盐227―4HF长裸眼长水平井钻井液技术

【摘要】盐227-4HF井是胜利油田在济阳坳陷东营凹陷北部陡坡构造带盐227井砂砾岩体较高部位部署的一口非常规长裸眼长水平井。该井钻井液技术难点主要在于二开沙河街地层较浅，易发生井壁坍塌。本文介绍了该井二开、三开钻井液技术。

【关键词】长裸眼，长水平井，泥页岩，井壁稳定，胜利油田

盐227单元位于东营北部陡坡带陈家庄凸起南侧，基底断裂坡度较陡，沉积地层厚度大，砂砾岩体发育，含油面积1.5km2，地质储量270×104t。目前盐227单元沙四4-5砂砾岩体处于探明未动用状态。为提高本单元储量动用程度，设计采用长水平段水平井进行开发。盐227-4HF井是胜利油田在济阳坳陷东营凹陷北部陡坡构造带盐227井砂砾岩体较高部位长水平段水平井，为油田的一口重要的非常规开发井，目的层为沙四上纯上亚段，储层段砂砾岩体厚度较大，为低孔特低渗透储层。该井完钻井深为4323m，垂深为3460m，最大井斜为81°，水平段长为927.69m。。

1钻井液技术难点

1.1稳定井壁、防塌技术。由于二开井眼较大，缺失沙一段，沙河街地层较浅，沙二段仅10m，沙三中以上地层长时间浸泡，易发生坍塌；三开裸眼段长2089m，其中直井段长550m，主要为硬脆性泥页岩[1-3]易出现坍塌性掉块，对井壁造成破坏。沙三下和沙四上纯上亚段泥页岩微裂缝、层理发育极易发生坍塌掉块，造成起下钻阻卡、憋泵。该井水平位移大、水平段长，长水平段钻进周期长，沙三段、沙四上上部砂泥互层易垮塌。因此防止井壁坍塌，维护井壁稳定是该井施工的关键。

1.2减阻技术。该井斜井段和水平段垂深超过3000m，水平段实钻密度与沙河街组地层压力当量密度大于0.50g/cm3，在此高压差下，钻井液易形成厚泥饼，加上裸眼段长，极易“托压”，对钻井液的性要求很高。长水平段起下钻过程中的降摩减阻技术也是该井的难点。

1.3井眼净化技术。井眼大，钻速快，钻屑多，携带岩屑的难度较大；加上井斜大，水平段长，在大斜度井段和长水平段易形成岩屑床，井眼清洁难度大。

1.4抗温、抗污染能力要求高。为提高钻井速度，减轻对特低渗储层的伤害，采用欠平衡钻进，由于液柱压力难以平衡地层压力，地层水会污染钻井液；井底温度高达138℃，要求钻井液具有良好抗温性。

1.5特低渗储层的保护技术。该区块目的层为特低渗储层，要注重油层保护[4-5]，严格控制钻井液滤失量，减少滤液和固相颗粒侵入地层，防止细小孔喉发生堵塞和水锁、水敏效应，降低钻井液对储层的伤害。

2现场钻井液技术

2.1二开（201-2302m）

二开主要钻遇明化镇组、馆陶组、东营组、沙三中上部地层，其中明化镇组地层松软，易发生坍塌卡钻，东营组地层造浆严重，沙河街组缺失沙一段，地层较浅，采用聚合物防塌钻井液体系，防止井壁坍塌。其基本配方如下：

上部井浆+ （0.3%～0.7%）PAM+（0.5%～1%）铵盐+（0.5%～1%）天然高分子降失水剂+（0.5%～1%）有机胺+（1%～3%）抗高温抗盐降滤失剂+（2.5%～4%）胶乳沥青+（2.5%～5%）超细碳酸钙+（0.5%～1%）磺酸盐共聚物。

该井段钻遇的地层易发生坍塌卡钻，现场主要采取了4项钻井液技术。

2.1.1控制钻井液密度

钻遇沙三中地层后，按照每循环周（0.01～0.02）g/cm3的幅度均匀提高井浆密度：从1.08 g/cm3升至1.13、1.25、1.40g/cm3，用1.40 g/cm3的密度钻至完钻。使用固控设备，清除有害固相，控制钻井液密度自然上升。

