路克崇，程豈凡，張懷云，盧　平

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，甘肅酒泉735000）

玉門油田酒西坳陷小井眼鉆井液技術(shù)

路克崇*，程豈凡，張懷云，盧平

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，甘肅酒泉735000）

隨著油田勘探開發(fā)的不斷深入，小井眼鉆井成為老井復(fù)蘇、油田開發(fā)方案調(diào)整的重要技術(shù)手段，小井眼鉆井的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)空水力學(xué)，它不僅涉及到環(huán)空鉆屑舉升、環(huán)空壓耗、井壁穩(wěn)定、鉆具與井壁的潤(rùn)滑等，還與正確選擇鉆井工藝參數(shù)有關(guān)，環(huán)空壓力損失很高成為小井眼水力學(xué)研究中必須首先研究的核心問題。將從鉆井液流變性的調(diào)整、井眼清潔、井壁穩(wěn)定、潤(rùn)滑防卡幾方面進(jìn)行研究。

小井眼；鉆井液；雷特纖維素；流變性

1　概況

一般認(rèn)為，井筒中大于90%的井徑小于7″或70%的井眼直徑小于6″的井稱為小井眼井，但周煌輝等認(rèn)為穿透目的層的井段是用小于7″的鉆頭鉆成的井眼也可以稱為小井眼。玉門油田近年來的小井眼井主要表現(xiàn)形式為在?177.8mm套管中用?152mm鉆頭開窗的側(cè)鉆井及在?139.7mm套管中用?117.5mm鉆頭開鉆的加深井（圖1、圖2）。

圖1　開窗側(cè)鉆小井眼井井身結(jié)構(gòu)示意圖

圖2　小井眼加深井井身結(jié)構(gòu)示意圖

2　小井眼鉆井液難點(diǎn)[1]

小井眼井由于環(huán)空間隙小，鉆具水眼小，引出了一系列特有的技術(shù)問題，因而，也就形成了有別于常規(guī)井眼的小井眼鉆井液技術(shù)，并決定了它有以下幾個(gè)特征。

（1）小井眼鉆井液應(yīng)為低固相或無固相體系，在常規(guī)井眼中，約有10%的循環(huán)壓力損失發(fā)生在環(huán)空，而在小井眼中這個(gè)值可能高達(dá)60%～80%，過高的固相含量必然會(huì)增大鉆井液在環(huán)空的流動(dòng)阻力，不利于水力能量的有效利用和發(fā)揮；并且，環(huán)空流動(dòng)阻力過大的直接結(jié)果是環(huán)空的當(dāng)量密度增大，容易引起井漏或井塌發(fā)生。

（2）小井眼鉆井液必須有很好的流變性，以滿足攜帶巖屑的要求，因?yàn)樵谛…h(huán)空間隙下，容易致使環(huán)空鉆井液上返速度高，引起井壁失穩(wěn)；而在鉆井液以同樣排量進(jìn)入更大的環(huán)空時(shí)，上返速度又急劇下降，導(dǎo)致巖屑在返速突變處堆積，下鉆時(shí)又被鉆頭推至裸眼段或井底（圖3）。由圖3可以看出，在相同排量下，當(dāng)鉆井液從小井眼上返至大井眼的時(shí)候，環(huán)空返速急劇下降，從最高2.8m/s下降到最低0.5m/s。

（3）玉門油田酒西區(qū)域小井眼鉆井液必須有很好的抑制性，小環(huán)空間隙致使鉆具容易發(fā)生卡鉆，鉆井液應(yīng)能抑制地層造漿和維護(hù)井壁穩(wěn)定，以免發(fā)生井塌、卡鉆；同時(shí)鉆井液應(yīng)具有較低的濾失量和優(yōu)質(zhì)的泥餅，以防塑性泥頁巖地層吸水膨脹產(chǎn)生縮徑、發(fā)生粘卡；此外，低濾失量也有利于保護(hù)油氣層。

（4）小井眼鉆井液應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑性，小環(huán)空間隙使得鉆具粘卡機(jī)會(huì)增多，鉆井液要能改善摩阻。

圖3　不同井眼/套管與鉆桿（mm）組合在7～20L/s排量下理論環(huán)空返速（m/s）

3　室內(nèi)研究

3.1調(diào)整鉆井液流變性，降低鉆井液壓耗，盡可能獲得更高的鉆井排量

小井眼鉆井的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)空水力學(xué)，在機(jī)泵條件，鉆井液密度等客觀條件不可改變的情況下，只能通過調(diào)整鉆井液流型，來減小環(huán)空壓耗，提高鉆井排量。室內(nèi)通過毛細(xì)管粘度計(jì)在20℃恒溫槽內(nèi)對(duì)陽離子鉆井液常用處理劑不同濃度下的粘度進(jìn)行了測(cè)定。測(cè)定結(jié)果見表1。

