大位移井油基鉆井液技術應用

李 濤

大位移井油基鉆井液技術應用

李 濤

（中國石油長城鉆探工程公司國際鉆井公司，北京 100101）

近海富含油氣資源，通常采用大斜度、大位移井進行開發，其地質資料顯示，地層地質情況復雜，泥頁巖水化分散性強，井壁穩定性差。水基鉆井液在二開、三開、四開常發生劃眼、塌、卡、縮頸等問題，存在抑制性、井眼清潔、摩阻扭矩控制等難題。長城鉆井液公司研發出具有自主知識產權的油基鉆井液體系，室內實驗顯示，該體系穩定，抗污染能力強，泥頁巖抑制性強，潤滑性能優于水基鉆井液。從現場施工的4口井來看，復雜地層的抑制性難題、井眼凈化難題和摩阻扭矩控制難題都得到有效解決，事故率明顯降低，施工效率得到提高。

性能穩定；大位移；油基鉆井液

近海區域含有豐富的油氣資源，埋藏深度約 1 800～2 000 m。由于近海優勢，相較于高昂的海上鉆進平臺，在陸地實施大位移水平井施工成本更低、更經濟。大位移井通常指水垂比大于2的定向井。大位移定向井水平位移通常為4 500～7 000 m，裸眼段長、地質情況復雜等情況為施工帶來了各種井下復雜問題[1]。在大位移井實鉆中，鉆遇地層含有活度大、水化分散強的泥頁巖，往往采用KCl-Polymer水基鉆井液，雖然其有較強的抑制性能[2]，但復雜情況依然較多，易引起井塌、縮頸、劃眼等井壁失穩問題[3-4]。長裸眼定向段，水基鉆井液存在流型難以控制、潤滑性差引起定向困難等問題[5]。油基鉆井液具有抑制性強、潤滑性好、鉆時快等優點，可以有效解決大位移井水基鉆井液施工存在的問題，提高現場施工效率。

1 地質工程概況

1.1 地質概況

區域井位部署各區塊層位深淺不同，但地層基本一致，地質結構較為復雜，斷層發育，目的層為新生代第三紀古新世碳酸巖油層。

上部地層主要為泥頁、含黏土夾層，成分主要有蛇紋巖、灰巖、玄武巖、安山巖、凝灰巖、燧石等，巖活性、造漿性強，水基鉆井液施工常有劃眼、縮頸等復雜情況。

中部地層更為復雜，反復出現夾層，穿插多套壓力系統。地層泥頁巖含量高，活度大，易造成起下鉆遇阻卡、反復劃眼、縮頸、垮塌等問題，再加上地層壓力不穩定引起的溢流、漏失等井控問題，是大位移井事故多發地層。中上部地層黏土礦物含量高，水敏性強；下部方解石含量高，易解理，當鉆井液抑制性不強造成黏土礦物水化分散后，方解石剝落易造成掉塊、坍塌等問題。

1.2 工程概況

由于地質情況復雜以及存在多套壓力系統，大位移井通常采用5～6開設計。

施工中二開17 1/2in開始并完成造斜，三開至完鉆在水平段鉆進，井身結構具有造斜點淺（300～500 m）、造斜率大（85°左右）、斜深長（水平位移6 000 m左右）等特征。由于二開、三開等裸眼段長、井眼大、泥頁巖活性強，水基鉆井液施工中易發生多種井下問題，是大位移井發生事故主要井段。

2 油基鉆井液體系研究與性能評價

2.1 油基鉆井液配方研究

近年來，長城鉆井液公司形成了具有自主知識產權的油基鉆井液體系，其主要材料包括乳化劑、有機土、提切劑、降失水劑等，已實現自主研發和生產，并已獲得多項專利。

2.2 油基鉆井液性能評價

在油基鉆井液配方基礎上，進行了100 h老化試驗、懸浮能力試驗、鹽水污染試驗、CO2污染試驗、巖屑污染試驗，其中鹽水污染試驗、CO2污染試驗參照墨西哥標準NMX-L-162-SCFI-2007。實驗顯示，長城油基鉆井液體系穩定，抗污染能力強，泥頁巖抑制性強，滿足甲方及古巴工程地質需求。

針對大位移水平定向中因潤滑性不足引起的拖壓、扭矩大的問題，測定油基鉆井液極壓潤滑系數，作為對比同時測定KCl-Polymer、足量潤滑劑KCl-Polymer以及高性能水基鉆井液等體系油基鉆井液潤滑系數明顯低于KCl-Polymer等水基鉆井液體系，表現出了優異的潤滑性能，非常適合大井斜、長裸眼等復雜井的施工。

