钻井液技术应用浅论

刘成豪

胜利石油工程有限公司塔里木分公司

作者简介：刘成豪（1979—），男，山东东营人，大学专科，专业方向：钻井工程。

摘要：结合某井钻井过程中的上部地层坍塌、地层造浆、井眼缩径，二开西山窑组煤层段掉块，以及三开井段防剥蚀、碰撞掉块、坍塌和漏失等问题，明确了分段钻井液体系与配方，论述了不同层段的钻井液技术实践应用情况，并形成了结论与建议，以期为该地区钻井施工提供钻井液技术参考。

关键词：钻井工程；钻井液技术；应用

某预探井设计井深4730.00m，二开设计井深3682.00m，二开实际完钻井深3775.00m，实际完钻井深4821.00m，钻井、电测、下套管、固井顺利，本井段未发生井控和HSE安全事故。

1钻井液技术难点

1.1预防上部地层坍塌、地层造浆、井眼缩径

该井导管、一开地层新近系地层成岩性差，松散，易垮塌，防坍塌卡钻；二开到头屯河组上部红泥岩易造浆，该井段应注意加强钻井液的抑制性；二开主要钻遇白垩系、侏罗系中通。地层岩性为砂（砾）岩、厚泥岩不等互层，可能钻遇硬石膏、膏质泥岩，注意防漏、防塌、防卡。根据地质预测为正常压力系统，因此，要求钻井液必须具有较强的封堵能力，确保其造壁性和良好的流变性；从而保证井壁稳定，防渗漏、防缩径；因此二开选用聚合物封堵防塌钻井液体系。

1.2二开西山窑组煤层段掉块

西山窑组存在长煤层段，由于煤层硊，易被钻头破碎，钻遇长煤层段时极易发生掉块现象，因此预防煤层段掉块是二开次的关键。

1.3三开井段防剥蚀、碰撞掉块、坍塌和漏失

三开侏罗系地层地层以砂岩为主，钻遇多套煤层及沥青、层碳质泥岩、含砾岩层，防剥蚀、碰撞掉块、坍塌和漏失是本开次的难题。随着地层温度升高提高钻井液的高温稳性也是该井段的关键。

2分段钻井液体系

2.1导管、一开井段钻井液体系（0～507.27m）

设计体系：预水化膨润土浆

基本配方：淡水+(5～8)%膨润土+(0.3～0.5)% 纯碱

添 加 剂：HV-CMC

现场体系：预水化膨润土浆

现场配方：井场水+8%膨润土+（0.3～0.4）%NaOH+（0.2～0.3）%Na₂CO₃

主要助剂：HV-CMC

2.2二开井段钻井液体系（507.00～3775.00m）

设计体系：聚合物封堵防塌钻井液体系。

基本配方：（507～2800）m

(4～6)%膨润土+(1～2)%双聚铵盐+(0.3～0.5)% 聚丙烯酰胺干粉+(2～3)%聚合物降滤失剂+(2～3)%褐煤树脂+(2～3)%超细碳酸钙

其它：烧碱、堵漏剂、加重剂等

（2800～3775）m

(4.0～6.0)%膨润土+(0.3～0.6)%聚丙烯酰胺干粉+ (2～3)%抗高温抗盐防塌降滤失剂 +(1～2)%铵盐+(5～7)% 低荧光井壁稳定剂+(3～5)% 羧甲基磺化酚醛树脂+ (1～2)%无水聚合醇+(0.5～1)% 非渗透+(2～3)%纳米乳液+(0.5～1)% 有机胺+(2～3)%超细碳酸钙

其它：烧碱、堵漏剂、硅氟稀释剂、固体润滑剂、加重剂等

现场体系：聚合物封堵防塌钻井液体系

2.3三开井段钻井液体系（3775～4821）

设计体系：强抑制聚合物封堵防塌钻井液体系。

(4.0～6.0)%膨润土+(0.3～0.6)%聚丙烯酰胺干粉+ (2～3)%抗高温抗盐防塌降滤失剂+(5～7)% 低荧光井壁稳定剂+(3～5)% 羧甲基磺化酚醛树脂+ (1～2)%无水聚合醇+ (0.5～1)%非渗透处理剂+(2～3)%纳米乳液+(0.5～1)% 有机胺+(2～3)%超细碳酸钙

其它：烧碱、堵漏剂、硅氟稀释剂、固体润滑剂、加重剂等

现场体系：强抑制聚合物封堵防塌钻井液体系

3分段钻井液维护技术措施

3.1导管、一开井段（0～507.00m）

一开井段地层胶结松散，可钻性好，成岩性差，易坍塌，钻井液必须有适当的粘度，有较高的动塑比，减小对井壁的冲刷，保证井下安全。

3.2二开井段（507.00～3775.00m）

二开钻遇地层白垩系，侏罗系西山窑组，物性复杂。白垩系地层胶结性差，岩屑分散严重；西山窑组煤层发育，易发生坍塌和井漏。因此，要求钻井液必须具有较强的抑制能力，确保其造壁性、防塌性和良好的流变性。

