何建超，李 偉，李曉涵，趙 峰，樊大偉

（1.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司第一鉆井工程分公司，天津 300280；2.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司頁(yè)巖氣管理部，天津 300280；3.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司蘇里格分公司，天津 300280）

黃2XX井為部署在川渝地區(qū)東山構(gòu)造西南傾沒(méi)端的一口頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)井，構(gòu)造為四川盆地璧山-合江區(qū)塊，完鉆井深6 180 m，地理位置位于重慶市永川區(qū)，鉆探目的評(píng)價(jià)黃2XX井區(qū)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層分布狀況及獲取水平井頁(yè)巖氣產(chǎn)能。該區(qū)域地層環(huán)境復(fù)雜，水平段五峰組、寶塔組頁(yè)巖灰?guī)r垮塌嚴(yán)重，井壁失穩(wěn)、漏失等復(fù)雜情況頻繁發(fā)生，且井眼凈化困難，油層保護(hù)重要。為解決這些問(wèn)題，在進(jìn)入水平段前，先采用油基泥漿鉆井液體系，通過(guò)合理控制鉆井液密度、降低失水、加強(qiáng)防塌，控制了井壁垮塌，再細(xì)化施工方案，保證長(zhǎng)水平段施工的順利進(jìn)行。

1 地質(zhì)工程概況

1.1 水平段巖性

黃2XX井水平段為龍馬溪組分為龍一、龍二組，龍一組主要巖性為深灰色、灰黑色以及黑色頁(yè)巖，龍二組主要巖性為綠灰色、灰色泥以及頁(yè)巖，壓力系數(shù)2.0。

1.2 設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)概況

一開(kāi)使用Φ660.4 mm鉆頭鉆至井深52 m，下入Φ508 mm表層套管至51.8 m；二開(kāi)使用Φ444.5 mm鉆頭鉆至井深1 076 m，下入Φ339.7 mm技術(shù)套管至井深1 074.1 m；三開(kāi)使用Φ311.2 mm鉆頭鉆至井深3 038 m，下入Φ2.445 mm技術(shù)套管至井深3 036 m；四開(kāi)使用Φ215.9 mm鉆頭鉆至井深6 180 m，下入Φ1.397 mm套管至井深6 175.99 m。

2 水平段鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

2.1 井壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)大

（1）頁(yè)巖是脆性礦物，遇水膨脹，容易引起井眼垮塌，造成井下復(fù)雜甚至是事故；同時(shí)會(huì)造成地層裂縫與空隙堵塞，影響產(chǎn)能評(píng)定。

（2）頁(yè)巖的非有機(jī)質(zhì)孔隙是水潤(rùn)濕相，孔隙中的氣體容易被水驅(qū)替，影響后期測(cè)井質(zhì)量。

2.2 井眼凈化能力要求高

井眼凈化不好會(huì)導(dǎo)致摩阻增加及“推土機(jī)”效應(yīng)，沉砂卡鉆，由于頁(yè)巖硬脆，井眼擴(kuò)大率約為4%～5%，造成卡鉆及難處理。影響下套管和固井作業(yè)正常進(jìn)行。

2.3 油氣層保護(hù)要求高

水平井水平段長(zhǎng)鉆井液與油氣層接觸面積大，油氣層浸泡時(shí)間長(zhǎng)鉆進(jìn)油氣層時(shí)，壓差較高，一旦損壞，難以修復(fù)。

3 鉆井液關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鉆井液配方與配置重點(diǎn)

油基鉆井液具有抗高溫、抗鹽鈣侵、抑制頁(yè)巖水化膨脹和對(duì)油氣層損害程度小的特點(diǎn)，有利于井壁穩(wěn)定，潤(rùn)滑防卡。下面依次講解本井油基泥漿的現(xiàn)場(chǎng)使用和井壁穩(wěn)定技術(shù)，井眼凈化技術(shù)及對(duì)油氣層的保護(hù)。

3.1.1 鉆井液配方

基礎(chǔ)油+（20～30）kg/m3BZ-OPE+（15～25）kg/m3BZOSE+4 kg/m3BZ-OWA+（25～30）kg/m3BZ-OWA+（25～30）kg/m3Ca（OH）2+（5～25）kg/m3BZ-OC+（15～25）kg/m3BZOFL+（2-4）kg/m3BZ-ORM+（25%～35%）CaCl2+重晶石。各材料功能為：BZ-OPE乳化基油、BZ-OSE輔助乳化及潤(rùn)濕、BZ-OWA潤(rùn)濕固相、Ca（OH）2堿度調(diào)節(jié)、BZ-OC提高粘度、BZ-OFL降濾失封堵、BZ-ORM提高切力、CaCl2平衡活度、重晶石用于提高鉆井液比重。性能要求見(jiàn)表1。

表1 鉆井液性能要求

3.1.2 配漿作業(yè)關(guān)鍵事項(xiàng)

