張寶峰，程豈凡，段曉東，張　超，王靜敏

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830000）

玉門油田山前構造水平井鉆井液技術

張寶峰*，程豈凡，段曉東，張超，王靜敏

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830000）

玉門油田為了實現(xiàn)雙百油田目標，在玉門油田柳溝莊構造實施水平井鉆井，目的在于提高單井產量。鉆井液為保障工程的安全鉆井，確立了該區(qū)塊成熟的陽離子混油鉆井液體系，重點研究了定向井水平井的井眼凈化、井壁穩(wěn)定和潤滑減阻技術，在鴨西平1井和柳平1井的應用，有效地預防了井下復雜和事故的發(fā)生，圓滿完成了玉門山前構造深井水平井鉆井施工任務。

水平井；鉆井液；技術

玉門油田目前完成了4口水平井，均在鴨爾峽區(qū)塊，井深3500m，現(xiàn)在由于勘探的需要，在山前構造柳溝莊區(qū)塊布置了一口水平井，井深5000m，是玉門油田最深的水平井，該區(qū)塊以前所鉆井事故復雜率高達12.56%，下步白堊系地層易坍塌引發(fā)事故，通過開展鉆井液技術研究，從抑制防塌能力、流變性、潤滑性等方面進行室內評價，優(yōu)選出陽離子混原油鉆井液配方，在鴨平1井進行應用，獲得成功，滿足了玉門油田垂深5000m以內水平井鉆井的需要。

1　玉門油田水平井施工技術難點分析

1.1井壁穩(wěn)定

造成井壁失穩(wěn)的因素如下：白楊河主要以棕紅色泥巖，易水化膨脹發(fā)生垮塌，有埋鉆的風險隱患。中下溝組灰黑色泥巖夾雜白云質泥巖，地層層理發(fā)育，易掉塊硬卡。水平井鉆井周期長，井壁受浸泡時間長，易垮塌。同時，水平井前端鉆具與井口鉆具運動方向成90°角，鉆具與井壁的摩檫力進一步增大，更加劇了井壁的不穩(wěn)定性。

1.2井眼清潔

影響井眼清潔的因素有：工程上往往多次調整井斜、方位，井眼軌跡差，給攜砂帶來困難；水平段處于砂巖產層，鉆井液中巖屑濃度大；一般水平井段的井徑比常規(guī)井徑大，同時鉆具不能居中，在重力作用下，巖屑運移過程中產生沉降，在鉆具周邊淤積。如果鉆井液的攜砂能力不好，或工程措施不當，極易形成巖屑床，造成卡鉆。

1.3潤滑防卡

由于油層埋深較深，裸眼段長，地層與鉆具的接觸面大，固相潤滑作用較小，主要依賴液相潤滑，增加了潤滑防卡難度。

2　鉆井液方案的制定

根據(jù)技術難點的分析，通過室內試驗優(yōu)選出滿足玉門油田中深水平井施工要求的陽離子混原油鉆井液體系。其配方為：3%～5%膨潤土+0.3%～0.5%CHM+ 0.3%～0.5%NW-1+0.5%生石灰+2%～3%FCLS+2%～3%HS-2+3%磺化瀝青+5%～8%原油+0.3%～0.6%乳化劑+2%～3%潤滑劑5%～7%MFG。

陽離子混原油鉆井液體系的室內評價數(shù)據(jù)見表1。

表1　陽離子混原油原油鉆井液室內評價數(shù)據(jù)表

體系中的CHM和NW-1、CaO配合使用能進一步提高抑制泥頁巖水化分散的能力；HS-1、HS-2復配使用可使HTHP失水（120oC）降至10mL以下，DYFt-1使用可顯著提高鉆井液的封堵能力，顯著改善泥餅質量；通過以上3方面的作用使防塌能力得到提高。體系中的MFG，用以改善鉆井液的懸浮和攜帶能力，必要時也可加入少量的DL雷特纖維清掃。為最大限度地提高泥餅潤滑性，采用原油、普通液體潤滑劑（KX-1、JXFQ-6）等多種潤滑劑組成的復合潤滑方案。

