深井水平井鉆井液優化技術研究與應用

摘要：受地質特征復雜、鉆井液設計不合理以及水平井本身特點制約，G區塊水平井二次開發過程中存在井壁穩定性差問題，影響開發效果，為此開展室內鉆井液體系優化研究，包括降濾失性能評價和抑制性評價等，最終確定KH-931降濾失劑性能最佳，指導實施6口水平井，未出現井壁不穩問題，生產效果較好，可為同行提供借鑒經驗。

主題詞：深井水平井 ?鉆井液 優化研究

1.前言

隨油田勘探開發不斷深入，水平井二次開發技術廣泛應用于深層油藏中。G區塊油藏埋深2200～3500m，縱向上發育多套砂體，儲層特征多樣，東營組上部泥巖硬度低，東營組下部和沙河街組泥巖脆性大，潛山地層存在風化殼和裂縫性，導致鉆井過程中井壁出現坍塌、縮徑以及漏失等問題，井壁穩定性差，影響水平井開發效果。

2.井壁穩定性差因素分析

根據油藏地質特征和鉆井液參數分析，造成井壁不穩定的主要因素有四方面，一是裸眼井段長，鉆井液與井壁接觸時間長;二是鉆遇的地層復雜，如脆性大易坍塌，軟泥巖層易縮徑等，沈北地區東營組軟泥巖發育，易縮徑;三是同一井筒存在不同壓力層系，高低壓并存;四是為保護油層，鉆井液設計密度值偏低，未能平衡地層壓力。

同時水平井的特點使得井壁穩定問題更加復雜，首先是水平井井斜大，在同一層位中與直井相比井段較長;其次是巖屑床導致環空有效空間變小，巖屑濃度大，液流阻力變大;三是鉆井過程中頻繁短起下鉆，井壁承愛壓力交替變化;四是水平井鉆井周期長，鉆速慢，鉆井液對地層浸泡時間長，導致井壁穩定性差。

3.技術對策研究

3.1技術路線

根據上述影響井壁穩定性因素分析，G區塊深井水平井鉆井需要同時解決力學和化學不穩定問題，才能提高水平井井壁穩定性。對于力學方面，需要優化鉆井液密度，鉆井過程中上力求平穩，平衡地層壓力;在化學方面，需要優選濾失劑，降低鉆井液泥漿濾失量，提高對泥頁巖水化分散的抑制力。

3.2化學藥劑優選

HA樹脂、KH-931、SMP和PSP是廣泛用于深井的降濾失劑，與硅氟鉆井液有良好的配伍性。通過在硅氟鉆井液中加入以上降濾失劑，對濾失劑性能進行評價。

3.3室內性能評價

（1）降濾失性能評價

采用清水滲透的方法評價各種降濾失劑在硅氟鉆井液中所形成泥餅的質量。在硅氟鉆井液中分別測量HA樹脂、KH-931、SMP和PSP的清水濾失量，并對結查進行對比，如圖1～圖2所示，無論在常溫和高溫下（95℃）清水中，KH-931降濾失劑濾失量都最低，形成的泥餅質量優于其他三種降濾失劑。

（2）抑制性評價

①頁巖抑制性評價

將山東土粉烘干，在4.0MPa壓力下壓制巖心，測定2%的HA樹脂、SMP、KH-931、PSP的膨脹量，KH-931頁巖抑制能力最強，PSP最差，HA樹脂與SMP基本相同。

②巖屑回收試驗

在SF井漿中按1.5%分別加入PSP、KH-931、HA樹脂和SMP，用40目篩測試巖屑回收率，KH-931巖屑回收率最高達98.4%，抑制性最強;其余三種均未達到原井漿的97%，抑制性相對較差。

綜上所述，KH-931降濾失劑濾失量都最低，形成的泥餅質量最佳，巖屑回收率最高，

4.實施效果

根據上述研究成果，2019年以來，G區塊先后實施6口水平井，鉆井過程中未出現井壁不穩問題，測井資料顯示井眼未出現擴徑、縮徑現象，常規投產后，平均單井初期日產油15.5噸，目前日產油12.8噸，生產過程中無出砂問題，階段累產油4.2萬噸，生產效果較好。

5.結論

（1）受地質特征復雜、鉆井液設計不合理以及水平井本身特點制約，G區塊水平井二次開發過程中存在井壁穩定性差問題，影響開發效果。

（2）通過室內實驗，開展鉆井液體系優化研究，包括降濾失性能評價和抑制性評價，最終確定KH-931降濾失劑性能最佳。

（3）指導實施6口水平井，未出現井壁不穩問題，生產效果較好。

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作者簡介：張升峰，男，1986年9月出生湖南邵陽，回族，工程師，2012年畢業于中國石油大學（北京），現于中石油遼河油田公司鉆采工程技術部從事鉆井管理工作。