高密度鉆井液在大斜度定向井的應用研究

張斌

摘要：本文擬就高密度鉆井液在大斜度定向井的應用進行研究，以有效解決高密度鉆井液在高溫超深井中的潤滑性、熱穩定性、有效防止H2s污染、防鹽膏侵等大斜度定向井鉆井中的難題。

關鍵詞：高密度鉆井液 大斜度定向井 應用研究

1 高密度鉆井液應用的難點

（1）高溫環境下穩定性較差。通常情況下，大斜度定向井大多屬于高溫超深井，高密度鉆井液中所含有的高分子聚合物的活性會減弱或失效，造成鉆井液系統不穩定而導致井下發生較為復雜的安全事故。

（2）防漏堵漏具有一定難度。深井及超深井裸眼井段比較長，在三開鉆進或五開鉆進的鉆井過程中，地層的壓力高與低同時存在，為了實現鉆井過程中一次井控的技術要求，使用高密度鉆井液之前必須對井眼上部的低壓層段進行承壓堵漏作業，提高低壓層段的承壓能力，實現鉆開高壓油氣產層、保證安全生產的技術要求[1]。

（3）潤滑防卡問題較為突出。裸眼井段比較長是深井及超深井的最大特點，在同一井筒中有多套壓力層系的存在，低壓層段的壓力差比較大，因此增大了防粘防卡的難度。由于大斜度定向井的穩斜段比較長，而且鉆井工具與井壁直接接觸，造成攜砂非常困難，很容易形成巖屑床，粘附防卡問題更加突出，極易產生安全事故。

（4）對儲層的有效保護形勢更為嚴峻。大斜度定向井鉆井工藝復雜、鉆井進尺速度比較慢，延長了鉆井液與儲層的接觸時間，增大了儲層揭露面積，同時，在壓開儲層的同時，存在著較大的氣體噴和漏的風險性。在高密度鉆井液條件下，如何在做好防噴、防漏的同時，對儲層進行有效保護，降低鉆井液對儲層的污染，是需要認真關注和徹底解決的一個現實存在的難題。

（5）攜砂難度更大。大斜度定向井存在井段較長、高溫、高壓、鉆屑移動時間長等因素，同時受高密度鉆井液的影響，很容易形成巖屑床，使鉆井過程變得更加復雜[2]。

2 鉆井液的技術技術選擇

（1）為了鉆井液良好的流動性能及高溫條件下的熱穩定性能，保證鉆井液在高溫條件下不發生稠化現象，應選用兩性聚黃磺鉆井液。

（2）如果井眼必須穿過鹽膏層，鹽膏會與鉆井液發生化學反應并對鉆井液造成污染而失效，因此要提高鉆井液抗鹽膏污染能力。

（3）要全面提升鉆井液的潤滑性能及防卡性能，依據大斜度定向井地質條件和實際狀況，優化鉆井液的流變性能和失水造壁性能。

（4）有利于在定向井段防止形成巖屑床。

（5）有利于在鉆開高壓油氣產層之前對井段上部低壓層段進行承壓封堵防漏，全面提高地層的承壓能力，滿足鉆井的技術需求[3]。

3 高密度鉆井液在大斜度定向井中的應用

（1）潤滑防卡。可采用固液混合潤滑房卡技術路線，解決潤滑防卡問題，并對滑動摩擦及滾動摩擦進行兼顧，從而使潤滑效率提高。通過有效降低濾失量、形成良好的濾餅，再結合汽機油、RT-001、固體潤滑劑等技術措施來降低摩阻，保證電測及下套管作業順利完成。

（2）對儲層保護。應用超低滲透、廣譜屏蔽暫堵鉆井液技術對油氣儲層進行保護，其原理是利用高密度鉆井液中的特殊聚合物處理劑濃集在井壁巖石表面并形成膠束，依靠其界面的吸力及可變形的性能，對巖石表面的大范圍孔喉進行封堵，在井壁形成保護層對鉆井液及濾液進行隔離，使之不與油氣儲層接觸，實現降低或消除對儲層污染的目的[4]。

