3长庆油田吴起区块水平井钻井液工艺技术

长庆油田吴起区块水平井钻井液工艺技术

胡祖彪、骆胜伟、何恩之、简章臣 <长庆石油勘探局钻井总公司）

摘要：针对长庆油田吴起区块水平井钻井施工过程中易发生井壁坍塌、粘吸卡钻，井漏等复杂情况的现状，分段选用适合的钻井液体系。上部井段采用强抑制无固相聚合物钻井液体系，以获得最大的机械钻速。斜井段和水平段采用低固相强润滑聚合物钻井液体系，既有利于油层的保护，也有利于斜井段和水平段安全快速钻井的要求。

关键词：水平井吴起区块井眼稳定润滑油层保护

前言

与常规定向井相比，水平井具有明显的优势：单井产量高，可钻穿多个层位的油层，采收率高，开采时间长，综合效益高。所以，对于低产低渗透油层，水平井钻井具有极大的意义和价值。近年来，在长庆油田水平井钻井数量迅速增加，特别是在吴起区块的广泛分布，为“三低”油藏的高效开发提供了更为有利的技术手段，经过不断的摸索和实践，对吴起区块的水平井钻井液工艺技术，取得了一些成果和经验。

1.地质简况

长庆油田吴起区块油藏主要是三叠系延长组的细粒砂岩。该区块水平井钻遇的地层有第四系黄土层；白垩系志丹统；侏罗系安定组，直罗组，延安组和富县组；三叠系延长组。第四系黄土层胶结松散，欠压实，容易发生井漏。志丹统洛河组孔隙度大，渗透率高，而且某些地带还存在垂直和水平的裂缝，容易发生渗透性漏失和失返性恶性漏失。直罗组中上部100M左右地层含有大量伊利石和伊蒙混晶层，直罗组岩性为上部棕红，灰绿色泥岩夹细砂岩，地层稳定性差，容易坍塌，导致井径扩大。延安组上部为黑色泥岩为主，夹粉砂岩和煤层，容易坍塌，下部地层稳定，富县组易塌且易漏，延长组砂岩中粘土含量丰富，极易吸水膨胀，造成缩径，但地层比较稳定。

2.难点分析

2.1钻井液要求低密度

延安组和延长组高岭土含量丰富，地层造浆能力强，而油层砂岩可钻性

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强，钻时快，钻屑浓度大，同时PDC钻头破岩机理与牙轮钻头破岩机理的不同：岩屑细小，泥质更易分散，更为细小的岩屑由于药品加量不足难于包被，劣质泥质在地面沉砂池无法沉淀下来，造成钻井液混浊，故钻井液密度上升也比较快，而水平段钻进过程中要求钻井液密度控制在较低值，具有一定的困难。因此，要求钻井液有良好的抑制性，以控制钻屑分散，维持较低的密度。同时，充分使用好固控设备，尽量清除钻井液中的有害固相。

2.2直罗组和富县组井壁易失稳

直罗组中上部100M左右地层含有大量伊利石和伊蒙混晶层，由于伊蒙混晶层的不均衡水化，使得地层稳定性差，容易坍塌。富县组为杂色泥岩夹灰白色粗砂岩，泥岩吸水分散性强，易发生井壁垮塌，无论是直罗组还是富县组，井壁坍塌掉块易引起钻进过程中蹩钻，垮塌形成的“大肚子”井眼，非常不利于携砂、中途电测，不规则井眼对水平井段的携带岩屑也会带来十分不利的影响。因此直罗，富县段防塌控制的好坏是直接影响到水平井能否安全施工的重要因素。

2.3摩阻控制

由于有比较长一段井段井斜角从45°增加到86°以上，水平段的长度一般长300-600m，在大井斜角斜井段和水平段，钻具与井壁的接触面积大，滑动钻进的阻力也大，而且随着钻井液密度的上升，容易发生粘吸卡钻。因此，要求钻井液具有良好的润滑防卡能力。摩阻的控制能否达到要求也是一口水平井能否安全顺利完钻的关键。

