冀东油田水平井钻井液技术

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1、冀东油田水平井钻井液技术邓增库左洪国夏景刚杨文权赵增春蒋平（华北石油管理局第三钻井工程公司河北河间）摘要依据水平井钻井的要求和冀东油田的地层特点，采用强包被、强抑制、强封堵的技术思路，上部地层用聚合物钻井液体系，定向井段和水平井段用聚磺硅氟乳化原油钻井液体系，使钻井液具有较强的防塌能力、良好的清洁井眼能力和润滑防卡能力，解决了上部地层和水平段砂岩储层的井塌以及大斜度井段、水平井段的携砂、润滑性问题以及疏松砂层的油层保护问题，22口井的实践表明该体系能够满足冀东油田垂深3000米以内水平井钻井的需要。关键词：水平井聚磺硅氟钻井液性能优良的钻井液是水平井井下安全的重要保证，甚至会成为施工成

2、败的关键因素。为满足水平井钻井的要求，2003年下半年对水平井钻井液技术进行了调研，结合冀东油田的地层特点，从抑制防塌能力、流变性、润滑性、油层保护等方面进行室内评价，优选出聚磺硅氟乳化原油钻井液配方，2003年10月首次在G36-P4井进行试验，获得成功，随着水平井技术的开展，水平井钻井液技术不断得到完善，22口水平井的实践表明：该体系具备较强的防塌能力、良好的流变性和润滑性，油层保护效果好，满足了冀东油田垂深3000米以内水平井钻井的需要。一、冀东油田水平井施工技术难点分析1、井壁稳定造成井壁失稳的因素如下：馆陶组下部有不同厚度的玄武岩地层，胶结物少，地层破碎，表现为大块塌落；东营

3、组泥页岩地层易吸水造成不均质剥落坍塌；储层砂岩胶结差，返出岩屑类似流沙，储层砂岩裸露段长达几百米，上井壁失去垂向支撑使坍塌趋势加剧。同时，水平井前端钻具与井口钻具运动方向成900角，钻具与井壁的摩檫力进一步增大，更加剧了井壁的不稳定性。2、井眼清洁影响井眼清洁的因素有：着陆前往往多次调整井斜、方位，井眼轨迹差，给携砂带来困难；水平段处于砂岩产层，钻速快，钻时为0.8-2分钟/米，钻井液中岩屑浓度大；一般水平井段的井径比常规井径大，同时钻具不能居中，在重力作用下，岩屑运移过程中产生沉降，在钻具周边淤积。如果钻井液的携砂能力不好，或工程措施不当，极易形成岩屑床，造成卡钻。3、润滑防卡由于油

4、层埋深较浅，井眼轨迹半径较小，造斜率有时达30°/100米以上，大斜度井段地层较软，地层与钻具的接触面大，固相润滑作用较小，主要依赖液相润滑，增加了润滑防卡难度。4、油层保护冀东油田水平井油层保护的难点是：储层多为高孔高渗型，易受到固相和液相损害；储层砂岩胶结很差，易发生井漏，从而污染油层；油层水平井段一般较长，薄油层钻进中地质方面往往多次调整施工方案，延长了施工周期，加重了油层污染。二、钻井液方案的制定根据技术难点的分析，通过室内试验优选出满足冀东油田浅层水平井和中深水平井施工要求的聚磺硅氟乳化原油钻井液体系。其配方为：膨润土浆（40~45g/l）+0.3~0.4%PMHA（或KPA

5、M）+0.5~1.0%NPAN+1.0~1.5%JGYJ+1.0~2.0%JGWJ+0.5~1.0%GXJ+1.0~2.0%GT-98+1.0~1.5%KJ-1+1.0~2.0%QSAM-K+1.0~2.0%YL-1+0.1~0.3%MMH+8~10%原油+0.1%乳化剂%+1.5~2.0%液体润滑剂+石墨类润滑剂+8~10%油层保护剂。聚磺硅氟乳化原油钻井液体系的室内评价数据列入表1。表1聚磺硅氟乳化原油钻井液室内评价数据表PV(mPa.s)YP（Pa）APL-FL（ml）HPHT-FL（120oC,ml）泥页岩滚动回收率（%）页岩膨胀率（%）渗透率恢复值（%）189.52.89.5

6、9235%88%体系中的PMHA（或KPAM）与JGYJ配合使用能进一步提高抑制泥页岩水化分散的能力；GT-98、KJ-1与NPAN三者复配使用可使HTHP失水（120oC）降至10ml以下，显著改善了泥饼质量；QSAM-K、YL-1与JGWJ复配使用可显著提高钻井液的封堵能力，通过以上三方面的作用使防塌能力得到提高。体系中的MMH，用以改善钻井液的悬浮和携带能力，必要时也可加入少量的生物聚合物。为最大限度地提高泥饼润滑性，采用原油、普通液体润滑剂、极压润滑剂和石墨类润滑剂多种润滑剂组成的复合润滑方案。根据储层孔隙的最大贡献率原理和广谱暂堵技术原理及地质提供的单井储层孔隙度的分布资料，

7、添加不同粒径的超细碳酸钙和与油层温度相匹配的软化点的沥青类材料对油层孔隙进行快速封堵，避免液相和固相对油层的损害。一般使用4种不同粒径的超细碳酸钙及一种低软化点沥青复配做为油层保护剂，每一口井都有不同的配比，油层保护剂的加量为8~10%。三、钻井液的配置和维护处理（一）上部直井段钻井夜维护处理1、在MBT为20~25g/l的膨润土浆中加入0.3~0.4%PMHA和0.5~1.0%NPAN后开钻，钻进中用PMHA、NPAN维护，保持钻井液的低粘度