高密度油基鉆井液在長水平井中的應(yīng)用

唐文明

（江漢油田鉆井一公司泥漿公司，湖北 潛江 433123）

1　鉆井液難點(diǎn)

在長水平井鉆進(jìn)過程中，鉆井液技術(shù)存在以下難點(diǎn)：一是地層傾角變化較大，地層應(yīng)力系統(tǒng)復(fù)雜，存在高壓氣層，鉆井液密度需要由地層壓力來確定，具有不確定性，需要現(xiàn)場摸索；二是儲層巖性總體體現(xiàn)為低分散度、層理剝落趨勢，高密度油基鉆井液必須擁有非常強(qiáng)的封堵能力和化學(xué)抑制能力；三是地層坍塌壓力和地層破碎壓力較為接近，實(shí)鉆中密度窗口控制難度較大；四是水平段長、井身軌跡差，鉆井液工藝必須與鉆井工程措施密切配合；五是鄰井已壓裂，井壁穩(wěn)定性變差[1]。

2　高密度油基鉆井液配方優(yōu)選

2.1　鉆井液配方優(yōu)選

實(shí)驗(yàn)室優(yōu)選高密度油基鉆井液配方，優(yōu)選高密度主、輔乳化劑，降濾失劑和封堵劑。重點(diǎn)考慮了體系的穩(wěn)定性、抗溫性、封堵性和抑制能力，最終優(yōu)選出的配方如下：柴油+6%主乳化劑+4%輔乳化劑+3%氧化鈣+3%～5%有機(jī)土+5%降濾失劑+1%～3%封堵劑+26%～40%氯化鈣水溶液+重晶石。

2.2　穩(wěn)定性

高密度油基鉆井液乳化能力較強(qiáng)，體系穩(wěn)定，破乳電壓均在500 V以上，受溫度、固相的影響較小。同時(shí)，高溫高壓小于3 mL，濾液在靜置24 h后油水不分層。

2.3　抗溫性

高密度油基鉆井液的塑性黏度、動切力、靜切力等隨溫度的升高而減小，隨壓力的升高而增大。在相同溫度下，油基鉆井液的剪切速率讀值受處理劑的影響顯著。以密度2.0 g/cm3為基礎(chǔ)，進(jìn)行了抗溫性能測試，結(jié)果如表1所示。

表1　高密度油基鉆井液抗溫性能

選用適合高密度的乳化劑，可以使油基鉆井液體系中細(xì)小液滴之間的距離擴(kuò)大，從而減少其對表觀黏度的影響。

2.4　封堵性

目的層存在網(wǎng)狀破碎性地層，導(dǎo)致井壁失穩(wěn)。故要提高該井油基鉆井液防塌能力，必須提高其封堵性能。可塑性變形粒子和剛性封堵材料配比合理，封堵能力強(qiáng)，形成的封堵層承壓能力高[2]。

2.5　抑制能力

鉆進(jìn)過程中，機(jī)械振動摩擦鉆頭切削等作用使裂縫擴(kuò)展并延伸，造成井壁失穩(wěn)，次生裂縫加劇地層的坍塌。因此，油基鉆井液除具有超強(qiáng)的封堵能力以外，滲入地層的濾液還具有較強(qiáng)的化學(xué)抑制能力，以最大限度地保證井眼的穩(wěn)定性[3]。

3　現(xiàn)場應(yīng)用

3.1　JY108-4HF井

JY108-4HF井是中石化部署的一口開發(fā)井，井型為水平井，設(shè)計(jì)井深4 700 m。完鉆原則為鉆至B靶留足口袋完鉆。

3.1.1高密度油基鉆井液技術(shù)措施

一是針對三開高壓氣層，將密度提高到1.80 g/cm3，加重劑由以前的4.2 g/cm3重晶石粉改成4.3 g/cm3的重晶石粉，乳化劑改用適合高密度的乳化劑；三是高密度油基鉆井液轉(zhuǎn)漿時(shí)，及時(shí)將鉆井液性能調(diào)整，控制在二期鉆井液質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，滿足井下安全的需要；三是不能用柴油直接補(bǔ)充到鉆井液中，必須配成膠液的形式，細(xì)水長流補(bǔ)充泥漿量，防止鉆井液性能波動過大；四是加強(qiáng)固控設(shè)備的使用，利用離心機(jī)降低低密度固相含量，調(diào)整鉆井液的密度。

3.1.2井眼穩(wěn)定技術(shù)措施

一是確定合理的鉆井液密度。在施工中嚴(yán)格保持鉆井液密度，防止波動過大，引起井壁失穩(wěn)。二是強(qiáng)化封堵、防塌措施。

進(jìn)入定向、水平段后，封堵能力維護(hù)方法有：轉(zhuǎn)漿后，加入超細(xì)碳酸鈣；每鉆進(jìn)200 m，補(bǔ)充單封或隨鉆堵漏劑，加強(qiáng)封堵能力；瀝青類封堵劑含量一直維持在3%；加強(qiáng)泥漿性能監(jiān)控，高溫高壓濾失量小于4 mL。

3.1.3井眼凈化措施

鉆進(jìn)中，通過調(diào)整乳化劑用量，始終保持油基鉆井液塑性黏度和動切力在合理的范圍，同時(shí)重視低剪切速率下鉆井液流態(tài)維護(hù)，減緩巖屑沉降現(xiàn)象。

