高性能水基鉆井液在水平井中的應用探討

李明

摘 要：隨著水平井鉆井技術的不斷發展，水平位移越來越長，因此在水平井施工中如何保證鉆井施工安全是關鍵，因此也就需要鉆井液具有良好的性能，為此在水平井施工中應用了高性能水基鉆井液體系。在確定該鉆井液體系配方的基礎上，對施工中不同階段的鉆井液處理情況進行了詳細介紹，保證了施工安全。

關鍵詞：高性能；鉆井液體系；水平井；現場應用

在水平井施工中鉆井液必須解決井眼凈化、井壁穩定、潤滑防卡、保護油氣層等技術難題。油基鉆井液可以很好地解決上述水平井施工的問題，但是油基鉆井液具有配比成本高、對環境污染大、后期鉆屑處理困難等缺點，因此急需研制一種新型高性能水基鉆井液（胺基鉆井液）體系來替代油基鉆井液，以此來降低鉆井施工的綜合成本、保護環境，實現可持續發展。

1 高性能水基鉆井液配方的確定

以抑制劑聚胺、包被劑聚合物FA367、降慮失劑PAC-LV為實驗因素進行三因素正交實驗，以此來確定各種處理劑的合理加量；以表觀粘度和API最低失水量為主要目標來對鉆井液體系進行極差分析，最終形成了高性能水基鉆井液體系的基礎配方：3-5%膨潤土+0.35%純堿+0.05%氫氧化鉀+0.4-0.7%聚胺+0.3-0.5%包被劑FA367+1.5-2.5%降慮失劑PAC-LV+2%石墨+5%潤滑劑+適量消泡劑。

2 現場應用

以我公司施工的某口井為例，分不同開次對鉆井液處理情況進行分析與描述。

2.1 一開鉆井液技術

開鉆前用電阻率10Ω·m以上的清水60m3加膨潤土3000kg、純堿240kg，預水化24h后，按配方依次加入復合抑制劑、HX-D、HA、NPAN、SAKH、DYFT-1，將鉆井液粘度調整到設計要求，才進行開鉆。完鉆后及時進行通井作業，保證了表層大套管的順利下入。

2.2 二開（三開）直井段鉆井液技術

本井從二開開始應用高性能水基鉆井液，在上部井段存在大段泥巖，泥巖造漿能力強，并且泥巖水化膨脹，因此控制地層造漿，保證井壁穩定是該段施工的重點。因此在該段施工中加入0.2%的有機胺溶液提高鉆井液的抑制能力，防止坍塌，同時使用離心機控制鉆井液中的膨潤土含量，由于二開初期地層比較軟，鉆井速度非常快，因此需要補充大量的水和膠液來維護鉆井液的總體性能，為后期的施工做好準備。在下部地層成巖性逐漸增強，造漿能力減弱，但是依然存在有大段的黑色泥巖和灰色泥巖，因此一定要控制好鉆井液的濾失量，所以加入0.5%降濾失劑PAC-LV、0.7%聚合醇鋁和1%包被劑FA367，保證井壁的穩定性和井眼清潔的效果。鉆井液性能為：密度1.15-1.20g/cm3，漏斗粘度：50-70s，PV：9-13MPa.s，YP：4-9Pa，FL：3.5mL，初切：2.5-5.5Pa，終切：11-15Pa。

2.3 三開造斜段鉆井液技術

造斜段施工主要是在N組地層，這一段鉆井液處理工藝的重點是保證鉆井液的潤滑性和攜砂能力，在井斜角45°以前，一次行加入固體潤滑劑石墨0.5t，保證液體潤滑劑SR-1的加量在2%左右，提高鉆井液的潤滑性，當井斜角超過45°后，逐漸向鉆井液中補充液體潤滑劑，使液體潤滑劑在入靶前達到3%左右，保證造斜段施工的順利進行。

2.4 水平段鉆井液技術

水平段施工中逐漸調整各種處理劑的加量，保證鉆井液中各項處理劑加量，鉆井液配方為：4%膨潤土+0.4%純堿+0.05%氫氧化鉀+0.6%聚胺SDJA+1-2%抑制劑聚合醇鋁+0.5%包被劑FA367+2.5%降濾失劑PAC-LV+2%石墨+5%液體潤滑劑SR-1+適量消泡劑。通過地面四級固控設備循環調整鉆井液的性能和流變性，清除上一井段施工鉆井液中殘存的有害固相含量，使鉆井液的各項性能指標達到鉆井工程設計要求。在水平段鉆井施工過程中根據鉆井速度和鉆井液中各種處理劑的消耗情況，以及鉆井液的性能指標，隨時補充各種處理劑的用量，確保其鉆井液整體性能優良，具有良好的流變性和潤滑性，同時適當提高鉆井液的粘度和屈服值，保證鉆井液具有良好地攜帶和懸浮巖屑的能力。該井段施工的鉆井液性能指標為：密度：1.10-1.15g/cm3，漏斗粘度55s-75s，PV13-18MPa.s，YP：5-9Pa，FL：2.8mL，初切：3-5Pa，終切：12-17Pa，Kf：0.05，施工中根據井下摩阻和實際測量的扭矩情況，以及振動篩返砂情況，及時進行短起下鉆，破壞巖屑床，保證井下的安全。

3 結束語

鉆井液被稱為鉆井的血液，特別是在水平井鉆井施工中，鉆井液除了要有直井的所有功用以外，還需要鉆井液具有良好的潤滑性，這樣才能保證在定向鉆進中不發生粘吸卡鉆，才能保證鉆井施工安全。

參考文獻：

[1]孔德虎.泥頁巖水化對井壁穩定的影響規律研究[D].大慶：東北石油大學，2010.

[2]楊龍波.有機胺鉆井液的研究與應用[D].東營：中國石油大學，2010.

[3]侯杰，劉永貴，李海.高性能水基鉆井液在大慶油田致密油藏水平井中的應用[J].石油鉆探技術，2015，43（4）：59-65.

[4]張增福，陸平，馬世清，等.小陽離子-聚合醇鉆井液技術研究及應用[J].鉆井液與完井液，2005，22（2）：47-49.

[5]梁為，陳志學，孫夢慈，等.青西地區復雜深井鉆井液技術研究與應用[J].鉆井液與完井液，2006，23（3）：47-50.