探討鉆井液摩阻系數對測井施工的影響

彭寧，汪濤，宋競松，賈思航，何應生

中國石油華北油田公司技術監督檢驗處 （河北 任丘 062550）

測井是完鉆后在井眼中進行電、聲、核等測井方法來探測巖層的地球物理特性，用以研究地下地層孔滲性、構造等地質情況，發現和評價油氣層的手段。目前冀中地區所鉆井井深一般為2 500～6 500 m，井型為3段制和5段制的定向井，最大井斜可達60°，地層巖性為砂泥巖交互的碎屑巖。由于裸眼井段長達3 000 m，鉆遇地層分別是明化鎮組、館陶組、東營組、沙河街組和孔店組，存在多套地層壓力系統[1]，導致部分區塊在勘探開發過程中測井作業遇阻遇卡情況嚴重，其影響因素眾多，主要為井眼、鉆井液、儀器和人員素質等，主要探討冀中地區鉆井液摩阻系數對測井施工的影響。

1 測井遇阻卡情況

冀中地區是華北油田的一個重要勘探開發區塊，測井公司2018年共測井井次807次，其中開發井641次，探井166次（表1）。遇阻卡井次241次，其中開發井遇阻卡191次，占總井次29.80%，探井遇阻卡50次，占總井次30.12%。

華北油田為了經濟、高效地勘探開發地下油氣資源，保護生態環境，創造顯著的社會效益和經濟效益，同時避免地面和地下不利條件的限制，設計了不同類型的定向井以大幅提高油氣產量和降低鉆井成本，定向井設計比例高達95%。在定向井的測井過程中，受井斜和井眼不規則等因素的影響，測井儀器和電纜在井眼中會發生偏移，在下放和上提過程中電纜或儀器部分貼井壁運動，導致在測井施工過程中出現遇阻卡現象。對測井公司2018年遇阻卡情況進行分析，影響測井施工的因素主要有4項。人員素質的影響主要是儀器串選擇不合理、下放或上提速度不符合現場實際、測井操作違章等，所占比例僅占2%；儀器因素是儀器測速、儀器直徑、儀器故障等，一般儀器直徑粗遇阻卡概率大，2018年遇阻卡項目主要是核磁共振和放射性，所占比例僅占30%；井眼因素和鉆井液因素產生遇阻卡比例高達68%，主要是井眼地層巖性、井眼不規則、井斜角度、鉆井液性能等，如高家堡地區地層巖性含有膏鹽巖，遇阻卡井次占施工井次百分比為44%，其他地區僅為23%；現在井型多為定向井，井斜角度的大小直接影響測井施工，一般井斜度數與井遇阻卡概率成正比（圖1）。雖然井眼因素可引發遇阻卡現象，但鉆井液因素影響也不可忽視，鉆井液性能以及泥餅摩阻系數不合理都可能導致測井施工中發生遇阻卡。鉆井液摩阻系數的大小對測井施工會產生很大的影響，合理調整摩阻系數可以有效地減少測井中的遇阻卡現象。

表1 冀中地區2018年測井統計表

圖1 冀中地區遇阻卡井次與施工井次占比圖

2 摩阻系數分析

在鉆井過程中，當鉆頭鉆過滲透性地層時，由于鉆井液的液柱壓力大于地層孔隙壓力，在壓差作用下，鉆井液的液體便會滲入地層，在液體發生滲濾的同時，鉆井液中的固相顆粒會附著沉積在井壁上形成一層泥餅。由于井眼具有一定斜度，且軌跡不規則，存在大小不同的曲率，在測井過程中由于儀器和電纜自重，電纜會發生彈性形變產生側向力，使儀器和電纜部分貼井壁沿一定方向運動[2]。若電纜與井壁摩擦達到一定程度，很容易在井壁上勒出鍵槽，在上提和下放儀器時很容易造成測井遇阻卡，產生遇阻卡原因可能是魚雷或儀器馬籠頭比電纜直徑大、具有推靠臂的儀器（如密度、井徑和微電阻率掃描測井儀等）在井下沿貼井壁運動、儀器推靠臂失靈、由于設備原因或電纜絞車故障以致電纜和儀器在井內停留時間過長等[3]，所以鉆井液的潤滑性對測井施工影響很大，特別是在超深井和大斜度井時，儀器上提和下放阻力會大幅度提高，鉆井液的潤滑性能對減少測井中的遇阻卡現象，保證安全順利測井起著至關重要的作用。

