常规钻井液技术在欠平衡井中的应用

Routine Drilling Fluid Technology in the Application of Under-balanced Well

Wang Peng； Lan Zhengsheng； Wang Jianbo

（Changqing Drilling General Company of Petro China Chuanqing Drilling Engineering Company，Xi'an 710000，China）

摘要： 四川油田早在20世纪60年代就开始了边喷边钻作业实践，在90年代中后期，该技术在国内迅速发展，并取得显著的成效，并在钻井中采用泡沫、空气、常规钻井液等作为循环介质，本文主要介绍常规钻井液技术在欠平衡井段的应用、工艺流程、技术措施，并对施工中遇到的复杂情况进行分析总结。

Abstract: Sichuan oil field as early as 60 years in the 20th century, began drilling operations side spray edge practice in the late 90's, the rapid development of the technology in the country, and achieved remarkable results, and used in the drilling foam, air, conventional drilling fluid as the circulating medium, the paper introduces the conventional under-balanced drilling technology in the well section of the application process, technical measures, and the complexities encountered in the construction were analyzed and summarized.

关键词： 常规钻井液技术 欠平衡 保护储层 井控

Key words: regular drilling fluid technology；under-balanced；protecting reservoir；well control

中图分类号：TE2 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）27-0041-01

0引言

目前，欠平衡钻井技术已经成为成熟、系统化的技术。在该技术领域，四川区块从20世纪50年代就已经开始成功使用了常规钻井液钻井、空气钻井、氮气钻井、泡沫钻井、泥浆压帽钻井、充气钻井、天然气钻井、废气钻井等技术[1-3]。而常规钻井液因技术风险低、成本低等优点使得其越来越广泛地应用欠平衡钻井中。

1基本概念

欠平衡钻井是指钻井流体的循环压力低于地层孔隙压力，并将流入井内的地层流体循环到地面进行有效控制的情况下所进行的钻井。

1.1 欠平衡钻井优点：①避免井内液体进人地层，减少对油气层的污染和损害；②及时发现新的油气层，特别是低压低渗油气层；③消除了钻井时井内液柱压力对岩屑的“压持效应”，可大幅度提高机械钻速，并避免钻井液漏入地层和卡钻事故；④可边钻井、边开采油气，提早使油气井投产。

1．2 钻井液技术难点：①井控难点：探井区块钻探程度较低，地层压力系数预测不太准确，设计的欠压差可能不合理，可能造成井喷；欠平衡钻进中突然钻遇显示溢流量过大，造成关井压力过高，压井困难；欠平衡控压起下钻期间套压控制不当，造成起下钻过程出现溢流，增加井控风险。②脱气性难点：欠平衡钻井作业中地层容易发生油气侵，气体进入常规钻井液中难以脱去，造成钻井液性能下降，密度降低。③垮塌难点：欠平衡作业中采用低密度钻井液钻进，而须家河组中须五、须三和须一主要以页岩为主，容易出现井壁垮塌而难以控制，被迫取消欠平衡转为衡钻井，违背初衷，降低机械钻速。④性能维护难点：须家河地层复杂多变，夹层较多，钻头选型困难，机械钻速低，性能维护成本高。

2准备工作

调配欠平衡钻井的低密度常规钻井液。按设计要求在欠平衡开始之前将二开完钻后的高密度钻井液降低密度达到设计要求，同时控制中压失水≤5ml。用离心机降低密度至1.30左右后，补充10-15方胶液稀释调整钻井液量。并加入部分聚磺材料及1%的石灰，防止粘切下降。

3井液维护

3.1 良好的脱气性从钻井液技术上消除气泡必须严格控制粘切（动切力4-5，静切力2-3/6-8，塑性粘度12-15），降低体系搬土含量在20-30%，含油量在2-3%。在经过振动筛处理过后的钻井液中加入消泡剂维护，维护量根据气泡情况加入。日常维护含油量的时候，可以采用过渡槽加入剂的方式起到消泡的作用，减少消泡剂的成本投入。

3.2 合理使用固控设备，严格固相控制砂岩、页岩互混夹层，地层造浆性强，低密度常规钻井液采用聚磺分散体系固相上升快。有害固相增多必然导致机械钻速降低、脱气性差等一系列并发症。为考虑井控安全，欠平衡钻井必须单罐上水。因此机械清除固相的手段变得单一，只能依靠振动筛与离心机搭配控制。通过蓬莱3井试验，振动筛使用从欠平衡开始两个振动筛8张筛布就更换成160目筛布，离心机每天使用4-6小时基本能有效控制固相含量。

3.3 严格控制失水，防止垮塌川渝地区须家河组地层相对稳定，在近20口欠平衡井中只出现过一口井因井下垮塌严重造成井下复杂损失时间8.6天。出现垮塌必然将钻井液密度提高，机械钻速降低，更为严重的可能转为衡钻进。由此看来稳定的地层如果有良好的钻井液性能与合理的钻井参数一般不会垮塌，不过一旦出现，后果是很严重的。常规钻井液中一般采用1-3%的石灰，来提高钻井液悬浮能力，改变体系流动性。该体系中因石灰的含量影响到失水大小，控制失水≤5ml是满足井壁稳定的必要条件，因此调配低密度欠平衡钻井液的时候，采用离心机在二开完钻体系的基础上降低密度，性能基本稳定，补充胶液的时候加大沥青与腐植酸钾的含量，方可使性能达到要求。在钻井液性能稳定的条件下，欠平衡钻进过程中时刻观察振动筛返砂情况，如果发现掉快，及时提高钻进液密度直至平衡地层，不再垮塌。

3.4 按设计加入油层保护剂，做好油气层保护工作进入油气层钻进，及时按设计分阶段加入4-6T油层保护剂对保护发现的油气层起很大的作用。而加入油层保护剂后钻井液性能一般粘度会从40S上升至50左右，用2方稀释剂能迅速将粘切恢复至40S。

4结论与建议

①在欠平衡钻进作业中，钻井液密度选取必须在保证井壁不垮塌的情况下取设计下限，能够提高机械钻速，降低钻井成本，节约钻井周期。②在欠平衡作业中钻井液必须有良好的脱气性，同时使用消泡剂清除钻井液中的气泡，确保清洁的钻井液循环进入井内，保证井下安全。③低密度聚磺常规钻井液与高密度压井液应具有良好的流动性及脱气性，所以应严格控制搬土含量，保持体系中2-3%的生石灰含量。④欠平衡钻进过程中，使用高目数筛布160-200目、定期使用离心机清除体系中有害固相，同时严密观察振动筛返砂情况，便于及时发现井下垮塌等异常，预防井下事故。⑤、欠平衡钻进过程中，按设计要求加入油层保护剂，认真做好对油气层的保护工作。

参考文献：

[1]王中华.国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识[J].中外能源，2011，16（1）：48-50.

[2]王健，徐博韬等.保护低孔低渗油气层的钻井液体系[J].石油天然气学报，2010，32（6）：277-279.

[3]王鹏，王建华等.大港油田埕海二区钻井液技术研究[J].钻井液与完井液，2010，27（6）：38-40.