陳建新， 趙振書， 李廣環(huán)， 侯士立， 董殿彬， 王孝琴， 王倩

伊拉克米桑Fauqi油田水平井造斜段鉆井液技術(shù)

陳建新， 趙振書， 李廣環(huán)， 侯士立， 董殿彬， 王孝琴， 王倩

（中國石油集團(tuán)渤海鉆探泥漿技術(shù)服務(wù)分公司，天津 300280）

陳建新，趙振書，李廣環(huán)，等.伊拉克米桑Fauqi油田水平井造斜段鉆井液技術(shù)[J].鉆井液與完井液，2017，34（2）：70-74.

CHEN Jianxin，ZHAO Zhenshu，LI Guanghuan，et al.Drilling fluid technology for angle build section of horizontal wells in Iraq Missan Fauqi Oilfield[J].Drilling Fluid & Completion Fluid，2017，34（2）：70-74.

Fauqi油田水平井的造斜和穩(wěn)斜井段一般在3 350～4 480 m，該井段屬于白堊系，主要由灰?guī)r、泥巖及頁巖組成，地層巖性易發(fā)生垮塌，長期開采造成壓力系數(shù)低，施工過程中又易發(fā)生井壁坍塌、黏附卡鉆和井漏等復(fù)雜事故。針對該地層的特點(diǎn)，F(xiàn)QCS**井采用BZ-KSM鉆井液體系?，F(xiàn)場施工中，在BZ-KSM鉆井液中引入了 BZ-YRH, 對改進(jìn)鉆井液流變性能,防止巖屑床形成起到了明顯的作用；加入了BZ-YFT、納米封堵劑及硅酸鹽等處理劑, 對提高鉆井液的防塌抑制性能、防止鉆屑分散具有明顯的作用；由于地層易漏易塌，在五開直井段鉆進(jìn)過程中鉆井液密度維持在1.22～1.28 g/cm3之間，起鉆換定向鉆具前再將密度提高到1.35 g/cm3。應(yīng)用結(jié)果表明，該鉆井液充分利用了K+離子的抑制作用、硅酸鹽的聚結(jié)封堵效果及高分子量聚合物的降濾失作用等，解決了抑制與分散、井壁垮塌與巖屑攜帶的問題，保證了施工井的順利完成。

水平井；KCl-聚合物鉆井液；井壁穩(wěn)定；抑制性；潤滑性；造斜段；伊拉克米桑油田

伊拉克米桑Fauqi油田水平井的造斜段和水平段處于白堊系，其中MB1 以下層位Jeribe至Jaddala層位為頁巖和泥灰?guī)r，下部為灰?guī)r，孔隙度大，裂縫發(fā)育，地層通透性強(qiáng)，地層承壓能力差，易發(fā)生漏失；Kirkuk灰?guī)r井段易漏失，Kirkuk底部泥頁巖易垮塌和泥包；下部地層Aaliji、Shiranish、Hartha為純灰?guī)r；MB11、MB12為灰?guī)r，地層壓力低，易漏失。位于Fauqi油田的FQCS**井是渤海鉆探在該油田承鉆的第1口水平井。在該井造斜段和水平段使用了BZ-KSM鉆井液，實(shí)際完鉆井深5 078 m，水平段1 360 m，無事故復(fù)雜，為今后該區(qū)塊水平井的開發(fā)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)[1-3]。

1 地質(zhì)工程簡況

FQCS**井為六開水平井，其中造斜點(diǎn)在井深3 380 m處，穩(wěn)斜點(diǎn)在井深4 400 m處，最大井斜角為89.00°，水平位移為1 360 m。井身結(jié)構(gòu)及套管尺寸見表1。FQCS**井自井深3 000 m開始地層巖性分為白云巖、生物灰?guī)r、泥頁巖。其中夾雜多段油層，易造成泥包鉆頭、卡鉆、井漏、井塌等井下復(fù)雜情況。造斜及水平段的地層巖性、壓力系數(shù)以及存在風(fēng)險(xiǎn)情況如表2所示。

