任健

摘 要： 針對于深井、超深井以及地層復(fù)雜、井壁穩(wěn)定性差等條件下，輕鉆井液的實(shí)際應(yīng)用面臨著較大的困難。而采取提高鉆井液密度方法來預(yù)防井壁坍塌，將嚴(yán)重制約鉆井速度，且容易導(dǎo)致井漏等安全風(fēng)險(xiǎn)。為有效提高深井和超深井鉆井效率，通過采用具有較強(qiáng)封堵能力和抑制性的聚合物-KCl輕鉆井液體系，從而良好的解決上述制約鉆井效率和安全性的問題。現(xiàn)場實(shí)踐應(yīng)用表明，優(yōu)質(zhì)輕鉆井液體系不僅能充分發(fā)揮PDC鉆頭的特性，還能提高固井質(zhì)量和起到保護(hù)保護(hù)油氣層的目的，對高效鉆井起著十分重要的作用。該鉆井液體系的應(yīng)用，為提高機(jī)械鉆速提供了有利平臺(tái)。

關(guān) 鍵 詞：鉆井；鉆井液；聚合物-KCl；高效鉆井

中圖分類號：TE 254 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1671-0460（2017）07-1405-04

Application of Light Drilling Fluid System With High Quality

REN Jian

（PetroChina Changqing Oilfield Company No.1 Oil Production Plant， Shaanxi Xian 716000，China）

Abstract： Under the conditions of deep well， ultra deep well， complex formation and poor stability of borehole wall， the application of light drilling fluid is difficult. And to improve the drilling fluid density to prevent the wall collapse， will seriously restrict the drilling speed， and be easy to lead to leakage and other safety risks. In order to effectively improve the drilling efficiency of deep well and ultra deep well， polymer-KCl light drilling fluid system with strong sealing ability and inhibition was used to solve the constraints of drilling efficiency and safety issues. The field practice shows that， the light drilling fluid system with high quality can not only give full play to the features of PDC bits， but also improve the cementing quality and protect the reservoir， which can play an important role in efficient drilling. The application of the drilling fluid system provides a favorable platform for improving the drilling speed of the machine.

Key words： Well drilling； Drilling fluid； Polymer-KCl； High efficiency drilling

鉆井液是鉆井作業(yè)過程中的“血液”，能否實(shí)現(xiàn)快速鉆井和井下安全，鉆井液將起決定性作用。研究區(qū)鉆井提速難點(diǎn)主要有第三系地層易坍塌，二疊和三疊系泥巖包鉆頭，石炭系地層巖石膨脹易坍塌等[1]。針對以上問題，為有效提高深井、超深井以及復(fù)雜井況在鉆井效率，在鉆井過程采用輕泥漿聚合物—KCL鉆井液體系，該鉆井液體系能具有低密度、低固相含量以及良好的剪切稀釋作用，最終達(dá)到提高鉆井速度的目的[2，3]。

所研發(fā)并應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)輕鉆井液體系，利用輕泥漿聚合物-KCL體系特點(diǎn)，包括能降低泥漿密度、保持低土相和減少固相顆粒含量，保護(hù)油氣層，安全環(huán)保，抗高溫效果好，成本較低，且保護(hù)環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)[4]。實(shí)現(xiàn)了優(yōu)快鉆井的實(shí)際目的，完全滿足了深井、超深井以及水平井鉆井技術(shù)需求。

1 輕泥漿聚合物-KCL體系特點(diǎn)

采用輕泥漿聚合物-KCL鉆井液體系，具有以下特點(diǎn)[5，6]：

（1）通過降低泥漿密度、保持低土相和減少固相顆粒含量從而提高鉆井速度；

（2）利用弱凝膠易返排和易降解的特征，對油氣層實(shí)施暫堵而最終起到保護(hù)油氣層作用；

（3）該體系采用無毒處理劑，具有安全環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，熒光級別小于5級，對巖屑無污染，不影響地質(zhì)錄井；

