密度油基鉆井液性能穩定，易于維護處理

由于黏土在油基鉆井液中不分散，鉆井液的黏土容限高，鉆屑在井底被切削后可以較完整地攜帶出地面，通過固控設備進行清除，鉆井液不易受黏土污染。高溫條件下，重晶石無沉降，懸浮穩定性好，性能穩定。

4.4　長水平段摩阻低，潤滑性好

定向施工無托壓、黏附現象，工具面擺放正常。起下鉆順利，無遇阻現象。

5　結語

高密度鉆井液需要使用適合乳化高固相的主乳化劑和輔乳化劑，保證高密度油基鉆井液的穩定性；三開地層，存在高壓氣層，鉆井液密度需要依據地層壓力來確定，既要壓穩氣層，又不能壓漏地層；目的層組存在破碎性地層，易井漏，井垮，水平段穿層時，應盡量避免進入該地層。

三開水平段鉆進時，使用高密度油基鉆井液，鉆井液密度不能波動過大，防止壓漏地層，特別是起鉆、壓水眼后，密度要混均勻才能鉆進；從已完井的幾口井的井徑可以看出，都存在大肚子井眼，鉆完設計井深后，應重視循環洗井工作，充分循環，振動篩無明顯鉆屑時，方能起鉆電測；高密度油基鉆井液，封堵能力必須強，避免壓漏地層，鉆進中，及時加入納米封堵劑、超細碳酸鈣、瀝青類封堵劑，增強防漏能力。