表1 FQCS**井井身結(jié)構(gòu)及套管尺寸

表2 FQCS**井地層巖性及壓力系數(shù)

2 造斜段施工過程

2.1 五開前鉆井液配制

五開直井段采用BH-KSM強(qiáng)抑制鉆井液體系，斜井段、水平段額外加入潤滑劑。硅酸鈉在水中可以形成不同大小的顆粒，這些顆粒通過吸附、擴(kuò)散等途徑結(jié)合到井壁上，封堵地層孔喉與裂縫，進(jìn)而減緩濾液向井壁內(nèi)部的滲入，起到很好的防漏作用[4-6]。鉆井液性能見表3，基本配方如下。

清水+（0.1%～0.2%）Na2CO3+（0.2%～0.4%）NaOH+（0.2%～0.4%）BYJ-1+（1%～2%）BZ-YRH+（1%～2%）造壁處理劑BZ-YFT+0.5%抗高溫降濾失劑BZ-WFD+（1%～2%）造壁處理劑SAS+（5%～7%）KCl+（5%～8%）NaCl+（1%～2%）硅酸鹽+重晶石

表3 BH-KSM強(qiáng)抑制鉆井液的基本性能

2.2 五開直井段維護(hù)措施（2 960～3 380 m）

1）開鉆前調(diào)整好鉆井液性能,在套管內(nèi)充分循環(huán)1～2周，性能穩(wěn)定、均勻后開鉆，控制黏度在50～60 s、密度為1.22 g/cm3、排量小于1.4 m3/min。

2） 鉆進(jìn)過程中，通過加入膠液方式維護(hù)鉆井液性能，提高鉆井液的封堵防塌能力，加入BZ-YFT控制鉆井液的濾失量，使濾失量在進(jìn)入頁巖井段小于4 mL；及時(shí)補(bǔ)充KCl和NaCl，提高鉆井液抑制防塌能力。膠液配方如下。

清水+（0.2%～0.4%）NaOH+（0.2%～0.4%）BYJ-1+（1%～2%）BZ-YRH+（1%～2%）BZYFT+0.5%BZ-WFD+（1%～2%）SAS+（5%～7%）KCl+（5%～8%）NaCl

3）從開鉆就添加0.5%的隨鉆堵漏劑（單向壓力封閉劑），及時(shí)封堵細(xì)小裂縫及孔隙，防止?jié)B漏導(dǎo)致井漏。進(jìn)入U(xiǎn)pper地層（3 019 m）后隨鉆堵漏劑加量增加到1%，直到井深3 200 m。工程控制泵壓和機(jī)械鉆速，留充足時(shí)間使鉆井液及時(shí)對漏層進(jìn)行封堵，防止井漏發(fā)生。

4）穿過Upper和 Kirkuk漏層（3 019～3 250 m），泵入配制好的堵漏漿（配方為：井漿+5% BZ-SPA+2%果殼（細(xì)）+（1%～2%）云母（細(xì)）+ 2%單向壓力封閉劑+0.5% BZ-XCD），起鉆至套管底部。使用配好的高密度鉆井液加重，逐步提高鉆井液密度到1.30 g/cm3。循環(huán)均勻，核實(shí)是否存在漏失，如果沒有漏失則下鉆到底，循環(huán)替出堵漏鉆井液，循環(huán)均勻，繼續(xù)鉆進(jìn)。

5）在井深3 300 m提高鉆井液密度為1.34～1.35 g/cm3，準(zhǔn)備起鉆換鉆具。起鉆前短期測后效，看是否還需要再提高密度。起鉆換定向儀器下鉆。