（4）抗高溫效果好，在150 ℃的溫度下仍然具有優(yōu)良的流變性、潤滑性和超強(qiáng)的抑制防井壁坍塌性能，完全滿足了深井、超深井以及水平井鉆井技術(shù)需求；

（5）輕鉆井液體系綜合成本較低，且有利于保護(hù)環(huán)境。

2 各開次的鉆井液性能

2.1 一開井段（0～800 m）

鉆井液體系設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù)、鉆井液配方、鉆井液性能設(shè)計(jì)表見表1、2、3。

鉆井液配制及工藝技術(shù)處理維護(hù)要點(diǎn)：

（1）檢查固控設(shè)備及鉆井液循環(huán)系統(tǒng)各部件性能，施工前進(jìn)行設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn)，以保證設(shè)備能良好運(yùn)行；

（2）開鉆前配制200 m3搬土原漿，配方：淡水+0.2～0.3%純堿+0.2～0.3%燒堿+5～8%搬土，加藥時(shí)嚴(yán)格按照配方制定的加藥順序，加藥后攪拌均勻，充分保證水化時(shí)間不低于24 h；

（3）根據(jù)鉆井液設(shè)計(jì)性能要求，將聚合物配制成膠液，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)比例混合配制成開鉆泥漿。推薦的膠液配方為：井場水+0.1～0.2%燒堿+0.2～0.3%80A51+0.3～0.6%KPAN。配制前先要對井場水進(jìn)行化驗(yàn)分析，根據(jù)井場水中的鈣、鎂離子含量情況適量加入燒堿或純堿進(jìn)行配對；

（4）利用補(bǔ)充膠液的方法，對鉆井液性能進(jìn)行維護(hù)，并及時(shí)補(bǔ)充預(yù)化水原漿以保證穩(wěn)定的鉆井液性能；

（5）最大限度的利用四級固控設(shè)備維護(hù)鉆井液性能，以保證鉆井液性能優(yōu)質(zhì)及穩(wěn)定；

（6）徹底清洗井眼后再下入9 5/8″套管，并替換稠漿對裸眼段進(jìn)行進(jìn)行有效封閉，以確保套管下入能順利到位。

2.2 二、三開井段（800～4 100 m奧陶系灰?guī)r頂）

量和地層巖性特征，對配制量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。同時(shí)需要加足量的聚合物大分子，才能維持鉆井液良好的包被抑制性；

（4）同時(shí)需要保證鉆井液的潤滑性，潤滑劑TRH-1加入量2%～3%，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況加入適量的聚醚多元醇HTFT/DF-1；

（5）隨著裸眼段井眼的持續(xù)鉆進(jìn)及延伸，為防止裸眼段井壁出現(xiàn)坍塌影響鉆井安全及井眼光滑性，必須要提高井壁處泥漿形成的泥餅厚度和質(zhì)量，配制鉆井液時(shí)應(yīng)加入1～2 kg/m3足量的防塌劑YL-80和HTFT/DF-1，以達(dá)到穩(wěn)定井壁的要求；

（6）最大限度地運(yùn)用固控設(shè)備，尤其是使用離心機(jī)清除無用固相顆粒，同時(shí)良好的改善泥餅質(zhì)量；處理劑配成膠液一定按照循環(huán)周期進(jìn)行，避免性能波動(dòng)過大；

（7）由于裸眼井段較長，鉆井過程若出現(xiàn)滲透漏失嚴(yán)重，可配合加入暫堵劑（SQD-98）防止井漏，以確保井下安全；

（8）在3 000 m左右逐步加入抗高溫處理劑（降失水、防塌劑），2～4%SMP-1、2～4%PSC，增強(qiáng)泥漿的抗高溫及防塌能力，保證井壁穩(wěn)定。

2.3 四開井段

鉆井液體系設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù)、鉆井液配方、鉆井液性能設(shè)計(jì)表見表7、8、9。

鉆井液配制及工藝技術(shù)處理維護(hù)要點(diǎn)：

（1）做好H2S的防范工作，鉆開奧陶系前，鉆井液中提前加入0.3%～0.5%的除硫劑進(jìn)行預(yù)處理，如果H2S濃度大于20 mg/m3時(shí)可加大處理劑用量；