二开应选用聚合物封堵防塌钻井液体系，并重点落实好钻井液的维护处理措施：开钻前仔细检查现有的钻井设备，保证运转正常。为保证取芯钻进的顺利进行，使钻井液性能达到设计要求，在取芯前加足各种处理剂，对钻井液进行一次性调整^[1]；要降低钻井液的滤失量，改善泥饼质量，提高钻井液的悬浮性，使钻井液的性能能满足取芯作业要求。

3.3三开井段（3775～4821）m

三开钻完水泥塞后，要彻底清洗循环罐，根据三开的地层特点并结合现场实际情况，优选强抑制聚合物封堵防塌钻井液体系。要调整二开钻井液性能，达到三开设计性能要求后，方可三开钻进。要严格控制膨润土含量，动速比0.4左右，防止黏切过高造成压力激动以及黏切过低冲刷井壁，控制固相含量同时控制滤失量；保证钻井液抑制性处理剂有效含量。要不间断补充SMP-2和HQ-1，改善泥饼质量和钻井液流变性需加入超细碳酸钙和SN-1等处理剂。三开井段预计有高压层，应根据实际情况及时调整钻井液密度。控制API失水在设计范围以内，提高钻井液滤液黏度，减少滤液对地层的渗透。要添加液体润滑剂或固体润滑剂，防止因密度高，孔隙压力低造成黏卡。三开井段预计有高压层，上部地层压力低，可能存在漏失，应提高封堵类处理剂用量，强化钻井液封堵能力，根据情况添加纳米乳液、聚合醇、超细碳酸钙、非渗透类处理剂提高地层承压能力后再钻进。

要提高封堵类防塌剂在钻井液体系中的加量，增强钻井液封堵防塌能力，封堵类防塌剂软化点要与井底温度相近，以便充分发挥防塌剂的防塌作用。现场注意显示情况和压力监测情况，要及时调整钻井液密度，加重要均匀，每个循环周不能超过0.02g/cm³，防止压漏地层和压差卡钻事故。由于存在漏失的可能，一旦发生漏失，现场要采用随钻堵漏技术，加入浓度（1~3）%的堵漏剂避免地层漏失状况。钻进中一旦发生漏失根据漏失情况按堵漏预案进行施工。

3.4西山窑、八道湾组煤层段

为确保煤层段顺利钻穿，防止复杂情况出现，进入西山窑组后加大SMP-2、褐煤树脂、无水聚合醇、纳米乳液、白油润滑剂、超细碳酸钙、井壁稳定剂等处理剂的用量降低钻井液滤失量形成良好的泥饼，提高钻井液的润滑防塌能力和抑制性，加强钻井液的封堵能力，保证煤层段井壁稳定。同时，调整钻井液流型，钻井液动速比保持在0.4-0.6之间保证钻井液有良好的流变性，防止因钻井液流型差而造成压力激动过大导致煤层段井壁坍塌掉块。西山窑组及八道湾煤层段存在渗透性漏失的可能，现场采用随钻堵漏技术，加入（1～2）%非渗透处理剂、(2～3)%超细碳酸钙提高地层承压能力避免地层漏失发生。要根据实际情况调整钻井液密度，使钻井液有一定的径向支撑能力，防止因压差的作用导致煤层段井壁失稳。要适当提高钻井液的黏度、切力，适当减小钻井液的排量减少钻井液对煤层段井壁的冲刷，避免在煤层段停钻循环，保证煤层段的井陉扩大率^[2]。

实践证明，该井西山窑组及八道湾组煤层段井径非常规则井陉扩大率控制在10%以内，钻进及起下钻顺利，电测一次成功下套管、固井非常顺利。

4结论与建议

在该地区钻井应注意上部地层防缩径、防卡，钻井液应保持低粘、低切适当的失水，工程坚持做好短起下工作、保证排量。钻进至西山窑组，要提前加足防塌剂和降失水剂，同时钻进到煤层段应适当提高钻井液粘切、合理的密度，适当减小排量钻进，严防煤层掉块。强抑制聚合物封堵防塌钻井液渗透性低，有良好的流变性，能在井壁表面形成薄而富有韧性的泥饼，从而更有利于保护油气层。要使用好振动筛、除砂器、离心机等固控设备，控制钻井液中的无用固相。进入油层前要将失水降至设计值以内，加足油层保护材料，减少钻井液对油层的损害。要备足加重材料，进入油层后密切监测钻井液密度变化，确保井下安全。完钻后要充分循环，配制封井浆封井起钻，以确保电测、下套管作业顺利。

参考文献：

[1] 杨贤有， 保护油气层钻井液现状与发展趋势，钻井液与完井液，2009（11）

[2] 王力 王富华，高温深井水基钻井液技术研究，中国石油大学学报，2012年（7）

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