6）使除砂器和除泥器24 h運(yùn)轉(zhuǎn)，控制含砂量不大于0.3%，每班開啟離心機(jī)不少于3 h，控制劣質(zhì)固相含量。

2.3 造斜段鉆井液維護(hù)及難點(diǎn)措施

水平井段鉆井施工難度大，鉆井液應(yīng)具備低濾失量、良好的潤滑性能、較強(qiáng)的懸浮攜砂能力和較好的防塌性，同時(shí)做好固相含量控制工作。大斜度和水平段巖屑不易攜帶，容易出現(xiàn)巖屑床，主要采用維護(hù)好的鉆井液，盡可能大排量鉆進(jìn)，勤做短程起下鉆來滿足攜砂要求。整個(gè)定向和水平段施工過程中，要保證井眼軌跡平滑。

2.3.1 控制巖屑床形成

斜井段巖屑上返過程中因自身重力而下沉，F(xiàn)QCS**井斜井段巖屑以灰?guī)r為主，密度較大，容易形成巖屑床；井斜角在45°～65°間巖屑床易滑落，可能造成憋泵、堵塞井眼。為減少巖屑形成采取的主要措施有：①保證鉆井液的攜砂能力，動(dòng)塑比達(dá)到0.45 Pa/（mPa×s）；②保證鉆井液固相含量、含砂量最低，根據(jù)鉆進(jìn)情況間斷性開啟離心機(jī)，振動(dòng)篩使用孔徑小于0.125 mm的篩布；③鉆進(jìn)中每鉆完1個(gè)單根至少劃眼1遍，消除臺(tái)階，以確保井壁光滑、井眼通暢。④施工中活動(dòng)鉆具應(yīng)以上提下放為主，增大活動(dòng)范圍，至少超過1根鉆桿，可利用鉆具接箍破壞巖屑床。該井段鉆井液性能見表4。

2.3.2 控制井塌

Jaddala和Aali地層泥頁巖水敏性強(qiáng)，易垮塌。鉆井液處理過程中要做到以下幾點(diǎn)。

1）采用近平衡鉆井，提高鉆井液密度，加強(qiáng)液柱壓力支撐作用，防止力學(xué)失穩(wěn)。在鉆至井深3 400 m起鉆換定向鉆具前，將鉆井液密度提高至1.35 g/cm3，進(jìn)入Aaliji（垂深為3 530 m）地層將鉆井液密度逐步提高至1.36 g/cm3；Sadi地層（垂深為3 670 m）和Tanuma地層含泥質(zhì)灰?guī)r和頁巖，也是事故易發(fā)地層，進(jìn)入Sadi前控制鉆井液密度為1.37 g/cm3，黏度為80～85 s，進(jìn)一步穩(wěn)固鉆井液抑制性和防塌性能；進(jìn)入Khasib（3 870 m）地層，控制鉆井液密度為1.36～1.37 g/cm3，至中途完鉆。

表4 FQCS**井斜井段鉆井液基本性能

2）強(qiáng)抑制性鉆井液。Tanuma和Khasib地層巖性為灰?guī)r夾泥頁巖，存在水化膨脹問題，加劇力學(xué)失穩(wěn)。保持鉆井液中KCl含量為7%～8%，NaCl含量為10%～15%，提高礦化度，從而降低水活度，減少泥頁巖的水化膨脹作用；保持BZ-YRH含量為1%～2%，增強(qiáng)抑制泥頁巖作用。從造斜點(diǎn)以后，鉆井液的黏土線膨脹率為12%～18%，說明鉆井液抑制性強(qiáng)，各種處理劑的含量相對穩(wěn)定?？疾炝? 400 m處井漿黏土的膨脹性，結(jié)果見表5。由表5可知，雖然隨著井深增加，井漿濾液的黏土膨脹率不斷增加，但與蒸餾水的黏土膨脹率相比，膨脹率降低了43.82%～60.12%，說明該鉆井液對地層巖屑起到了強(qiáng)抑制作用，防止了地層黏土膨脹造成的縮徑和井塌問題。

