中原油田侧钻井钻井液技术应用研究

中原油田 侧钻井钻井液技术应用研究

高松

中石化中原石油工程有限公司钻井二公司 河南 濮阳 457000

摘要：中原油田东濮老区每年都有众多生产井需要侧钻修井治理，以实现老区剩余油的有效动用，在部分生产井应用的φ139.7mm套管固井方式往往导致侧钻井施工受到严重制约，同时大规模压裂、长水平段水平井、长期高压注采、长泥岩裸眼段等诸多不利因素影响，对油田侧钻井钻井液技术均是十分严峻的考验。在低成本高效率动用剩余油的思想指导下，开发了低固相KCI一聚合物侧钻井钻井液技术，该钻井液体系在流变性、防塌性、抑制性、润滑性等方面均表现出色,能够满足复杂现场施工要求,实施成功率100％,取得了良好的效果。

关键词：中原油田；侧钻井；钻井液技术

1工程情况

由于老油田经过长期高压注水，地层压力变化大，以往钻井施工中多次发生溢流、井涌、漏失等现象。近几年，为提高单井产能，部分井采用了长水平段水平井+压裂等油藏改造技术，造成地层套系间连通严重，地层压力紊乱。为此，开展了老油田侧钻井应用，侧钻井开窗位置为900～1000m，开窗套管尺寸为φ139.7mm，侧钻井井眼尺寸为φ117.5mm，钻具组合为φ117.5mm钻头+φ95mm螺杆十φ105mm定向接头+105无磁钻铤+φ73mm加重钻杆+φ73mm钻杆，定向井平均裸眼段长超过350m，水平井平均裸眼段长超过1000m，完井方式主要为裸眼滑套完井。

2钻井液技术难点

2.1井眼尺寸小、压耗大、易发生井下复杂事故

侧钻井钻头尺寸为φ117.5mm，井眼尺寸小、环空间隙小，见表1，侧钻井环空间隙仅为常规井眼的50％，增加了钻井液的当量密度，增大了起下钻时的波动压力，易造成漏失、溢流等井下复杂事故。因此如何调整钻井液流变性能、降低环空压力损失、提高钻井液井眼净化能力，是侧钻井钻井液技术的重点之一。

表1常规井眼与侧钻井眼井径及环空间隙对比

2.2长期注采、地层压力紊乱、井壁稳定性差

东濮老区部分油田开采时间都超过了40年，长期的高压注采以及采用压裂等增产增注措施造成地层套系间连通严重，地层压力紊乱，存在小圈闭压力和压力亏空等问题，造成侧钻井施工中易发生井壁坍塌、漏失、溢流等复杂事故。特别是部分井目的层泥岩，遇水易发生水化膨胀，造成井壁坍塌。通过进一步对岩样扫描电镜分析发现，地层微裂缝发育，层理面弱，一旦滤液进入裂缝，由于水力尖劈作用，极易发生应力性剥落坍塌。此外，部分地区还存在着地层水矿化度较高的问题，常规淡水钻井液体系必然引起井壁失稳坍塌。因此如何提高钻井液抑制性和井壁稳定性是钻井液技术难点之一。

2.3裸眼段长、采用裸眼滑套完井，对井眼质量要求高

侧钻井裸眼段长，尤其是水平井，平均裸眼段长超过1000m。完井方式主要为裸眼滑套完井，完井时需要下人多级滑套(7级以上)进行压裂改造，下入管柱结构复杂、外径大、刚性强，下入难度大，对井眼曲率、井眼规则度和钻井液润滑性提出了严格要求。

3侧钻井钻井液技术研究

3.1钻井液技术对策

(1)选择合理钻井液密度

通过分析临井施工情况，结合泄压情况，实时调节钻井液密度，保证钻井液密度在安全密度窗口内，减少漏失或溢流等复杂情况的发生。

(2)控制好钻井液流变性

合理控制排量和泵压，保证环空返速，同时控制好钻井液流变性，保证钻井液的携岩和净化能力，降低压力波动。

(3)降低钻井液滤失量，提高抑制性和井壁稳定性

采用优质的降滤失剂，降低体系滤失量；同时采用沥青及井壁稳定剂，形成化学固壁，防止滤液的侵入，避免地层垮塌。针对地层水矿化度高问题，通过加入适量KCI平衡地层水矿化度，提高钻井液体系配伍性，提高井壁稳定性。