3　鉆井液的配置和維護處理

3.1上部直井段鉆井夜維護處理

（1）500m出現(xiàn)砂泥巖互層時開始加入CHM、NW-1、HS-1，將泥漿轉化為陽離子鉆井液。轉化方法：先加5%HS-1將API失水控制小于20mL,隨后緩慢加入0.75%CHM、NW-1，粘度控制在45s以內。

（2）正常鉆進時用1.5%～2%CHM膠液、CaO溶液以細水長流方式加入，保持鉆井液的強抑制性；NW-1以點滴方式加入，進一步加強抑制性。

（3）鉆至弓形山地層前，以3%HS-1+4%～6% MFG-1+3%～5%HS-2膠液進一步降低API失水4mL以下，粘度控制在40～50s。

（4）進入白楊河地層前用3%HS-1+6%～10% MFG-1+3%～4%HS-2降低HTHP濾失量至10mL以下，同時提高鉆井液濾液粘度，加入生石灰改善泥餅質量。

（5）進入柳溝莊地層后,加入6%～10%MFG-1+ 5%～10%DYFT-1+2-4HS-2,進一步增強封堵造壁性能和體系的抗鹽能力。并提密度至1.35g/cm3，防止柳溝莊和中溝組地層交界面坍塌。

（6）鉆至造斜點前，控制鉆井液中的固相含量和膨潤土含量分別低于8%和40g/L。

3.2斜井段鉆井夜維護處理

（1）鉆至造斜點起鉆前，將鉆井液轉型為陽離子乳化原油鉆井液體系，方法為：起鉆前50～100m，先用離心機降低固相含量，控制MBT含量40～50g/L，使用CHM、NW-1、DYFT-1、HS-1、HS-2、MFG等配成膠液維護鉆井液，根據(jù)性能變化不斷調整配比；鉆進過程中將JXFQ-6、KX-1、DYFT-1的有效含量逐步增加至2%～3.0%、1%和2.5%～3.0%，鉆入水平井段前將NW-1的有效含量增至0.5%～1.0%，使鉆井液具有較強的抑制性、優(yōu)質的泥餅、盡量低的失水量。

（2）施工中可添加0.1%～0.3%DL纖維，也可加入少量的稀釋劑改善鉆井液的流變性，滿足井眼清潔的需要。

（3）當井斜達30°前加入原油5%～7%，當井斜達45°以上時將原油的有效含量增加至8%～10%，并用0.1%乳化劑使原油充分乳化，維持其含量到完鉆。隨井斜角的增加，逐步增大液體潤滑劑（中深井采用防卡潤滑劑）的用量，進一步提高泥漿的潤滑性，降低摩阻系數(shù)至0.04～0.06，確保施工順利。

3.3水平段鉆井夜維護處理

（1）正常鉆進過程中，每班加入3%NaOH+2%HS-2+3%MFG-1膠液降低鉆井液失水，嚴格控制API失水≤2mL，HTHP失水≤8mL。每天白班加入1～1.5m3原油膠液（原油膠液配方：10m3井漿+10m3原油+ 0.8tABS+0.15t NaOH）增強鉆井液潤滑性。每班加入0.1tCaO,乳化原油并調節(jié)泥餅質量與流動性。

（2）起鉆前加入0.6tKX-1（硅油潤滑劑）或JXFQ-6（防卡潤滑劑），保證鉆井液具有良好的潤滑性，改善起下鉆摩阻系數(shù)。

（3）因柳12井壓裂導致鴨西平1井4350～4380m井壁失穩(wěn)，起鉆前循環(huán)時先打入15m3清掃液（配方：1tDYFT-1+0.3tHS-2）清掃井底，后在裸眼段打入封閉液28m3（配方：1t DYFT-1+1t KX-1+1t JXFQ-6）對失穩(wěn)段進行封堵。

（4）控制膨潤土含量≤50g/L，初終切比值控制在（1∶2）～（1∶2.5），n值控制在0.5以上，使泥漿具有較強抑制性懸浮攜砂能力，避免水平段井塌巖屑床的形成。