表5 FQCS**井不同深度井漿濾液的黏土膨脹率

3）加強(qiáng)屏蔽封堵，提高造壁能力。由于地層泥頁巖易引起地層坍塌，在鉆井過程中盡量降低濾失量（見表4），改變滲入水的性質(zhì)。依據(jù)屏蔽封堵原理選用各種處理劑封堵地層， 減少濾液進(jìn)入，控制薄而韌的濾餅， 提高防塌造壁能力。在鉆井液日常維護(hù)中加入2%細(xì)目碳酸鈣、（2%～3%）SAS、（1%～2%）BZ-YFT、（2%～3%）納米封堵劑，形成好的泥餅，控制API濾失量小于3 mL，高溫高壓濾失量小于8 mL，提高鉆井液的封堵防塌能力。在配漿中加入（7%～8%）KCl+（10%～15%）NaCl+（3%～5%）硅酸鈉，提高鉆井液的抑制性。

2.3.3 摩阻控制

鉆井過程中分別加入1%～2%的BZ-YRH和BZ-YFT，嚴(yán)格控制鉆井液高溫高壓動(dòng)態(tài)和靜態(tài)濾餅厚度， 減少鉆具嵌入泥餅時(shí)的包角， 改善鉆井液的造壁性， 強(qiáng)化濾餅質(zhì)量， 增強(qiáng)濾餅的抗剪切性，消除或降低液柱壓差作用，減小鉆具嵌入濾餅中的深度，提高鉆井液自身的潤滑性，其性能見表6。

表6 水平段鉆井液摩阻測試

2.3.4 控制泥包

井深3 706～3 741 m為Sadi地層巖性為純棕紅色泥巖，極易黏附于鉆頭表層，造成鉆頭泥包現(xiàn)象。該井鉆進(jìn)到此地層發(fā)生瞬間無進(jìn)尺，排除其他因素后判斷為鉆頭泥包。之后連續(xù)換4個(gè)PDC鉆頭，仍是鉆頭泥包，無進(jìn)尺。最后換成牙輪鉆頭，用小鉆壓將此段泥巖鉆穿。起鉆后PDC和牙輪鉆頭泥包情況見圖1。針對此次鉆頭泥包情況進(jìn)行了總結(jié)，防范措施如下。①增加潤滑劑加量，使鉆屑不易黏附到鉆頭上；加大鉆井液中聚合物含量，控制濾失量，提高泥餅質(zhì)量；保持KCl和NaCl含量為（5%～8%），以維持鉆井液抑制性，減少泥頁巖的水化分散；每班開啟離心機(jī)2～3 h，控制鉆井液黏度小于90 s、動(dòng)切力小于21 Pa，及時(shí)清除劣質(zhì)固相。②工程方面應(yīng)首先做好鉆頭的選型工作，鉆頭水眼、流道設(shè)計(jì)應(yīng)利于排屑，對于該次鉆頭使用效果，牙輪鉆頭應(yīng)該是最佳選擇，而水眼選擇，在泵壓允許范圍內(nèi)應(yīng)以小水眼為首選，以便對井底增加沖擊力；其次，應(yīng)盡量采用低鉆壓(1.0～2.0 t)、高轉(zhuǎn)速（120～130 h/min）、大排量（1.4～1.6 m3/min）；操作要精細(xì)，送鉆加壓要均勻。

圖1 不同鉆頭的泥包情況

2.4 中途完鉆措施

1）電測措施。鉆完進(jìn)尺，充分循環(huán)，用10～15 m3黏度大于150 s的稠漿洗井，循環(huán)至振動(dòng)篩干凈。起鉆到套管鞋，下鉆探底，如果不到底，用15 m3黏度大于150 s的稠漿洗井，循環(huán)至振動(dòng)篩干凈，起鉆換常規(guī)鉆具通井。起鉆進(jìn)套管前要控制速度，采用連續(xù)注入鉆井液方式。如果起下鉆不通暢要采取小排量、小鉆壓劃眼，直到起下鉆通暢，注入提前準(zhǔn)備好的40 m3潤滑封閉漿，起鉆電測。潤滑封閉漿配方：井漿+2%SAS+2% BZ-YFT+2%BZ-YRH+2%極壓潤滑劑，密度要比井漿高0.01 g/cm3。