3.2　JY184-2HF井

3.2.1高密度油基鉆井液的防漏技術(shù)

一是鉆井液黏度控制在60～90 s，PV在40 MPa·s左右，YP在10 Pa以上，調(diào)整好鉆井液的流變性，確保鉆井液清潔井眼能力的同時(shí)盡可能降低循環(huán)壓耗；二是維護(hù)過程中油基高溫降濾失劑含量達(dá)到3%，同時(shí)結(jié)合FL-1、氧化瀝青等處理劑復(fù)配，提高泥餅質(zhì)量，控制HTHP濾失量＜3 mL，減少濾液進(jìn)入地層；三是與地質(zhì)結(jié)合好，根據(jù)鄰井實(shí)鉆資料，在進(jìn)入預(yù)測漏層前50 m加入2%～3%QWY、2%～3%納米封堵劑、3%～5%隨鉆堵漏劑、2%瀝青類封堵劑等提高油基鉆井液封堵微裂縫的能力；四是由于高密度油基鉆井液老漿含量高，結(jié)構(gòu)相對較強(qiáng)，因此每趟起下鉆要嚴(yán)格控制好起下速度，下鉆到底開泵前先轉(zhuǎn)動鉆具破壞泥漿結(jié)構(gòu)，先低排量（4～5 L/s）將泥漿泵開通后，排量再由小逐漸增大調(diào)至正常，避免操作過猛壓漏地層。

3.2.2高密度油基鉆井液維護(hù)方法

一是鉆井過程中，根據(jù)鉆遇地層的壓力系數(shù)高低，調(diào)整鉆井液密度；二是為保證鉆井液攜砂效果，減少流變性受溫度的影響，流變性控制采用增大有機(jī)土、氧化瀝青等親油膠體的含量，提高黏度和切力；三是增大基油加量，降低黏度和切力的措施；四是控制鉆井液高溫高壓濾失量不大于3 mL，減少濾液向地層滲透，當(dāng)濾失量增大時(shí)，根據(jù)濾失量大小補(bǔ)充適量的親油性膠體和封堵材料；五是用CaO控制鉆井液堿度值，使其維持在2.0～2.5范圍內(nèi)。

3.2.3三開井漏

JY184-2HF井，出現(xiàn)多次井漏和溢流，處于噴漏同存的狀態(tài)。漏速較大的井深是3 166 m和3 631 m，采取起鉆，配堵漏漿專堵。為保證壓穩(wěn)氣層，密度不能降低，維持在1.76～1.78 g/cm3，鉆完設(shè)計(jì)井深，保證電測期間的安全，將密度提高到1.86 g/cm3。

4　現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

采用高密度油基鉆井液達(dá)到了以下四個方面的效果。

4.1　高密度鉆井液流動性良好

高密度油基鉆井液較好地乳化了重晶石，通過油相的作用減小了固相顆粒高密度間的摩擦力，可以很好地降低鉆井液流動阻力，塑性黏度低。

4.2　高密度油基鉆井液抑制性強(qiáng)

對泥頁巖沒有水化作用，可以很好地保持井壁穩(wěn)定性，鉆遇泥巖、泥頁巖等地層，井徑規(guī)則，井下無復(fù)雜情況。JY108-4HF井水平段長1 577 m，鉆井過程無坍塌掉塊，平均井徑擴(kuò)大率為2.06%。

4.3　高密度油基鉆井液性能穩(wěn)定，易于維護(hù)處理

由于黏土在油基鉆井液中不分散，鉆井液的黏土容限高，鉆屑在井底被切削后可以較完整地?cái)y帶出地面，通過固控設(shè)備進(jìn)行清除，鉆井液不易受黏土污染。高溫條件下，重晶石無沉降，懸浮穩(wěn)定性好，性能穩(wěn)定。

4.4　長水平段摩阻低，潤滑性好

定向施工無托壓、黏附現(xiàn)象，工具面擺放正常。起下鉆順利，無遇阻現(xiàn)象。

5　結(jié)語

高密度鉆井液需要使用適合乳化高固相的主乳化劑和輔乳化劑，保證高密度油基鉆井液的穩(wěn)定性；三開地層，存在高壓氣層，鉆井液密度需要依據(jù)地層壓力來確定，既要壓穩(wěn)氣層，又不能壓漏地層；目的層組存在破碎性地層，易井漏，井垮，水平段穿層時(shí)，應(yīng)盡量避免進(jìn)入該地層。

三開水平段鉆進(jìn)時(shí)，使用高密度油基鉆井液，鉆井液密度不能波動過大，防止壓漏地層，特別是起鉆、壓水眼后，密度要混均勻才能鉆進(jìn)；從已完井的幾口井的井徑可以看出，都存在大肚子井眼，鉆完設(shè)計(jì)井深后，應(yīng)重視循環(huán)洗井工作，充分循環(huán)，振動篩無明顯鉆屑時(shí)，方能起鉆電測；高密度油基鉆井液，封堵能力必須強(qiáng)，避免壓漏地層，鉆進(jìn)中，及時(shí)加入納米封堵劑、超細(xì)碳酸鈣、瀝青類封堵劑，增強(qiáng)防漏能力。