2.4钻井液携砂能力和井眼清洁

由于斜井段和水平段比较长，几百M的钻具紧贴在下井壁，如果钻井液没有较强的携砂能力，那么很容易形成岩屑床，对钻具形成嵌埋，造成井下复杂。所以斜井段和水平段的钻井液必须有较强的携带岩屑能力，防止岩屑床的形成。

2.5中途对比电测

中途对比电测时，井斜角一般会达到45°左右，测井仪器靠自身所受重力

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前进，在下部时基本是躺在下井壁上往下走，如果井壁润滑性不够好，就会造成遇阻。所以中途对比电测时的泥浆要能够同时满足携带钻屑和润滑井壁的要求。

2.6油层保护

由于长达几百M的水平段全部在油层中钻进，而后期钻井液密度容易上升到比较大的值。打开油层到完井一般有几天的时间，因此油层浸泡的时间也比较长。所以水平段钻井液密度的控制和失水量的控制均要考虑到对油层的保护，密度和失水尽量控制在较小的值。同时，完井液的配制也要做到低污染和低损害，从而最大可能地保护油层。

3.分段钻井液设计

针对吴起区块水平井钻井施工中钻井液工艺面临的技术难点，在以往钻井实践经验的基础上，分井段选用适合的钻井液体系，既有针对性，又可大量节省钻井的成本。

3.1表层

第四系黄土层胶结松散，欠压实，容易发生井漏，一开时应采用细分散钻井液＋堵漏剂钻进，钻至设计井深提高粘度，选择性加入SM-1、CMC、白土等，清洗井底，确保表套顺利下入井底。

3.2二开至造斜点

该井段钻进地层为白垩系华池组，洛河组，安定组，直罗组，延安组，富县组，由于该井段设计为不下技术套管，根据地层特性，钻井液设计为无固相聚合物钻井液体系，尽可能提高钻速为下部井段的固相控制打好基础。

二开后至直罗组前，采用清水聚合物快速钻井液钻进，加入0.05%-0.1%絮凝剂PAM或PHP，使钻屑快速絮凝沉降，确保这一井段较快的机械钻速。提高液相粘度以防止洛河段渗漏。在加入强抑制性和保护井壁的CMP，BLA-MV和FSJ-4，完成进入直罗前的防塌预处理，使漏斗粘度达到32~35s，确保足够的聚合物含量以取得该段较规则的井径，为下部携砂提供井眼条件。直罗前的

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处理配方及性能如表1：

表1：直罗前的处理配方及性能 配方 PAM：0.1~0.3% CMP：0.1~0.3% BLA-MV：0.1~0.3% FSJ-4：0.1~0.3% 性能 ρ：1.01~1.03g/cm3 FV：32~35s PV：5-8mP.s YP：2~5Pa pH：7 3.3斜井段及中途电测

斜井段钻井液体系采用低固相聚合物钻井液体系，此段井斜将逐步达到水平，钻井液的润滑性和携砂能力十分重要，特别是在造斜钻进过程中，排量受到限制，因此要求钻井液具有良好的携砂能力。由于禁止混油，所以使用的为无荧光液体润滑剂RSD-3。同时，适当的提高粘度和切力并保证较好的流动性。斜井段体系基本也是中途电测的钻井液，所以保持性能的稳定对于中途电测是很有利的。配方及性能见表2，根据所测的泥饼摩擦系数，加入润滑剂RSD-3确保泥饼摩擦系数小于0.1。

表2：斜井段钻井液配方及性能 配方 膨润土：3~4% SM-1：0.1~0.3% FT-342：0.3~0.5% HMS-1：0.3~0.5% CMC：0.1~0.2% NaOH：0.05~0.15% RSD-3：0.5%~0.8% 性能 Ρ：1.03~1.06g/cm3 Fv：40~60s Pv：8~16mP.s YP：2~8Pa APIFL：≤8.0mL Kf：＜0.1 Sc：≤0.3% pH：8.0~9.0 3.4水平段。

水平段采用低固相低失水低密度钻井液体系。在斜井段钻井液的基础上，加入助剂适当提高体系的粘度和切力，逐步改造为水平段钻井液，同时充分使

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