2）固井措施。電測后通井，將井內(nèi)潤滑封閉漿收回單獨(dú)泥漿罐，井內(nèi)鉆井液性能不做大的調(diào)整，充分循環(huán)至振動(dòng)篩干凈，將回收的潤滑封閉鉆井液適當(dāng)調(diào)整后替入井內(nèi)，然后起鉆準(zhǔn)備下尾管。下尾管到底后循環(huán)1周，調(diào)整鉆井液性能滿足固井要求。

3）測聲幅。測聲幅起鉆前，用密度為1.40 g/ cm3加重稠塞掃井眼，防止井內(nèi)的鐵屑和大的水泥塊未帶出井眼，損壞電測儀器。

3 應(yīng)用效果

3.1 電測井徑圖

五開造斜段井斜角達(dá)到89°。測井儀器靠自身所受重力前進(jìn)，在下部時(shí)基本是躺在下井壁上往下走，如果井壁潤滑性不夠好，就會(huì)造成遇阻。所以電測前注入密度為1.37 g/cm3的潤滑封閉漿，封閉裸眼井段，確保電測順利到底。電測得到井徑數(shù)據(jù)見圖2。由圖2可知，由于前期鉆井液密度低，不能平衡地層壓力而造成井壁不規(guī)則，而井深3 400 m以后，通過提高鉆井液密度到1.35 g/cm3，濾失量降低到2.4 mL以內(nèi)，井徑變得非常規(guī)則，其擴(kuò)大率平均為4.6%，完全符合設(shè)計(jì)需要。

圖2 FQCS**井五開電測井徑

3.2 定向井軌跡

五開完全按照設(shè)計(jì)軌跡施工，造斜點(diǎn)為3 380 m處，中途完鉆斜深為4 455.71 m，垂深為4 000 m，最大井斜為89.00°，造斜率為2.66°/30 m，水平位移為760 m。整段施工過程中無“大肚子”，無嚴(yán)重“狗腿子”，其軌跡為平滑拋物線，確保了井隊(duì)起下鉆通暢，電測順利等。五開井眼軌跡見圖3。

圖3 FQCS**井五開、六開井眼軌跡

4 結(jié)論

1.伊拉克米桑Fauqi區(qū)塊水平井使用的BHKSM鉆井液體系濾失量得到了控制，增強(qiáng)了潤滑防卡性能， 具有一定的抗污染能力和油氣層保護(hù)能力， 防止了井漏和井塌，滿足了鉆井施工的要求。

2.在上部直井段強(qiáng)調(diào)強(qiáng)抑制、防止鉆屑分散、加強(qiáng)固相控制的方法， 有利于大斜度井段、水平井段鉆井液性能的調(diào)整。

3.在鉆井液中引入BZ-YRH，對改進(jìn)鉆井液的流變性能，防止巖屑床形成起到了明顯的作用。通過加入BZ-YFT、納米封堵劑及硅酸鹽等處理劑，對水平井鉆井液的防塌抑制性能、防止鉆屑分散具有明顯的作用。

4.由于五開直井段易漏易塌，故此，鉆進(jìn)過程中鉆井液密度維持在1.22～1.28 g/cm3之間，直井段鉆完起鉆換定向鉆具前將密度提高到1.35 g/cm3，防止由于井底壓力不平衡造成井塌事故。

[1]胡祖彪，駱勝偉.長慶油田吳起區(qū)塊水平井鉆井液工藝技術(shù)[J].鉆井液與完井液，2004，11（6）：19-22.

HU Zubiao，LUO Shengwei.Drilling fluid technology of horizontal well in Changqing oilfield[J].Drilling Fluid & Completion Fluid，2004，11（6）：19-22.

[2] 徐福春.東河1-H8超深水平井鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用[J].鉆采工藝，2009，32（3）：109-111.

