吉林油田水平井鉆井液研究與應用

朱瑞春

（大慶鉆探工程公司鉆井四公司，吉林 松原 138001）

1 地質特點及施工難點

為了進一步提高吉林油田的產能，近年來在乾安區塊部署了大量的水平井。該區塊的水平井完鉆井深多處于2400～2500m 之間，主要開發黑帝廟油層。地質條件相對復雜，涉及的主要難點有：①地層巖石硬度大導致機械鉆速低；②部分地層泥頁巖發育導致地層易垮塌，井壁失穩問題突出；③儲層薄且深度變化大導致著陸相對困難并且鉆遇率偏低；④水平段長導致鉆完井過程中潤滑防卡難度大[1-3]。針對上述難題，要求鉆井液具有較好潤滑性、井壁穩定以及攜帶巖屑能力。

2 鉆井液室內研究

針對乾安區塊的地質特點，開展水基鉆井液配方優化研究，通過優選流型調節劑、封堵劑和潤滑劑來進一步提高鉆井液性能，改善鉆井液體系的各項性能指標，滿足現場對潤滑性、井壁穩定能力和攜巖能力的整體要求。

基漿配方為：4%膨潤土+1%聚丙烯腈銨鹽+0.5%降濾失劑+0.2%增粘劑+0.1%陽離子包被劑+1%HA樹脂，基漿性能見表1。

表1 基漿性能表

2.1 流變性控制優化

在乾安區塊施工過程中鉆遇的嫩江組地層含有大量易于水化膨脹的蒙脫石、伊利石以及伊蒙混層，隨著地層巖屑的不斷混入，鉆出的巖屑持續混入鉆井液體系中，隨著時間的增長常常會造成鉆井液粘度升高導致流態變差，進而影響鉆井液的巖屑攜帶能力[4-5]。因此，需要優選相應的降粘劑，從而保證鉆井液體系的現場應用。以基漿+5%的膨潤土漿作為實驗漿，分別添加1%比例的磺化單寧、FCLS、硅氟降粘劑和硅醇稀釋劑，評價上述4 種處理劑的降粘能力，實驗數據見表2。從表2數據可知，硅醇稀釋劑具有較好的稀釋效果，且有一定的降低失水能力，抗溫性較好，可作為流型調節劑使用。

表2 降粘劑性能對比

2.2 封堵防榻能力優化

在鉆遇嫩江組等易于水化膨脹的地層時，為了減少因地層巖石水化膨脹而造成的井下坍塌問題，需要進一步提高體系的防榻性能。以基漿作為實驗漿，分別添加1%比例的瀝青類防塌劑FT-1、DSJ-1、JPG-1和YT-1，評價上述4種處理劑對泥餅的改善和降失水能力，實驗數據見表3。從表3數據可知，4種防塌劑均可以降低失水，其中YT-1的降失水和抗溫效果最好，且形成的泥餅薄而致密，可作為封堵防榻劑使用。

表3 封堵防榻劑性能對比

2.3 潤滑性能優化

為了進一步提高鉆井液在水平段的潤滑能力，減少井下卡阻現象的發生，進一步開展了潤滑劑優選實驗。以基漿作為實驗漿，分別添加1%比例的潤滑劑RH-3、RDH-1、RHJ-1和GT-1，評價上述4種處理劑的對鉆井液的流變性的影響以及潤滑能力的改善，實驗數據見表4。從表4 數據可知，4 種潤滑劑均具有一定的潤滑作用，其中RDH-1 的潤滑效果最好，可作為該體系的潤滑劑使用。

表4 潤滑劑性能對比

通過上述的優選實驗，最終確定的鉆井液配方如下：4%膨潤土+1%聚丙烯腈銨鹽+0.5%降濾失劑+0.2%增粘劑+0.1%陽離子包被劑+1%HA 樹脂+1%～2%YT-1（鉆遇嫩江組時加入）+1%～2%硅醇稀釋劑（粘度偏高時加入）+1%～2%RDH-1（根據水平段摩阻和扭矩變化情況加入）。

3 現場試驗

3.1 技術措施

施工工藝方面：控制合理的鉆壓和轉速。當鉆遇非均質的堅硬地層或井眼軌跡發生大幅度變化時，要適當降低轉速，從而避免憋跳鉆現象的發生；鉆進過程中精細控制，平穩送鉆，減小鉆壓和扭矩的波動，鉆遇易發生憋跳鉆的地層時，提前在鉆具組合中增加減震器。

鉆井液方面：根據地層情況優化鉆井液流變性使鉆井液具有更好的動塑比來攜帶巖屑；根據實際情況調整泵排量減少鉆井液對井壁的沖刷；提高鉆井液的潤滑性來降低鉆具與井壁之間的摩擦；加強固控設備的管理和使用，降低鉆井液的固相含量，從而減少因鉆井液含砂量大造成的井下儀器損壞。

3.2 現場應用情況

優化后的鉆井液體系在吉林乾安區塊進行了現場試驗，試驗過程中未發生卡鉆、坍塌、地層漏失等井下復雜情況。取得了良好的現場試驗效果。鉆井液現場性能見表5。從表5中可以看出，該體系具有良好的潤滑性、抑制性和流變性。

表5 鉆井液現場性能表

試驗過程中造斜段和水平段返砂良好，振動篩處觀察到的巖屑成型性好，易于被振動篩篩落，全程未發生糊篩、跑漿等情況。在二開和三開施工過程中，通過合理復配降濾失劑和封堵劑，有效降低了失水、提高了體系的封堵防榻能力，全程未發生剝落掉塊等現象，說明該體系具有良好的井壁穩定效果。通過使用優選的潤滑劑，全井沒有卡阻現象發生，扭矩和摩阻均顯著低于以往施工數據，后期套管下入順利，固井質量為優。

4 結論

（1）吉林乾安區塊地質條件相對復雜，具有地層巖石硬度大，部分地層泥頁巖發育，儲層薄且深度變化大等施工難點。

（2）通過優選流型調節劑、封堵防塌劑和潤滑劑進一步提高了鉆井液體系的各項性能。

（3）優化后的鉆井液體系具有良好的潤滑性、抑制性和流變性，在現場試驗過程中取得了良好的效果，滿足了乾安區塊的水平井鉆井需求。