表1　不同濃度下陽離子鉆井液處理劑水溶液的毛細(xì)管粘度

結(jié)果表明，CHM和HS-1水溶液粘度隨濃度的升高變化最大，即加入鉆井液后對(duì)鉆井液濾液粘度貢獻(xiàn)最大，加大CHM和HS-1的濃度能獲得較高的液相粘度，在相同鉆井液漏斗粘度下，能獲得更好的流型和更小的環(huán)空阻力。不同流型指數(shù)對(duì)井底壓力的影響見圖4。

圖4　不同流型指數(shù)對(duì)井底壓力的影響（據(jù)西南石油大學(xué)《玉門油田井壁失穩(wěn)機(jī)理及對(duì)策研究》項(xiàng)目2008）

3.2雷特超級(jí)纖維攜巖技術(shù)

雷特超級(jí)纖維具有化學(xué)惰性、高分散性、高懸浮性、高溫穩(wěn)定性等物理性質(zhì)。能均勻分散在鉆井液中，形成密集的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，循環(huán)時(shí)攜帶巖屑并刮掉井壁附著物，隨鉆井液一起返出地面。室內(nèi)對(duì)雷特纖維加入鉆井液前后的性能進(jìn)行的測(cè)定，結(jié)果表明，雷特纖維加入后，能明顯提高鉆井液切力及動(dòng)塑比，而馬氏漏斗的網(wǎng)孔能將纖維基本全部過濾，過濾后對(duì)鉆井液性能無明顯影響，表2為普通陽離子鉆井液體系配方4%土粉+0.3%CHM+0.4%NW-1+1%HS-1+1%CaO＋2% DYFT+（0.7‰DL）加入雷特后性能變化情況。

表2　加入雷特纖維前后鉆井液性能

4　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

（1）現(xiàn)場(chǎng)鉆井液在原有玉門酒西坳陷鉆井液配方的基礎(chǔ)上，結(jié)合小井眼鉆井的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化配方為：5%～6%土粉+0.4%～0.5%CHM+0.2%～0.3%NW-1+ 2%～3%HS-1+0.5%～1%CaO＋2%～3%DYFT+（0.7‰DL）。

（2）該配方在2014～2015年度玉門酒西坳陷鴨西4J井、鴨西8X井、鴨西11井三開井段應(yīng)用，平均井徑擴(kuò)大率小于15%，事故復(fù)雜損失率小于2%。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中CHM和NW-1提供較強(qiáng)的抑制性，防止地層水化性失穩(wěn)，F(xiàn)T-1、CaO乳液、坂土顆粒提供顆粒級(jí)配廣泛的封堵能力和泥餅支撐能力，再加上HS-1中分子降濾失劑鎖水功效，進(jìn)一步弱化水相浸入半徑，達(dá)到井壁穩(wěn)定的目的；其次通過NW-1、CaO的適度絮凝功能，保持體系分散度，保持較多的自由水含量，使體系具有良好的流變性，減少粘度礦物比表面積，保持一定的鉆井液結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在保證攜巖懸浮的同時(shí)，減少空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)引起的結(jié)構(gòu)粘度。

（3）由于小井眼井徑較小井眼軌跡控制困難以及輕微沙橋即可造成測(cè)井儀器遇阻只能采取鉆桿傳輸測(cè)井，但小徑測(cè)井儀器對(duì)接困難，故障頻次高，造成測(cè)井成功率偏低，鴨西4J井?117.5mm井眼累計(jì)對(duì)接12次才完成測(cè)井，造成完井周期達(dá)25.4d。該類型井眼完井測(cè)井問題。

5　結(jié)論

（1）小井眼鉆井具有環(huán)空返速高，有利于攜巖的優(yōu)勢(shì)，但組合井眼在小鉆具與大套管之間極易出現(xiàn)極低的環(huán)空返速，造成管腳沉沙和沙橋，需要引起足夠的總是，起下鉆或停止循環(huán)前采取纖維素清掃、高粘切封閉液的方式可以緩解。

（2）小井眼由于環(huán)空間隙小，起下鉆激動(dòng)壓力較大，極易造成井壁失穩(wěn)，又需要較高的鉆井液靜切力，這一矛盾可以通過超級(jí)清潔纖維清掃來解決。

[1]劉碩瓊，等.小井眼鉆井技術(shù)[M].石油工業(yè)出版社，2005.

[2]西南石油大學(xué).玉門油田井壁失穩(wěn)機(jī)理及對(duì)策研究[E].內(nèi)部資料，2008.

[3]梅宏.小井眼鉆井液技術(shù)及其流變性控制初探[J].新疆石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，11（2）.

[4]王平雙，邢希金，劉書杰，羅剛，舒福昌.小井眼鉆井液性能研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)：江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，35（11）.

TE254

B

1004-5716(2016)11-0056-03

2016-01-12

2016-01-19

路克崇（1981-），男（藏族），青海西寧人，工程師，現(xiàn)從事重點(diǎn)探井、深井、超深井的鉆井液技術(shù)研究和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工作。