（1）加清水單獨(dú)配濃度35%CaCl2鹽水，每個(gè)配漿罐單獨(dú)配制鉆井液。

（2）根據(jù)油水比和加重后體積變化情況，向配漿罐加入一定量基油，按照配方依次加入BZ-OPE、BZ-OSE、BZ-OWA、Ca（OH）2、BZ-OC、BZ-OFL、BZ-ORM。每種材料加入后都要持續(xù)循環(huán)并剪切攪拌0.5 h以上，全部材料加完后循環(huán)并剪切攪拌1 h以上。

（3）使用隔膜泵加CaCl2鹽水至已混配好的油基材料漿中，循環(huán)并剪切0.5 h以上，測(cè)試性能以滿(mǎn)足加重要求。其加量根據(jù)油水比確定，控制混入速度，提高剪切攪拌效率。

（4）通過(guò)加重漏斗剪切加重，控制好加重速度，將鉆井液密度調(diào)整為1.25～1.55 g/cm3。

（5）當(dāng)配制鉆井液密度小于2.00 g/cm3時(shí)，不需加入潤(rùn)濕劑BZ-OWA。密度大于2.00 g/cm3時(shí)，潤(rùn)濕劑BZOWA初次加量為設(shè)計(jì)加量的50%，其余50%待加重完成后在加入。配置期間，攪拌器必須全程啟動(dòng)，充分循環(huán)，確保鉆井液均勻。

3.2 井壁穩(wěn)定技術(shù)

針對(duì)頁(yè)巖遇水膨脹，引起井眼垮塌導(dǎo)致的井壁失穩(wěn)問(wèn)題，開(kāi)展油機(jī)鉆井液針對(duì)性功能優(yōu)選與添加，確保油基泥漿有較低的高溫高壓失水（小于3 mL）、較高的破乳（電壓1 000 V）、適中的鉆井液密度（2.23～2.26 g/cm3），以預(yù)防井眼失穩(wěn)，避免垮塌事故發(fā)生。

3.2.1 基礎(chǔ)維護(hù)

油基鉆井液對(duì)頁(yè)巖起支撐作用較好。由于孔隙很小，受到毛管壓力的阻止，油分子很難進(jìn)入頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)孔隙中。在井底溫度65℃時(shí)油基鉆井液ES保持在1 000 V以上。低于該值時(shí)，加入主乳化劑BZ-OPE、潤(rùn)濕劑BZ-OWA，提高體系的穩(wěn)定性，按照設(shè)計(jì)要求控制油水比，采用調(diào)整補(bǔ)充新漿的油水比例調(diào)整循環(huán)系統(tǒng)井漿的油水比，同時(shí)根據(jù)配方補(bǔ)充主乳化劑BZ-OPE和Ca（OH）2。進(jìn)入龍馬溪組后，基本能維持破乳電壓在1 500 V，固相50%，含油48%，含水2%。

3.2.2 鉆井液密度維護(hù)

進(jìn)龍馬溪組后，泥漿密度提高至設(shè)計(jì)下限；在鉆進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)井下安全和氣測(cè)值變化情況，提高或降低密度。提高密度作業(yè)時(shí)，按照循環(huán)周進(jìn)行重晶石添加，控制加重速度，或采取補(bǔ)充高密度泥漿的方式加重；同時(shí)補(bǔ)充乳化劑BZ-OSE和潤(rùn)濕劑BZ-OWA。如果降低比重，混入提前配好的基漿，同時(shí)減小壓力波動(dòng)引起的井壁失穩(wěn)；進(jìn)入龍馬溪組后密度維持在2.23～2.26 g/cm3。

3.2.3 鉆井液濾失控制

鉆井液濾失控制是預(yù)防井壁水化膨脹、剝落塌陷的重點(diǎn)。鉆井液在鉆進(jìn)中調(diào)整乳化劑和降濾失劑含量，維持嚴(yán)格的乳化狀態(tài)，有利于降低HTHP濾失量。龍馬溪組控制HTHP濾失量在3 mL以?xún)?nèi)。保證優(yōu)質(zhì)泥餅的形成，最大限度地減少濾液浸入地層，避免引起地層應(yīng)力的改變，引發(fā)井壁坍塌；油基鉆井液高溫高壓濾失量不大于3 mL，預(yù)測(cè)鉆遇破碎地層、“穿底”等復(fù)雜情況前，應(yīng)調(diào)整高溫高壓濾失量不大于2 mL，泥餅厚度＜2 mm。

3.3 井眼凈化技術(shù)

3.3.1 井眼凈化難度解析

井眼凈化選用合理流型與鉆井液流變參數(shù)井斜角較小井段（＜45°），層流能獲得最佳的井眼清洗效果，盡可能提高鉆井液的動(dòng)切力和在動(dòng)塑比大斜度井段中使用紊流的清除效果更高。由于紊流只取決于流體的動(dòng)量特性，而與鉆井液的流變性能無(wú)關(guān)，因而應(yīng)使用低粘度鉆井液。鉆井液在環(huán)空無(wú)法達(dá)到紊流，可通過(guò)提高鉆井液動(dòng)塑比，使其在環(huán)空形成平板型層流來(lái)提高巖屑清洗效果。采用高粘度清掃液在此井段只能對(duì)液流中的巖屑起作用，而對(duì)清除巖屑床不起作用，但可通過(guò)間斷注入低粘劑，促成局部紊流，來(lái)清掃巖屑床。必須保持一定低剪切速率下的鉆井液粘度（3轉(zhuǎn)和6轉(zhuǎn)讀數(shù)），以提高浮鉆屑能力及防止鉆屑床的形成。嚴(yán)格控制初、終切力差值，避免鉆井液觸變性過(guò)大而帶來(lái)的各種不利影響，避免起下鉆過(guò)程產(chǎn)生過(guò)高的抽吸和激動(dòng)壓力