(4)提高钻井液润滑性

施工中加强对摩阻、扭矩的观察，合理设计井眼轨迹和钻具组合，在钻井液中加入适量的润滑剂和减阻剂，提高钻井液润滑性能，同时保持钻井液较低的含砂和固相含量，提高滤饼质量。

(5)提高钻井液防漏堵漏能力

在进入易漏失地层前，在钻井液中加入适量非渗透井壁稳定剂和硅膜承压剂剂等处理剂提高地层承压能力。如果漏失量较大，可根据漏失速度选择不同粒径堵漏剂复配起到物理封

堵作用，结合钻井液中化学封堵作用共同实现防漏堵漏。

3.2钻井液配方确定

(1)KCl加量优选

针对部分地区地层水矿化度较高的实际，常规淡水体系必然易引起井壁失稳坍塌，为保持长裸眼段井壁稳定，需在钻井液中加入一定量的KCl，平衡地层水矿化度，保持地层稳定。根据地层水矿化度特点以及KCl加量对钻井液矿化度影响，选定KCl的合理加量为1.5％-2％。

2. 抑制类井壁稳定剂优选

通过滚动回收实验数据对比分析可见，KPA抑制能力的要明显的好一些。

（3）封堵类井壁稳定剂优选

通过防塌剂和沥青优选实验数据对比可见，HQ一1和YK—H的封堵效果较好。

(4)钻井液配方

通过大量室内实验，对钻井液体系的流变性、抑制防塌能力、润滑防卡能力进行了研究，形成了低固相KCl一聚合物钻井液体系。配方：膨润土+纯碱+铵盐+KPA+KCl+YK—H+HQ-1+

减阻剂+白油+乳化剂。

3.3钻井液体系评价

1. 常规性能评价

表2为常规性能评价数据。

表2 常规性能评价数据

从性能数据可以看出，所选用的低固相KCl一聚合物体系热滚前后流变性能良好．失水

低、切力值合理、流变性能稳定，可有效悬浮岩屑，能满足侧钻井施工要求，终切值合理，可防止开泵憋漏地层，并利于完井管串顺利下入。

(2)抑制性评价。通过岩屑回收率及膨胀性实验结果可见，优选出的低固相KCl一聚合物体系能有效抑制泥页岩的水化膨胀及分散．体现了很强的抑制能力；并且该体系失水很低，能形成致密滤饼，体现了很强的封堵能力，阻止钻井液滤液进入地层后引起近井壁地带的水化坍塌。

加入润滑剂和减阻剂后的钻井液具有很好的润滑性，能显著降低滤饼的摩擦阻力，体现出

了钻井液体系良好的润滑能力。

另外，根据研究地区储层孔喉特点使用适量的非渗透井壁稳定剂和硅膜承压剂，提高地层承压能力，具有很好的防漏功效。

4现场应用效果

4.1现场施工情况

侧钻井施工中，钻井液性能稳定，流变性好，滤失量低，摩阻小，很好的满足了现场施工要求。

4.2重点施工环节钻井液工艺技术

（1）套管开窗

①配置4％膨润土浆，充分水化后替出井内液相；

②依次加入处理剂，性能达到设计要求后进行开窗施工；

③适当提高钻井液黏度和切力，增强钻井液悬浮和携带铁屑及水泥块的能力；

④修窗过程中充分循环，及时清除铁屑及水泥块，保证井底清洁。

（2）裸眼段钻进

①裸眼段钻进时，及时补充KCl，HQ-1和YK-H，保证钻井液体系抑制性和井壁稳定性；

②进入井斜较大井段前，及时补充润滑剂和减阻剂，提高钻井液润滑性；

③保证钻井液具有良好的流变性，合适的动塑比，提高钻井液悬浮和携带岩屑能力，防止

形成岩屑床：

④在进人漏层前，及时补充非渗透等封堵类井壁稳定剂，提高钻井液防漏堵漏能力；

（3）完井下裸眼滑套

①下裸眼滑套前采用专用通井工具通井，通井过程中，提高钻井液的抑制性、携岩性和润

滑性，保证井眼规则、光滑；

②通井到底后，充分循环，彻底洗井，保证井筒干净；

③下裸眼滑套前，调整钻井液性能，适当降低钻井液黏度和切力，保证完井管柱的顺利下入。

5结论

通过研究形成的低固相KCl一聚合物钻井液体系、性能和技术能够满足油田小井眼侧钻井施工要求，现场应用效果良好。

参考文献：

[1]吴明强.有机正电胶聚合物钻井液在小井眼侧钻水平井中的研究与应用[J].石油知识，2013,12(4):12-16．