XU Fuchun.Super deep horizontal drilling fluid technology research and application in Donghe 1-H8[J].Drilling & Production Technology，2009，32（3）：109-111.

[3]馮學(xué)榮，周華安，賈興明，等.羅家寨構(gòu)造水平井鉆井液技術(shù)[J].鉆井液與完井液，2005，07（4）：08-11.

FENG Xuerong，ZHOU Huaan，JIA Xingming，et al.Drilling fluid technology of horizontal well in Luojiazhai structure[J].Drilling Fluid & Completion Fluid，2005，07（4）：08-11.

[4]王新學(xué)，周華安，楊蘭平，等.川渝東部氣田復(fù)雜深井水平井鉆井液工藝技術(shù).鉆井液與完井液，2007，9（24） ：104-106，109.

WANG Xinxue， ZHOU Huaan，YANG Lanping，et al.Complex horizontal deep well drilling fluid technology in east Chuanyu gas field[J].Drilling Fluid & Completion Fluid，2007，24（S0）：104-106，109.

[5]閆麗麗，李叢俊，張志磊，等.基于頁巖氣“水替油”的高性能水基鉆井液技術(shù)[J].鉆井液與完井液，2015，32（5）：1-6.

YAN Lili，LI Congjun，ZHANG Zhilei，et al.High performance water base drilling fluid for shale gas drilling[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid，2015，32（5）：1-6.

[6]楊中強(qiáng)，王偉志，陳敏政，等.塔河油田復(fù)雜地層鉆井關(guān)鍵技術(shù)論證[J].鉆采工藝，2012，35（2）：18-20.

YANG Zhongqiang，WANG Weizhi，CHEN Minzheng，et al.Drilling technology of complex for mations in Tahe Oilfield[J].Drilling & Production Technology，2012，35（2）：18-20.

Drilling Fluid Technology for Angle Build Section of Horizontal Wells in Iraq Missan Fauqi Oilfeld

CHEN Jianxin, ZHAO Zhenshu, LI Guanghuan, HOU Shili, DONG Dianbin, WANG Xiaoqin, WANG Qian (Drilling Fluid Technology Services of CNPC Bohai Drilling Engineering Company Limited, Tianjin 300280)

In horizontal drilling in the Fauqi oilfeld, the angle build and hold sections are generally at depths between 3 350 – 4 480 m, the Cretaceous system, which mainly composed of limestone, mudstone and shale. Long time of hydrocarbon development has resulted in low formation pressure. During drilling, borehole collapse, differential pressure pipe sticking and lost circulation have been encountered frequently. Based on the formation characteristics, a BZ-KSM drilling fuid was used in drilling the well FQCS**. To improve the rheology of the drilling fuid and to prevent the formation of cuttings beds, an additive BZ-YRH was introduced into BZ-KSM. BZ-YFT, a nano plugging agent and a silicate were used to improve the inhibitive capacity of the drilling fuid. To avoid lost circulation, mud density was maintained between 1.22 g/cm3and 1.28 g/cm3in the 5th interval. Prior to POOH to change to directional drilling tool, the mud density was increased to 1.35 g/cm3. Field application has shown that this drilling fuid had good inhibitive and plugging capacity, as well as superior fltration control performance and rheology. Downhole problems such as shale dispersion, borehole instability and diffculties in cuttings carrying have been greatly mitigated, ensuring the success of the drilling operation.

Horizontal well; KCl-polymer drilling fuid; Borehole stabilization; Inhibitive capacity; Lubricity; Building up section; Missan oilfeld in Iraq

TE254.3

A

1001-5620（2017）02-0070-05

2016-11-01；HGF=1604C4；編輯 王超）

10.3969/j.issn.1001-5620.2017.02.012

陳建新，工程師，1981年生，畢業(yè)于昆明理工大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)，現(xiàn)在從事鉆井液技術(shù)現(xiàn)場服務(wù)工作。電話 15022157904；E-mail：411858714@qq.com。