2.1.2控制钻井液流变性、提高封堵性，保证井眼清洁

以PAM、改性铵盐等复配并保持足够浓度，控制钻井液流变性。用天然高分子降失水剂、抗高温抗盐降滤失剂、胶乳沥青、磺酸盐共聚物和不同粒径的超细碳酸钙等处理剂，提高钻井液的封堵防塌性，降低钻井液滤失量，满足二开大井眼中悬浮岩屑和清洁井眼的需要，防止沙三中以上地层由于长时间浸泡，发生经井壁坍塌。由于本井缺失沙一段，沙二段仅10m，因此进入沙河街地层1475m之前，迅速调整钻井液性能，钻井液密度保持在1.15-1.17g/cm3，粘度保持在40-55s，API滤失量控制在5ml以内。采用胶乳沥青作为主要封堵剂，并配合使用超细碳酸钙，封堵井壁。

2.1.3 pH值的调控

在钻遇CO2前，将钻井液pH值控制在8.5-9，防止岩屑细分散。钻遇CO2后，加入KOH、NaOH处理，控制pH值在9-10。

2.1.4固井前得钻井液处理措施。

下套管前，用满眼钻具通井，保证一趟通井成功，下套管顺利。

2.2 三开（2302―4391m）

2.2.1 三开直井段（2300-2850m）

该直井段地层主要为硬脆性泥页岩易出现坍塌性掉块，对后期施工造成不利因素，是全井施工的重点。采取了3个方面的钻井液技术，直井段的聚合物胶束封堵防塌钻井液体系的基本配方如下。

上部井浆+（0.5%～1%）有机胺+（1%～3%）乳化石蜡+（2.5%～4%）胶乳沥青+（0.5%～1%）流型调节剂+（2.5%～5%）超细碳酸钙 +（1%～3%）铝基聚合物+（1%～2%）磺酸盐共聚物+（2%-5%）聚合醇+（2%～4%）磺化酚醛树脂+重晶石。

2.2.2 三开斜井段（2850-3446m）

随着井斜的增大，钻具由同轴心旋转运动，向偏心井壁旋转运动变化，还由于重力的作用，钻具向下井壁整体倾斜，使得钻具与井壁的摩阻、扭矩均较大。斜井段采取了2个方面的技术，其钻井液基本配方如下。

上部井浆+（0.5%～1%）有机胺+（2%～5%）乳化石蜡+（2.5%～4%）胶乳沥青+（0.5%～1%）流型调节剂+（2.5%～3%）超细碳酸钙+（1%～1.5%）铝基聚合物+（0.5%～1.5%）磺酸盐共聚物+（2%～4%）磺化酚醛树脂+（8%～12%）原油+重晶石（根据需要）。

2.2.2.1减阻、防卡技术

在工程方面，要减少扭方位的次数，使其形成一个平滑的井眼，避免狗腿的形成。通过固控设备和絮凝包被抑制剂，清除无用固相，调整控制钻井液的流变性，在二开的原浆基础上补充了大量的护胶剂，充分保证泥浆的稳定性，降低失水，严格控制高温高压滤失量，改善了泥饼质量。在造斜点前200m，加入乳化剂、原油和固体剂，进入斜井段后，根据现场施工情况，每10°～15°定期混入原油，提高钻井液性能，井斜在30°以内，原油含量控制在6-8%，30-60°之间，控制在8-12%，60°以后，原油含量不低于12%。使得钻井液在井壁形成薄韧、性良好的泥饼，为顺利造斜创造条件，保证定向钻进过程中较低的摩阻和复合钻进过程中较小的扭矩。搞好短起下，可根据情况适当封井，封井浆在使用原浆的基础上提高到80s，保证动力钻具能顺利下入。

2.2.2.2防塌、井眼净化技术

由于该井的斜井段为沙三下和沙四上上部地层，泥页岩微裂缝、层理发育极易发生坍塌掉块，造成起下钻阻卡、憋泵，因此控制井壁稳定，防止井壁坍塌是本井段施工成功的关键之一。斜井段定向钻进期间，在加足用乳化石蜡、超细碳酸钙、铝基聚合物、胶乳沥青、有机胺等抑制、防塌材料，强化泥饼质量，使体系具有良好的性能和封堵能力，进一步降低失水。控制钻井液粘度在50-60s，密度：1.20-1.25g/cm3，API.FL≤3.0mL，HTHP.FL≤10mL，切力：5-10/10-20 Pa，pH：8-8.5。使得钻井液在斜井段具有优良的流变性和合理的环空流型，清洁井眼，起下钻正常，未发生岩屑床形成。