（2）泥漿罐嚴(yán)格按井控規(guī)定，安裝好H2S報(bào)警裝置；

（3）加強(qiáng)泥漿坐崗，發(fā)現(xiàn)異常情況，立即按正規(guī)渠道上報(bào)；

（4）充分發(fā)揮雙保鉆井液的特性，維持合適的動(dòng)塑比，確保鉆井液具有良好的懸浮攜砂能力，避免井下事故；

（5）用好固控設(shè)備，控制固相含量；

（6）井場儲(chǔ)備足夠泥漿材料，防止大型漏失事故發(fā)生；

（7）本井段配方及維護(hù)處理仍以上部井段為基礎(chǔ)，保證鉆井液的潤滑性，潤滑劑TRH-1加量1～3%；

（8）隨著裸眼段井眼的持續(xù)鉆進(jìn)及延伸，為防止裸眼段井壁出現(xiàn)坍塌影響鉆井安全及井眼光滑性，必須要提高井壁處泥漿形成的泥餅厚度和質(zhì)量，配制時(shí)加入20～30 kg/m3的防塌劑YL-80以滿足井壁穩(wěn)定的目的；

（9）在鉆開油氣層前，泥漿工程師要嚴(yán)格按照《鉆井井控實(shí)施細(xì)則》內(nèi)的要求，提前儲(chǔ)備好重漿、泥漿加重材料、油層保護(hù)劑和其它添加劑材料；

（10）進(jìn)入目的層前50～100 m時(shí)，應(yīng)提前做好油氣層的保護(hù)工作。配制鉆井液時(shí)，為達(dá)到保護(hù)油氣層的目的，在原井筒返出泥漿基礎(chǔ)上加入2%～4%油溶樹脂JYP、2%YX-1、2%YX-2對將要鉆開的油氣層進(jìn)行暫堵屏蔽[7]。

3 應(yīng)用效果

通過近一年的先導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)，該技術(shù)已經(jīng)成熟，目前在塔中已得到全面推廣。使用“輕泥漿”完成全井鉆井作業(yè)，使用井最深6550 m，裸眼段最長

5 063.37m，創(chuàng)造了該地區(qū)鉆井新的紀(jì)錄。較以往所采用的磺化體系鉆井液機(jī)械鉆速提高7.66%，井徑擴(kuò)大率減少33.44%，有效的提高了鉆井效率。

4 結(jié)束語

（1）優(yōu)質(zhì)輕鉆井液體系使鉆井所采用的PDC鉆頭的特性得到了充分的發(fā)揮。實(shí)際鉆井過程，優(yōu)質(zhì)輕鉆井液體系能有效清洗鉆頭和井底，保持井壁的穩(wěn)定性，同時(shí)對鉆頭進(jìn)行冷卻，防止鉆頭內(nèi)產(chǎn)生泥包從而降低鉆頭工作效率。保持PDC鉆頭在鉆井過程中的良好工作狀態(tài)，同時(shí)延長了PDC鉆頭的使用壽命，有效的提高了機(jī)械鉆速。

（2）優(yōu)質(zhì)輕鉆井液體系的使用提高了固井質(zhì)量。使用低固相聚合物鉆井液體系的井眼較為規(guī)則、井眼通暢、井徑擴(kuò)大率小，鉆井液比重低、流變性、粘切性低，這些均有利于對鉆井液頂替，對提高固井質(zhì)量提供了強(qiáng)有力的保障。

（3）使用優(yōu)質(zhì)輕鉆井液體系能夠有效保護(hù)油氣層。低固相聚合物鉆井液密度相對較低，完全能夠?qū)崿F(xiàn)近平衡及欠平衡壓力鉆井，有效防止井漏的發(fā)生。同時(shí)也減少了鉆完井施工周期，可直接降低施工成本?？s短了井筒內(nèi)泥漿對油氣層的浸泡時(shí)間，避免泥漿向油氣層的大量濾失和滲透，因此能夠有效的降低鉆井液對油氣層的傷害。

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