鉆井液的摩阻系數是反映鉆井液潤滑性的一個重要參數，在測井施工中，摩阻系數是測井儀器和電纜表面與鉆井液之間的相互作用以及潤滑劑所起作用的綜合體現。如果鉆井液性能差，失水過大，鉆井液凈化效果不理想，有害固相含量偏高，就提高了鉆井液的摩阻系數。冀中地區測井遇阻卡現象可分為嚴重、中等和輕微3類，嚴重指測井儀器遇卡后進行穿芯打撈成功或儀器無法打撈造成井下事故或遇阻卡后，需要4次以上通井才完成測井任務，2018年打撈占比（打撈次數與遇卡次數）達11.57%；中等指測井遇阻卡后經2～3次通井完成測井任務，輕微指遇阻卡后小于等于1通井或經過現場技術處理完成測井任務。對2018年測井遇阻卡的156口井測井前鉆井液取樣進行的摩阻系數測定結果進行了分析（圖2），當摩阻系數小于等于0.10時，發生微遇阻卡或測井施工順利，摩阻系數0.10～0.14時會發生中等遇阻卡，摩阻系數大于0.14時會發生嚴重遇阻卡，可以得出摩阻系數對測井施工順利與否密切相關，從研究中發現當井深比較淺時，特別是井深小于2 900 m的井摩阻系數對測井施工影響輕微，研究井中有6口井摩阻系數都大于0.1，個別井都達到了0.18，如G9-34井完鉆井深2 760 m，摩阻系數為0.14，測井施工順利完成。

圖2 冀中地區遇阻卡井摩阻系數散點圖

3 解決方案

目前華北油田全部使用的是水基鉆井液，摩阻系數在0.15～0.25。為了使測井施工順利進行，摩阻系數應保持在0.05～0.10，應加入有效的各類潤滑劑改善其潤滑性能，以保持較低的摩阻控制，從而減少測井遇阻卡，保證測井施工順利完成。

3.1 降低鉆井液失水和固相含量

良好的潤滑性能的泥餅必須具有光滑、致密、薄韌3個特點，為了在測井過程中使測井儀器和電纜的摩阻力有所降低，加入降濾失劑和其他改進泥餅質量的處理劑可以改善泥餅質量和鉆井液的潤滑性能；使用低固相鉆井液，嚴格控制鉆井液黏土含量，搞好固相控制和凈化，降低鉆井液固相含量可以使泥餅黏附性減小，泥餅變薄，保證測井正常施工。

3.2 添加合適的潤滑劑

由于測井儀器和電纜的某一部分點或線形與井壁的接觸，兩接觸面間有一層極薄的潤滑膜，測井儀器和電纜與井壁的摩擦與這兩表面和潤滑劑的特性有關，如潤滑膜的厚度和強度、粗糙表面的相互作用以及液體中固相顆粒間的相互作用。通過研究認為在測井前鉆井隊通井時可加入塑料小球和低熒光潤滑劑RH8501，以保證測井施工順利進行。

二乙烯苯與苯乙烯共聚物的塑料小球是具有無毒、無味、無熒光、耐酸、耐堿、抗高溫和抗壓的一種透明球體，不溶于水和油，在準備測井時通井起鉆前加入塑料小球使其貼附在井壁上，這樣在測井儀器和電纜與井壁之間由滑動摩擦轉化為滾動摩擦可以大幅降低儀器下行和上提阻力[4-5]。

低熒光潤滑劑RH8501在華北油田使用比較普遍，是一種液體潤滑劑，可以使測井儀器和電纜與井壁接觸產生的固—固摩擦改變為通過表面活性劑的非極性端再吸附一層油膜。從而使測井儀器和電纜與井壁的摩阻力大大降低。

4 結論

1）鉆井隊在測井前通井時處理好鉆井液，調整鉆井液性能時一定要考慮地區、井深、井型、地層等因素，在高家堡地區摩阻系數要≤0.08,對于井深比較淺的小井斜定向井摩阻系數對測井施工的影響較小，可適當放寬。

2）測井前通井時加入一定量的潤滑劑可以保證測井施工正常，防止遇阻卡現象的發生，可在下鉆到底循環鉆井液時加入低熒光潤滑劑RH8501，起鉆前加入一定量的塑料小球，使測井儀器和電纜與井壁保持潤滑，減少在測井過程中井壁上鍵槽的產生，降低通井次數，減少遇阻卡現象，使測井施工順利完成。