蘇里格氣田老井側鉆水平井鉆井液技術探討

郭　康，王國慶，高　潔

川慶鉆探工程有限公司工程技術研究院低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，西安 710018

老井側鉆水平井是提高單井產量，挖潛低壓低產井剩余儲量、改善區塊開發效果的有效手段之一，可以有效利用原井的上部井眼和地面管網，大幅降低投資成本。蘇里格氣田隨著開發時間的延長，長停井、低產井比例逐年增加，氣田穩產難度加大，而側鉆技術作為下步穩產工藝主體技術方向，潛力巨大[1-3]。

1　實驗

1.1　原料和儀器

有機胺G301、有機鹽YJY-1、生物油潤滑劑G303、納米剛性封堵劑A、可變形微米級封堵劑B，均為工業級。

頁巖膨脹儀，型號150-80-1，美國OFITE公司；滲透性封堵儀，型號171-84-01，美國OFITE公司。

1.2　鉆井液技術難點分析

1)PDC鉆頭泥包：由于“雙石層”為不成巖的軟泥巖，易黏附于鉆頭表層造成鉆頭泥包；地層中泥頁巖雖成巖，但易水化分散，使井眼內泥質或固相含量增加，吸附于鉆頭表面造成鉆頭泥包[4]。在該井段需大量滑動也易造成泥包另一原因。

2)井壁穩定性及儲層保護：雙石層存在大段泥巖，易井塌形成大肚子井眼，造成劃眼困難；在斜井段和水平段鉆遇泥巖條件下，如何有效保護產層及保障裝有裸眼封隔器的完井管串安全、順利下入預定位置也是一大難題。

3)滑動鉆進托壓：斜井段和水平段滑動鉆進中，由于泥漿泵排量、鉆井液流變性能等造成攜砂不好，井壁上形成巖屑床；或由于鉆井液泥漿中劣質固相不能及時清除，導致泥漿黏切上升，形成粗糙泥餅，摩阻過大造成滑動鉆進托壓，鉆時慢，增斜率差。長時間滑動鉆進易造成黏卡等[5-6]。

1.3　強抑制高潤滑低傷害暫堵鉆井液技術研究與對策

要適應蘇里格氣田老井側鉆水平井，研究的鉆井液應具有較強的防塌能力、良好的潤滑性能及流變性能，既滿足斜井段安全快速鉆進的基本要求，也滿足水平段儲層保護的需要。

實驗中加入有機胺抑制劑和有機鹽以增強鉆井液防塌性，采用可變形微米級封堵劑和納米級剛性顆粒協同作用以增強對泥巖微裂縫的封堵性；采用天然改性淀粉控制失水，降低地層坍塌壓力，再輔助以提高鉆井液密度的力學措施實現井壁穩定和井控安全。優選環保型生物聚合物控制鉆井液流變性，實現井眼攜砂帶砂井眼凈化。通過降低有害固相、改善泥餅質量、混入生物油潤滑劑降低鉆具與井壁的摩擦阻力實現潤滑減阻，并在蘇里格氣田老井側鉆水平井成功地進行了現場試驗。

2　強抑制高潤滑低傷害暫堵鉆井液體系配方優選

2.1　抑制劑

室內優選出有機胺G301，黏土中Si─OH與有機胺G301中─O─、─OH、─NH等基團形成牢固的化學吸附， R─基團向外，形成疏水膜，減少水進入地層。另外，有機胺獨特的分子結構使其嵌在黏土層間，并將相鄰的黏土層束縛在一起，有效控制黏土的水化分散和膨脹；有機鹽可壓縮黏土顆粒表面的擴散雙電層，使水化膜變薄，ξ電位下降，降低黏土分散度，使鉆井液中黏土具有適度的分散狀態。這兩者協同抑制泥頁巖水化膨脹分散和地層造漿，從而達到穩定井壁的目的[7]。

在基漿基礎上，將有機胺G301和有機鹽YJY-1進行復配，考察其防塌抑制性，基漿組分：3.0%膨潤土+清水，結果見表1。

表1　鉆井液體系泥頁巖回收率試驗結果

AV為表觀黏度。

從表1看出，G301和YJY-1復配后，大幅提高了鉆井液體系的抑制泥頁巖分散性能。一次回收后的巖屑在清水中浸泡后，測得頁巖二次回收率高達84.8%，說明復配抑制劑能牢固吸附在井壁上，有效防止井壁失穩。

利用頁巖膨脹儀考察不同鉆井液對膨潤土巖心線性膨脹率的影響，結果見圖1。

圖1　鉆井液對巖心線性膨脹率的影響

從圖1看出，膨脹時間8 h時，膨潤土在強抑制高潤滑低傷害暫堵鉆井液中線性膨脹率為15.1%，在鉀鹽聚磺鉆井液中線性膨脹率達30.4%，在清水中線性膨脹率達57.45%。這表明G301和YJY-1復配后，能有效抑制泥頁巖的

