江汉油田侧钻井钻井液技术难点分析

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1、江汉油田侧钻井钻井液技术难点分析黄尚德（江汉石油管理局钻井二公司）摘要本文着重分析了江汉油田侧钻井与原井眼或直井在井眼稳定、井眼净化、井眼润滑、储层保护等方面相比较存在的突出技术难点，阐述了在钻井液方面的技术对策，这些技术措施的落实对江汉油田侧钻井的成功钻探具有十分重要的意义。关键词江汉油田侧钻井大移井水平井钻井液江汉油田随着勘探力度的不断加大，定向井、大斜度井、水平井、侧钻井等呈逐年增加之势，有些井因设计的靶区小、油气藏厚度越薄或因钻遇断层以及其它的原因等导致勘探目的落空而不得不填井重新侧钻或反复侧钻。这里所讨论的侧钻井包括常规侧钻井、大位移侧钻井和侧钻水平井三类。由于侧钻井是在

2、原井眼的基础上进行的钻井工程，往往因钻井周期长、侧钻点浅、裸眼井段长、钻井液受水泥浆污染严重等原因给钻井液带来许多方面的困难与挑战。概括来说，主要存在井眼稳定、井眼净化、井眼润滑及储层保护等四个方面的难题。综合分析这类井钻井液技术的难点并制定相应的钻井液技术对策是解决侧钻井钻井液问题的关键。一、井眼稳定难点及对策侧钻井壁稳定是钻井工程中最常见的井下复杂情况之一。发生井壁不稳定的原因可归纳为力学因素与物理化学因素，但最终均归结为井壁岩石所受的应力超过其自身强度造成岩石发生剪切破坏。对侧钻井来说，随着井斜角和方位角的变化、钻井周期的延长、钻井液性能的波动等因素的影响，井眼稳定受到较原井

3、眼井壁稳定更大的挑战，必须须制定切实可行的钻井液井眼稳定措施才能确保钻井的安全。1、井眼稳定难点1）井斜角和方位角对井壁稳定的影响井壁岩石所受的地应力由两部分组成：重力与构造应力。当地层没有受构造运动作用，其水平地应力是均匀的；而当地层受强烈构造运动作用，水平地应力呈现不均匀性，其大小与上覆压力之间的关系发生变化，引起坍塌压力与破裂压力的变化。水平井钻井过程中，其井斜角和方位角均会随所钻深度而发生变化，而井斜角和方位角对坍塌压力和破裂压力的影响又与井壁岩石所受的上覆压力所产生的垂直应力（σv）、最大水平地应力（σH）、最小水平地应力（σh)的大小及相互关系有关，即σv＞σH＝σh、

4、σv＞σH＞σh、σH＞σv＞σh、σH＞σh＞σv等四种不同的情形，此外，还与地层是否存在弱面有关。原井眼的井身剖面设计可以充分考虑构造运动、断层类型（正断层、平推断层、逆断层）、地层弱面等的影响，但侧钻井时，因定向井方位的变化，井身剖面设计优化受到限制。钻进过程中，往往会出现随着井斜角增加，地层坍塌压力增加而地层破裂压力减小的井壁稳定最为困难的局面。或者出现原井眼很稳定而侧钻井井壁极不稳定的被动现象。2）钻井周期长导致井眼失稳钻井过程中，在钻井液与地层孔隙压力之间的压差、化学势差、地层毛细管力等力的驱动下，钻井液滤液进入地层，引起地层中的粘土矿物发生水化膨胀，形成水化应力，改变

5、了井眼周围地层的孔隙压力与应力分布，引起岩石强度的降低，导致地层坍塌压力的增高，加剧了地层的坍塌趋势；此外，由于地层中所含的各种粘土矿物的水化膨胀特性不同，蒙皂石〉伊蒙间层〉伊利石〉高岭石〉绿泥石，因而当钻井液滤液进入地层后，地层中所含的各种粘土矿物颗粒所产生的水化应力不同，如钻井液滤液的抑制性能较差，则颗粒之间所形成的应力差值就有可能大于颗粒之间的联结力，使岩石产生裂纹，造成更多的钻井液滤液进入地层，引起井塌。侧钻井往往会因钻井周期长，钻井液滤侵入地层的数量多而引起对坍塌地层的物理化学作用加剧，从而导致井眼出现坍塌。3）裸眼段长导致井眼失稳江汉油田的广华寺组、荆河镇组、荆沙组等地

6、层极易垮塌，因经济方面的原因，在一般的定向井井身结构设计中，几乎不考虑采用套管封隔的方式进行封固或者未完全封固，因而存在较大的井眼失稳隐患，这些隐患极有可能在长周期的侧钻井中集中显现。4）钻井液性能波动引起井眼失稳（1）侧钻方案的“延迟效应”易引起钻井液性能的波动，从而导致井壁的不稳定。这里所说的“延迟效应”是指绝大多数侧钻井均是在完井电测后经过一系列、长时间的反复讨论研究后出炉的。期间现场钻井液的数量大多因地层的正常消耗殆尽，但可以满足正常的下套管、固井完井作业，但若满足侧钻需求则需要大量补充，在此情况下，钻井液的整体性能极易出现大幅波动。（2）侧钻井水泥浆污染引起井眼失稳侧钻井

7、一般是在原井眼的基础上选择定向侧钻点，通过注水泥浆填井、探塞、试承压、扫塞、定向侧钻而进行的一项钻井工程。由于进行了水泥浆填井与扫塞等作业，因而钻井液极易受到水泥浆或水泥石的污染，需要钻井液具有极强的抗水泥浆污染的能力。另外，水泥浆在凝固前，因其自身的高失水特性也会对井壁的稳定性产生重大的影响，该种影响的井段通常会达到几十米，甚至上百米。2、技术对策基于上述分析，侧钻的井眼稳定难度会较之原井眼的井壁稳定难度大幅度增大，侧钻时需要综合考虑制定出相应的井眼稳定技术措施。1