3 油基鉆井液現場施工效果

大位移井油基鉆井液自2016年底至今已施工4口井，從現場施工來看，油基鉆井液表現為以下優勢：

1）油基鉆井液性能穩定，井眼清潔。油基鉆井液流型穩定，動切力較高，施工期間無增稠現象，HTHP失水低，泥餅薄質量好，乳化穩定性好，解決了水基施工流型難以控制的難題。巖屑能夠及時返出井口，井眼清潔，起下鉆更順暢，劃眼、阻卡現象明顯減少。

2）油基鉆井液抑制性強，井壁穩定性好。在二開、四開中的難點地層，表現出了良好的抑制性，C-300cont井地層的油基巖屑清水浸泡5 min之后呈高度水化分散狀態，如圖 1所示。實際油基巖屑規則，有清晰的切削面，巖屑粒徑最大能達到 3 cm×1 cm×0.3 cm，如圖2所示。

圖1 清水侵泡后的泥頁巖巖屑

4口井實鉆顯示，施工期間無井壁失穩發生，起下鉆順暢，電測、下套管一次性到底。除C-300cont因出砂出瀝青側鉆外，基本實現了一個眼完鉆。

油基鉆井液潤滑性好，摩阻大、扭矩大等定向難題基本解決，同時基本解決了長裸眼段定向困難、拖壓、扭矩大無法定向的問題。

圖2 油基巖屑

4 結論及建議

1）大位移井地質情況復雜，難點為二開、三開、四開，泥頁巖水化活性強，水基鉆井液施工存在抑制性、井眼凈化、摩阻扭矩控制難題。

2）長城鉆井液公司形成了針對大位移井的油基鉆井液體系，室內實驗數據顯示，該體系穩定，抗污染能力強，泥頁巖抑制性強，潤滑性能好，滿足甲方及古巴工程地質需求。

3）油基鉆井液實鉆顯示，有效解決了二開、三開等復雜地層的抑制性、井眼凈化以及摩阻扭矩控制難題。

4）大位移井地質壓力錯綜復雜，多個井段存在密度窗口窄、噴漏同層、出砂出油出瀝青等問題，需要從封堵材料、密度調整入手，提高井壁承壓能力，降低事故率。

［1］蔡利山，林永學，王文立.大位移井鉆井液技術綜述[J]. 鉆井液與完井液，2010，27（3）：11-12.

［2］葉紅超，李帥岐，彭超，等. 大位移井鉆井技術難點及對策分析[J]. 應用化工，2014，43（增）：258-260.

［3］李成有. 古巴油氣井鉆井過程中常見問題及處理方案[J]. 石油鉆采工藝，2008，30（4）：108-109．

［4］胡祖光. 古巴Guanabo區塊大位移水平井復雜情況分析[J]. 化工管理，2017（ 9）：211

［5］楊金榮，賈建文，穆西偉，等. 古巴GBO-103大位移井鉆井液技術[J]. 鉆井液與完井液，2011，28（6）：36-36.

Application of Oil-based Drilling Fluid Technology in High Extended Reach Wells

（International Drilling Company, GWDC, Beijing 100101, China）

The offshore is rich in oil and gas resources, and highdeviation and extended-reach wells are usually used for development. Geological data show that the stratum geology is complex, the shale has strong hydration and dispersion, and the well wall stability is poor. Reaming, collapse, sticking, shrinkage happened commonly in WBM drilling at the second,third, fourth open. Difficult problems exist, such as inhibition property, wellbore cleaning, drag and torque control, and so on. GreatWall Drilling Fluid Company has developed oil base drilling fluid system which has own independent intellectual property right. Laboratory tests show that the system is stable, and has strong anti-pollution apability,inhibition property to mud and shale, and excellent lubricating property than WBM. Judging from the 4 wells constructed on site, the inhibitory problems of complex formations, wellbore cleaning problems and friction torque control problems have been effectively solved, the accident rate has been significantly reduced, and the construction efficiency has been improved..

Stable performance; Extended reach; Oil base drilling fluid

TE254

A

1004-0935（2021）06-0882-03

2020-12-28

李濤（1972-），男，重慶市人，助理工程師， 2012年畢業于西安石油大學石油工程專業，研究方向：石油鉆井。