水化膨脹和分散，減少對儲層的損害。

2.2　潤滑劑

在基漿中加入不同潤滑劑，評價其潤滑效果，結果見表2。

表2　不同潤滑劑的潤滑效果

FL為濾失量，PV為塑性黏度，YP為動切力，Kf為摩阻系數。

從表2看出，生物油潤滑劑G303的潤滑效果最好，選擇G303為主體潤滑劑。

考察生物油潤滑劑G303加量對Kf的影響，結果見圖2。

圖2　生物油潤滑劑G303加量對Kf的影響

從圖2看出，隨著生物油潤滑劑G303加量增加，鉆井液體系Kf降低，加量大于1.5%，Kf值可控制在0.052 4內，滿足現場施工要求。

3　強抑制高潤滑低傷害暫堵鉆井液性能評價

3.1　封堵性能

在大量實驗中篩選出納米剛性封堵劑A和可變形微米級封堵劑B，封堵劑A可有效封堵硬脆性泥頁巖納米級自身孔喉;同時其與封堵劑B復配使用時，能在井壁形成超低滲透內外泥餅，阻止壓力傳遞，控制鉆井液濾液進入地層，實現穩定井壁。在鉆井液基本組分中加入A/B復配封堵劑，采用滲透性封堵儀測試鉆井液在砂盤上高溫高壓濾失量，基本組分為：基漿+1.0%G301+6.0%YJY-1+1.5%G303，考察其封堵性能，結果見圖3。

圖3　強抑制高潤滑低傷害暫堵鉆井液的封堵性能

由圖3可知，加入A/B復配封堵劑后的鉆井液高溫高壓濾失量大大小于基漿的。濾失量曲線趨于平緩，表明此時鉆井液在砂盤上形成了致密封堵層，基本隔絕鉆井液對巖層的侵入。

3.2　儲層保護性能

針對盒8氣層，開展強抑制高潤滑低傷害暫堵鉆井液體系對儲層的巖心傷害評價，將加入封堵劑的鉆井液體系進行巖心傷害實驗，結果見表3。封堵劑具有較強的封堵性，封堵率均達99%以上，巖心切端面1 cm，測定巖心滲透率，巖心傷害率均小于15%，達到保護儲層的目的。

表3　鉆井液巖心傷害評價結果

4　強抑制高潤滑低傷害暫堵鉆井液體系現場應用

蘇XX井是蘇里格區塊氣井φ139.7 mm套管開窗側鉆水平井之一，強抑制高潤滑低傷害暫堵鉆井液體系在蘇XX井得到成功應用，現場試驗結果表明，該體系能有效解決“雙石層”的泥頁巖井壁失穩、儲層保護、高摩阻大扭矩、井眼凈化、攜砂懸砂等系列技術難題，取得良好的試驗效果。

4.1　井壁穩定，井下事故減少

該井在第一次側鉆時采用鉀鹽聚磺鉆井液體系進行鉆井，但在通井過程中由于井眼出現大量掉塊，無法通井到底，經多次倒換鉆具組合后仍無法通過，填井側鉆。決定轉換體系，采用強抑制高潤滑低傷害暫堵鉆井液體系進行第二次側鉆，在應用過程中，流變性良好，應用井段未出現大掉快，井眼清潔，起下鉆順暢。優良的鉆井液性能保證了通井，電測，下完井管柱等作業施工的順利。

4.2　潤滑減阻效果好

該體系現場潤滑減阻效果突出。該鉆井液體系始終保持優良的潤滑性能，鉆井施工中盡可能控制有害固相量，改善泥餅質量，根據摩阻、扭矩大小加入生物油潤滑劑，使之在井壁及鉆具表面形成抗壓潤滑膜，打鉆過程中滑塊摩阻系數維持在0.026 2～0.052 4之間，極壓潤滑系數在0.05～0.07間，通井后完井液潤滑性好，完井管柱斜井段下放摩阻2～4 t，水平段摩阻僅4 t，完井管柱順利下至井底預定位置。

4.3　儲層保護效果良好

強抑制高潤滑低傷害暫堵鉆井液封堵效果好，降低了鉆井液對儲層的侵入深度，減少對儲層的傷害。該井試氣放噴點火火焰長度6～7 m，無阻流量達300 000 m3/d以上，證明該井在鉆井、壓裂等環節對油層損害程度較低，達到了保護油氣層的目的。

5　結論

1)強抑制高潤滑低傷害暫堵鉆井液體系能夠適應蘇里格區塊氣井小井眼側鉆水平井的地質特點和水平井鉆井施工要求，施工中井下安全、井壁穩定，儲層保護效果好。

2)該技術為老井側鉆開發過程中的低成本開發和氣田穩產進行了有效探索，為長慶老井復產改造提供了技術支撐。

3)擴大該鉆井液體系的應用范圍，繼續加大該體系在小井眼側鉆井的應用，通過實踐進一步優化和改進鉆井液配方。

[1]雍富華,余麗彬,熊開俊,等.MEG鉆井液在吐哈油田小井眼側鉆井中的應用[J].鉆井液與完井液,2006,23(5):50-52.

[2]韋孝忠.淺談蘇里格氣田老井開窗側鉆水平井技術[J].鉆采工藝,2016,39(1):23-25.

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[7]羅剛,任坤峰,邢希金,等.小井眼提速鉆井液體系[J].鉆井液與完井液,2016,33(2):55-59.