3.3.2 工程措施

實(shí)行技術(shù)劃眼和短程起下鉆，避免形成巖屑床，確保垂沉于下井壁的鉆屑及時(shí)刮起并返出地面；根據(jù)扭矩、摩阻等井下情況每鉆進(jìn)300～500 m進(jìn)行一次短程起下鉆，提至鉆進(jìn)的正常轉(zhuǎn)速，并加大排量至30 L/s循環(huán)洗井1.5～2周，進(jìn)一步清潔井眼。

3.3.3 強(qiáng)化固控措施

水平段鉆進(jìn)時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，巖屑在井內(nèi)被鉆具反復(fù)拍打研磨，顆粒越細(xì)小清除越困難。現(xiàn)場(chǎng)使用振動(dòng)篩的篩布目數(shù)200以?xún)?nèi)。由于鉆井液密度在2.26 g/cm3，而設(shè)計(jì)要求固相含量在48%～52%之間，為了能去除有害固相，所以要求每天使用高速離心機(jī)，并且使用高速離心機(jī)時(shí)長(zhǎng)為正常鉆進(jìn)時(shí)長(zhǎng)的60%?？刂屏淤|(zhì)低密度固相小于8%。

3.3.4 中途循環(huán)降溫

由于井底溫度在142℃左右，對(duì)于定向井儀器損害較大，每次下入水平段700～800 m后，頂通循環(huán)測(cè)試儀器是否正常工作，并且大排量30 L/s循環(huán)一周，測(cè)試溫度基本在128℃左右。

3.4 油氣層保護(hù)

3.4.1 井底壓力與地層壓力平衡

鉆井液密度平衡預(yù)測(cè)的地層壓力，實(shí)現(xiàn)近平衡鉆進(jìn)作業(yè)。地層壓力67.52～74.60 MPa，壓力系數(shù)2.0，鉆井液密度值將略高于地層壓力系數(shù)0.3以?xún)?nèi)，見(jiàn)表2，因此，維持鉆井液密度2.23～2.26 g/cm3施工，降低地層壓差，減少外部液體、固相的侵入，降低油氣儲(chǔ)層傷害，起到保護(hù)油氣層作用。

表2 地層壓力

3.4.2 降低失水或自由水侵入

嚴(yán)格控制鉆井液失水，本井高溫高壓失水2 mL以?xún)?nèi)，縮短油氣層浸泡時(shí)間，減少油氣層污染時(shí)間。

3.4.3 控制波動(dòng)壓力產(chǎn)生

油氣層鉆進(jìn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制起下鉆速度，裸眼段控制下放速度在0.1～0.15 m/s，防止抽吸造成井噴或壓力激動(dòng)造成產(chǎn)層傷害。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該井水平段2 210 m，箱體鉆遇率為85%、軌跡平滑，完成了甲方要求的固井合格。本井為西南油氣田開(kāi)發(fā)事業(yè)部在黃瓜山區(qū)塊最長(zhǎng)水平井記錄。

（1）鉆進(jìn)中返砂正常，只有少量掉塊，未發(fā)現(xiàn)短時(shí)無(wú)返砂現(xiàn)象，起下鉆正產(chǎn)，到底開(kāi)泵順利。

（2）全井摩阻系數(shù)控制在0.04～0.07，泥餅質(zhì)量良好，無(wú)粘卡現(xiàn)象；水平段460 m以?xún)?nèi)有輕微托壓，水平段460 m以后下入水力振蕩器施工正常。

（3）無(wú)發(fā)現(xiàn)漏失，井漏風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)溢流顯示。

5 結(jié)束語(yǔ)

本井實(shí)踐證明，油基鉆井液體系的應(yīng)用，可大幅度減小井下復(fù)雜情況，提高機(jī)械鉆速，降低整體鉆井液成本，同時(shí)解決了本井高溫高壓帶來(lái)的失水高造成泥餅厚，污染油氣層的危害。但是國(guó)內(nèi)油基鉆井液配套的處理劑比較缺乏，在應(yīng)用油基泥漿的同時(shí)應(yīng)該加快對(duì)油基鉆井液所需要的基本處理劑的研制，并且油基泥漿專(zhuān)用的封堵劑比較匱乏，應(yīng)該加快研制，避免造成油基泥漿的漏失引發(fā)的井下風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約鉆井成本，力爭(zhēng)使我國(guó)油基鉆井液處理水平踏上新的臺(tái)階。