（3）巖屑床處理。對于防止巖屑床的形成，首先最佳辦法是在鉆井過程中實現紊流攜巖，隨著鉆井技術的創新和發展，在地質條件允許前提下，大斜度定向井紊流攜巖技術已經實現。其次采用短起下鉆技術破壞巖屑床的形成，短起鉆應起至井斜30度以下，下鉆至井底并使用高粘切鉆井液循環攜砂，將被破壞掉的巖屑全部攜出。

（4）鉆井液密度。依據設計方案，進尺達到預定值時提高鉆井液密度，井口返出密度應達到1.85g/cm3以上，如出現井漏，應將地層承壓能力提高至2.20g/cm3、鉆井液密度提高至2.1g/cm3以上，堵漏后繼續按設計方案定向鉆進，在靶點位置將地層承壓能力提高至2.38g/cm3以達到鉆開油氣儲層的技術要求，并將鉆井液的密度提高至2.25g/cm3并繼續鉆進直至達到設計井深。

（5）鉆井液體系設計。在大斜度定向井深井段，應采用以兩性離子聚磺防塌體系為基礎，添加6-8%機油及6-8%潤滑劑的兩性離子聚磺系列鉆井液，以改善鉆井液的潤滑性，降低鉆進過程中的起下鉆摩阻系數[5]。在鉆井施工中：

第一，對于大段的石膏巖、巖鹽地質結構，重點加大處理劑SPNH、RSTF、SMP-2、RLC105、TX等的使用量，保持鉆井液的pH在10～11之間，以避免膏巖對儲層造成污染以及井眼的塑性縮徑。

第二，高密度鉆井液的配制，要選用優質的抗鈣、抗鹽、抗高溫材料，并添加足夠劑量的超細碳酸鈣、RLC-104、MPA等抑制防塌封堵劑，提高地層對壓力的承受能力。在鉆井施工中，動塑比必須維持在技術允許范圍內，定期進行短起下鉆，增強鉆井液的攜砂能力，防止形成巖屑床。

第三，進入造斜井段鉆井后，在潤滑劑中加入汽油機油3～5%并加大使用量，如果起下鉆比較困難，可加入2%的乳化固體潤滑劑RLC-102封堵以增加潤滑性降低摩阻。

第四，高密度鉆井液體系中要加入適量KCl，使用KOH做pH值的控制劑，使鉆井濾液中含有足夠的K+，強化鉆井液對井壁的抑制性能，預防井壁塌陷。

第五，固井施工中，要使用振動篩、除砂器、除泥器、離心機等四級固井除砂控制系統，合理控制鉆井液的固相含量及含沙量，全面做好鉆井液的除砂凈化工作。

第六，對鉆井液的維護，首先進行實驗室實驗，取得成功后再進行大范圍的處理，藥劑應配制成膠狀液體，以每周循環增加鉆井液密度≤0.04g/cm3的方式進行處理。調整鉆井液過程中，由于鉆井液中含油量（6～8%）的作用，藥劑的反應速度非常緩慢，因此在鉆井施工群應做好預處理。

實踐證明，高密度鉆井液，最高密度2.25g/cm3，在穩斜段1200m以上，井斜超過75度，井溫超過140度的大斜度定向井，鉆井液的穩定性良好，攜砂性能、防塌性能及潤滑性能都比較強，鉆井工作進展順利，具有推廣價值。

參考文獻

[1]黃佑富.高密度鉆井液在大斜度定向井HF302井的應用[J].科技信息，2010（19）：364，353.

[2]李栓.淺談大斜度定向井鉆井液技術[J].中國科技博覽，2017（01）.

[3]李鐘.大斜度大位移井鉆井液技術探討[J].科技視界，2017（11）：23.