（5）水平井段易發(fā)生漏失，故進入水平段起下鉆、短程起下鉆或下套管時，先用1個凡爾小排量開泵再逐步增大排量，適當延長循環(huán)時間；控制起下鉆和下套管速度，避免壓力激動，造成井壁失穩(wěn)。

4　技術措施

為保證井壁光滑，避免巖屑床的形成，采取以下技術措施：

（1）鉆進時一般每打完一單根技術劃眼1～2次；鉆進150～200m短起下鉆一次，井斜大于45°時根據(jù)返砂情況和鉆井負荷加密短程起下鉆次數(shù)。

（2）可根據(jù)井下情況泵入稠塞（段塞）的方法清掃井眼，避免或延緩巖屑床的形成。

5　現(xiàn)場應用效果

一年來，我公司在該區(qū)塊共完成水平井2口，水平井鉆井液技術在應用中得到了進一步完善。應用證明，陽離子混原油鉆井液體系具有流變性好、攜巖能力強、泥餅質量好、潤滑性好、封堵護壁效果好等特點，滿足了玉門油田山前構造水平井鉆井施工的需要。鴨西平1井井身結構為3層結構，完鉆井深5050m，垂深4342m。最大井斜82.5°，水平位移817.61m，柳平1井完鉆井深4779.00m，垂深4303.24m，井斜69.09°，方位317.34°，水平位移803.40m。下列表2是鴨西平1井和柳平1井施工時的鉆井液性能參數(shù)。

5.1鉆井液的防塌性能滿足了井壁穩(wěn)定的要求

表2　鴨西平1井、柳平1井鉆井液性能表

鉆入大斜度井段或水平井段一般API失水為2mL，HPHT（120OC）為7～8mL，泥頁巖滾動回收率都能達到90%以上，井眼規(guī)則，井眼質量合格率100%。

5.2鉆井液的流變性滿足了攜帶巖屑的要求

鉆入大斜度井段或水平井段一般能將粘度控制在90～100s，YP控制在18～20Pa，初終切10/25，巖屑上返基本正常，再加上恰當?shù)牟僮鞔胧?，保證了井眼的清潔。

5.3復合潤滑方案滿足了潤滑防卡的要求

多種具有改善泥餅質量功能的添加劑的合理搭配，使泥餅薄而致密、韌性好，由原油、液體潤滑劑(KX-1、JXFQ-6)組成的復合潤滑方案，使泥餅摩阻系數(shù)達到0.4～0.6，施工中很少發(fā)生拖壓現(xiàn)象。

6　認識與結論

（1）陽離子混原油鉆井液體系具有較強的防塌能力、良好的清潔井眼能力、良好的潤滑防卡能力，完全滿足了玉門油田山前構造垂深4500m以內水平井鉆井的需要。

（2）形成優(yōu)質的泥餅是潤滑防卡的基礎，同時也可獲得防塌、防漏和油層保護的多重功效，而形成優(yōu)質泥餅的關鍵是處理劑的合理復配和固控設備的有效使用。

（3）短起下鉆是水平井施工必須堅持的有效措施，可收到減輕液柱壓力預防淺層漏失、降低含砂量改善泥餅質量、清潔井眼避免巖屑床形成、避免拖壓確保正常鉆進、提高潤滑性防止粘卡和保護油層等多重效果。

（4）DL超級纖維素豐富了我公司在清洗井眼方面的鉆井液技術，打破了單純依賴土粉“打段塞”的方式，根據(jù)井下情況更具選擇性。

[1]唐仕忠,夏世明,夏先付.寶平1水平井鉆井液技術[J].鉆井液與完井液，2003（6）.

[2] 李濤.長水平段水平井鉆井液技術研究[D].中國石油大學，2010.

TE254

B

1004-5716(2015)07-0073-03

2014-06-23

2014-07-11

張寶峰（1972-），男（漢族），甘肅酒泉人，工程師，現(xiàn)從事重點探井、深井、超深井的鉆井液技術研究和現(xiàn)場服務工作。