营13区块浅层水平井钻井液技术

邱春阳，王 俊，王宝田，吴晓文，司贤群

(胜利石油管理局钻井泥浆公司，山东东营257064)

营13区块位于济阳坳陷东营凹陷中央隆起带中段的东营穹隆背斜构造内，主力含油层系东一段、东二段和东三段，埋深约为1400m.一般采用二开制水平井方式钻进，施工中依次钻遇平原组、明化镇组、馆陶组和东营组，一开钻进约350m，二开在1150m开始造斜，钻进至井深约1800m完钻，井底水平位移大约500m，水平段长约250m.该区块开发前期，使用常规聚合物钻井液体系钻进，施工中起下钻遇阻及电测遇卡情况时有发生，且井径扩大率达到15%以上，严重制约了该区块的开发进程.优选强抑制润滑钻井液，配合现场钻井液维护处理工艺，为营13区块安全及高效钻井提供了有力的技术保障.

1 钻井液技术难点

(1)馆陶组井段长达800m，泥岩中蒙脱石含量高，极易水化膨胀，钻井液受到粘土污染，流变性难以控制，岩屑极易粘附在井壁上，形成厚泥饼，造成起下钻遇阻.

(2)地层压实性差，定向过程中井眼轨迹很难控制，往往在增斜的同时强扭方位，井眼轨迹在空间三维立体上变化，多次起下钻过程中形成键槽，起下钻及电测遇阻情况时有发生.

(3)井眼大钻时快，钻井液环空返速低，钻屑不能及时清除，极易形成岩屑床，导致卡钻事故的发生［1］.

(4)定向过程中钻具紧贴下井壁上运行，钻具和井壁接触面积大，摩阻和扭矩大;岩屑床的形成导致摩阻和扭矩进一步增大，润滑防卡难度大.

2 钻井液体系的研究

2.1 润滑剂的优选

配制6%膨润土浆，分别加入现场中常用的润滑剂，使用滑块摩阻系数实验对润滑剂进行了优选，实验结果见表1中所示.

表1 润滑剂优选实验Tab.1 Lubricant selection experiment

从表1中实验结果看，原油配合乳化剂使用后，体系中的摩阻系数最低，因此现场中使用原油作为润滑剂.

2.2 抑制剂的优选

通过页岩膨胀实验，使用馆陶组泥岩岩屑做岩心，对现场中常用的抑制剂进行了优选，配制6%膨润土浆，分别加入各种抑制剂，实验结果见表2中所示.

表2 抑制剂优选实验Tab.2 Inhibitor selection experiment

从实验中可以看出，有机胺抑制性最强，其次是聚合醇抑制剂，因为聚合醇具有润滑防塌作用，因此选择有机胺和聚合醇作为体系的抑制剂.

3 钻井液体系配方确定和性能评价

3.1 钻井液体系配方确定

通过处理剂优选实验，结合近几年国内水平井钻井液使用情况［2-5］，优选了强抑制润滑钻井液体系，基本配方为:

(4% ～6%)膨润土+(0.4% ～0.8%)聚丙烯酸钾 KPAM+(0.2～0.5%)生物聚合物XC+(2% ～3%)铵盐+(2% ～3%)无荧光防塌剂PA-1+(2% ～4%)胶乳沥青+(2% ～3%)超细碳酸钙+(2% ～4%)聚合醇+(0.5% ～1.5%)有机胺+(6% ～8%)原油+0.5%SP-80

钻井液体系常规性能如下表3中所示.从表3中实验结果看，钻井液体系流变性好，润滑性及悬浮携带能力强，能够满足钻井施工的需求.

表3 钻井液体系常规性能Tab.3 The general properties of drilling fluid system

3.2 钻井液体系抗污染性能评价

将钻井液加重到1.20g/cm3，分别加入4%、7%和10%过100目筛岩屑，70℃下恒温16h，测其流变性，实验结果见4中所示.

表4 抗岩屑污染性能评价Tab.4 Evaluation of anti detritus pollution performance

从表4中可以看出，加入10%岩屑后，钻井液体系的流变性依然良好，说明体系抗岩屑污染能力强.

4 钻井液维护处理工艺

(1)配制5%膨润土浆，水化24h，按照配方加入各种处理剂，性能稳定后开钻.

(2)钻进中均匀加入0.5% ～1.0%的聚合物胶液，使聚合物能有效包被钻屑，防止岩屑分散.

(3)上部地层控制漏斗粘度在50s左右，发挥钻头水马力，适当冲刷井壁，提高钻速.下部地层控制漏斗粘度在60s左右，提高钻井液的悬浮携带能力.

(4)钻进中逐渐加入铵盐和低荧光防塌剂PA-1控制中压滤失量在6mL左右，造斜点前中压滤失量控制在4mL以内，防止地层吸水膨胀.

(5)钻进至500m时一次性加入1%有机胺和2%聚合醇抑制剂，提高钻井液体系的抑制性.

(6)钻进至700m时加入2%胶乳沥青和2%超细碳酸钙，使钻井液体系能够形成良好的泥饼，降低滤液向地层的渗透.

(7)造斜点前加入4%原油、2%聚合醇润滑剂和0.5%乳化剂SP-80，提高钻井液体系的润滑性.造斜后逐步补充原油，至水平段时原油含量达到8%以上，降低钻进过程中的摩阻和扭矩.

(8)工程上每钻进200m～400m短程起下钻一次，刮掉粘附在井壁上的虚厚泥饼和岩屑;下钻到底后，用生物聚合物XC配制20m3漏斗粘度在120s以上的稠浆泵入井中，清洗井眼.

(9)钻完进尺后，充分循环，配制30m3漏斗粘度在130s稠浆泵入井中，净化井眼，待振动筛无岩屑返出后，用2%塑料小球配制30m3封井液封井，保持电测下套管顺利进行.

5 应用效果

使用强抑制润滑钻井液体系在营13区块施工了8口水平井，钻进过程中井壁稳定，井下安全，无复杂事故发生.同以前使用聚合物钻井液施工的井相比，使用强抑制润滑钻井液体系施工后，钻井周期由原来的平均12.5d降低到9.4d，机械钻速由原来的 8.98m/h 提高到 10.23m/h，二开800m～井底井段平均井径扩大率由原来的16%降低到9.56%，应用效果明显.

6 认识和建议

(1)强抑制润滑钻井液体系抑制性强，能够抑制粘土矿物水化膨胀和分散;该体系润滑性能好，降低了钻井施工中产生的摩阻和扭矩，满足了营13区块水平井施工的要求.

(2)浅层水平井施工中必须控制钻井液的漏斗粘度，漏斗粘度太低则容易冲刷井壁，造成井径扩大.漏斗粘度太高则产生激动压力大，都不利于井壁的稳定.

(3)水平井的钻进，必须要有相应工程措施的配合，通过短起下钻及复合钻进措施清除岩屑床，净化井眼，防止复杂情况的发生.

［1］徐同台，洪培云，潘世奎.水平井钻井液与完井液［M］.北京:石油工业出版社，1999.

［2］张蔚.北布扎齐油田浅层小井眼短半径开窗侧钻水平井钻井液完井液技术［J］.新疆石油科技，2010，20(1):24-26.

［3］邓增库，左洪国，夏景刚，等.冀东油田水平井钻井液技术［J］.钻井液与完井液，2005，22(4):72-73.

［4］万绪新.水平井钻井液优化的几点思考.石油钻探技术，1999，27(2):28-29.

［5］刘艳，张琰.适用于大斜度井及水平井钻进的MEG钻井液研究［J］.地质与勘探，2005，41(1):93-96.