2.2.3 三开水平段（3446-4323m）

该井段为目的层，位于沙四上纯上亚段，水平位移长达927.69m，使用聚合物胶束封堵防塌混油钻井液，其基本配方如下。

上部井浆+（0.5%～1%）有机胺+（2%～4%） 乳化石蜡+（2.5%～5%）胶乳沥青+（0.5%～1%）流型调节剂+（2.5%～5%）超细碳酸钙+（1%～1.5%）铝基聚合物+（0.5%～1.5%）磺酸盐共聚物+（2%～4%）磺化酚醛树脂+（1%-2%）固体剂+（8%～12%）原油+重晶石（根据需要）。

2.2.3.1稳定井壁、井眼清洁技术。随着水平井水平段延长，钻屑由沿直井的轴向下滑动改为沿斜井的径向下滑动，使得钻屑向下井壁沉积，钻屑在下井壁形成岩屑床，岩屑床越厚，与钻柱的接触面积越大，从而造成一些复杂事故的发生。井眼清洁问题摆在首位。首先通过固控设备和絮凝包被抑制剂，清除无用固相。合理控制钻井液的流变性能，既要保证携岩能力，又要防止钻屑粘附井壁。主要调整钻井液的K值、Φ3、读数，使得K值控制在0.5-0.8，Φ3、Φ6不能太低，初切大于2。同时，制定合理排量。尽量保证钻井液的环空返速，定期搞短起下，破坏岩屑床。增加旋转钻进时间，减少滑动钻进时间。同时，本井为大位移水平井，长水平段钻进周期长，砂砾岩钻时较慢，沙三段、沙四上上部砂泥互层易垮塌，钻井液性能调整以维护为主，以胶液的形式定期补充抗高温降滤失剂、抑制剂、封堵防塌剂，避免大幅度改变钻井液性能导致上部泥页岩地层垮塌，保证井壁稳定，防止发生井下复杂与事故。

2.2.3.2减阻防摩损技术。本井水平位移大、水平段长，钻进过程中，施工摩阻升高、扭矩增大、脱压严重，因此要及时了解摩阻和扭矩等数据的变化情况，钻井液中原油有效含量不低于12%，钻进后期加入适量的乳化剂使原油的效果达到最佳，保证钻井液具有良好的性能，泥饼摩擦系数不大于0.03。该地层磨损钻头、钻具严重，必须加强固控设备使用率，定向后振动筛使用180目筛布并适当开启离心机，严格控制钻井液的含砂量以及劣质固相。钻进后期加入1-2%固体剂降低摩阻和扭矩。根据井下情况及时进行短程起下钻，以破坏岩屑床，清除井内岩屑，降低井眼中的岩屑浓度。

2.2.3.3抗盐抗温技术。井底温度高，储层温度达138℃，地温梯度3.49℃/100m，控制井浆中膨润土含量，防止钻井液高温变性，定期以胶液的形式补充抗高温降滤失剂SMP、抑制剂、封堵防塌剂等处理剂，控制API.FL≤3.0mL，HTHP.FL≤10mL，避免大幅度改变钻井液性能导致上部泥页岩地层垮塌，保证井壁稳定。

2.2.3.4特低渗地层油层保护技术。该井目的层在沙四上纯上亚段，为低孔特低渗透储层，要主要油层保护。在进入储层前200m，加入不同粒径的超细碳酸钙、乳化石蜡和胶乳沥青等，在近形成屏蔽暂堵带，以有机胺、胺基聚醇和铝基聚合物等处理剂确保滤液油足够的抑制性，严格控制滤失量

3认识

3.1井深超过4000m以上，井底稳定接近或超过140℃时，需要防止钻井液高温增稠或减稠，注意钻井液流变性能的变化，及时调整到合适的范围。使得钻井液具有良好的流变性能和携带岩屑能力。

3.2钻遇长段泥页岩地层，要根据地质预测和井下实际情况，慢慢提高密度，达到支撑井壁的硬性标准。及时调整钻井液的性能，增强钻井液抑制性和封堵性，降低钻井液的活度，严格控制滤失量，减少滤液侵入泥页岩地层。

3.3钻遇水平位移大，水平段长的地层，及时了解摩阻和扭矩等数据的变化情况，保证钻井液具有良好的性能。同时井眼清洁问题要摆在首位，合理控制钻井液的流变性能，既要保证携岩能力，又要防止钻屑粘附井壁。

3.4钻遇低渗、特低渗地层，要主要油层保护，严格格控制滤失量，含砂量，最大程度上减少滤液和固相颗粒侵入地层，防止细小孔喉发生堵塞和水锁、水敏效应，最大限度降低钻井液对储层的伤害。

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