长庆油田钻井液技术研究与优化

长庆油田钻井液技术研究与优化

刘娅飞

中国石油集团渤海钻探第二钻井工程分公司工程技术服务中心    身份证号：131002198402112830

摘要：长庆油田表层易发生严重井漏，由于漏层较疏松，堵漏难度大。延长组泥岩易垮塌缩径；刘家沟组地层压力低，为区域性大漏层；下部地层为二叠系石千峰组易发生垮塌，石盒子组至本溪组有大段的硬脆性泥页岩及煤层，钻进时易垮塌，井径扩大率大。为了解决这些突出的钻井施工难题，助力钻井施工提质增速，笔者对区块钻井液技术进行了深入的研究与优化。

关键词：长庆油田；钻井施工；提质增速；钻井液技术

前言：长庆油田横跨陕、甘、宁、蒙等省（区），从1970年勘探开发至今已经走过50余年，目前已经建成年产6500万吨的特大油气田，高峰日供气量达到1.68亿立方米，为保障国家能源安全提供了重要保障。2023年长庆油田年钻井总量达到3000口左右，作为钻井工程的重要组成部分，钻井液技术在保障钻井井下安全、稳定井壁、提高钻速、保护储层等方面发挥了重要作用。本文详细介绍了在长庆油田的石油钻井领域中，钻井液技术的研究与优化。

1．区块基本地质情况

长庆油田主力探区位于内蒙古自治区鄂尔多斯盆地，钻遇地层自上到下依次为新生界第四系，中生界安定组、直罗组、延安组、延长组、纸坊组、和尚沟组、刘家沟组，古生界石千峰组、山西组、太原组、本溪组，以及奥陶系马家沟组。

2．钻井液技术难点与优化

2.1新生界第四系表层漏失垮塌

表层若为黄土层，为防止井漏，应配制堵漏钻井液（粘度：40-45s）走小循环开钻，配制一开钻井液主要以土粉为主适当加入FA367、NPAN、KJAN等处理剂调整钻井液参数，在罐内充分循环、搅拌均匀，性能达到设计要求后可进行一开。钻穿黄土层如井下正常可改为大循环坑清水钻进，如井漏严重，应配制堵漏浆静止堵漏。表层若为流沙层，为防止垮塌，应配制堵漏钻井液（粘度：40-45s）走小循环开钻，配制一开钻井液主要以土粉为主适当加入CMC保持粘度，在罐内充分循环、搅拌均匀，性能达到设计要求后可进行一开。钻穿流沙层若下入导管再用原浆试钻50米左右，如井下正常可改为大循环坑清水钻进。打完一开进尺后先大排量循环，视井下情况配稠浆清洗井眼，砂子带净后，短起下5柱，如井底无沉砂方可起钻下套管。

2.2二开砂岩段较长，渗透性好，易发生起钻遇卡、下钻划眼等复杂情况。延长组地层泥岩易垮塌、易缩径。

二开至延长组底钻井液的维护，采用低固相聚合物钻井液体系，利用大循环坑沉砂。具体配方：清水+0.2%大分子包被剂。钻进时胶液维护，总体聚合物含量控制在0.3%以上，用絮凝剂控制钻屑分散，保持最低密度，做好钻井液性能参数控制，保持密度：1.00-1.03g/cm3，粘度：27-30s。钻至延长组中下部时，进一步提高聚合物加量，加入0.5-1%防塌降滤失剂，适当控制失水，改善泥饼质量，提高封堵造壁能力。钻进中，在保证满足携带岩屑的情况下尽可能采用低粘切，起钻前可适当提高井筒内钻井液粘度、降低失水，以确保起钻顺利，井壁稳定。

2.3刘家沟组多发性漏失问题

纸坊组至石千峰组地层造浆性强，采用无固相聚合物钻井液，继续使用大循环坑，进入石千峰组50米改为小循环，彻底将钻井液转化为低固相聚合物钻井液（如井下复杂可提前转型）。将原浆抽到循环罐，补充大分子包被剂、防塌剂、降滤失剂。配方：基浆+0.2%烧碱+20%预水化搬土浆+0.3%CMC+0.4%NPAN+0.6%乳化沥青。刘家沟组可加入1%的单向压力封闭剂循环堵漏，并提高钻井液粘度。若漏速较快，配堵漏浆35方。配方：原浆+3%土粉+1%单封+8%复合堵漏剂+适量CMC，打入漏层，起出10柱钻杆静堵后循环，若井下不漏再钻进。石千峰组地层易垮塌，粘度提高到33秒左右，失水控制在10ml以内。确保钻井液造壁性强，泥饼质量好。

2.4定向井及水平井煤层段井壁失稳问题

大斜度定向井及水平井一般采用三开井身结构，三开转化为氯化钾钻井液体系，能够有效解决井壁失稳问题。体系转换前必须根据小型实验优选配方进行转换，如果井浆坂含高于30 g/l ，首先按小型试验放掉部分井浆再转换。

加入各类降滤失剂、流型调节剂、防塌剂对粘土颗粒进行护胶处理，再加入5-7%的KCL,粘度调整至50～60S，API失水5mL，加入烧碱提高PH值到9，再将密度提至1.25g/cm3左右，以满足设计性能要求。具体配方：井浆+NPAN×1%+PAC×2%+SN树脂×2%+烧碱×0.5%+5-7%的KCL+,最后再用石灰石粉提至合适密度。钻井液设计要求：D=1.24～1.25g/cm3、FV=50～60s、PV=30～45mpa.s、YP=6～12pa、GEL=2-5/5-20pa、FL≤5ml、K≤0.1mm、PH=9～10、HTHP≤12ml、坂含=25-30g/l、固含：≤20%、含砂≤0.3%、CL-=60000-7000mg/l、Kf≤0.08。

钻进过程中，注意监测[CI-]含量，合理补充氯化钾胶液，保持[CI-]含量60000-70000mg/l。随着[CI-]浓度的升高，PH值降低，要及时补充烧碱，保持钻井液的PH值在9-10之间。

随着井深增加，尽一步提高井壁稳定性，加入SN树脂、乳化沥青改善泥饼质量，用PAC严控滤失量，特别是HTHP滤失量≤10mL。井斜30°—60°是性能调整的关键阶段，连续均匀加入各种泥浆材料，避免泥浆性能大幅度变化。满足下部大斜度井段防塌、防卡和润滑需要，严格控制泥饼摩擦系数≤0.06。井斜到60°—90°是全井施工的重要阶段，这一阶段将钻进泥岩盖层，也是容易出现复杂的井段。水平段泥岩钻遇率高，泥岩垮塌问题是水平段提速的主要制约因素，在这一井段用预水化坂土浆或纤维素将钻井液的粘度要提高到60-80S，初切2.5-5Pa防止岩屑床的形成。同时大量补充乳化沥青降低摩阻，防止粘卡和定向托压。完钻电测及下套管前在易垮井段及造斜率高井段打液体润滑及和防塌剂复配封闭浆，确保完井作业顺利进行。

3．现场实践情况

4．总结与认识

4.1保持钻井液具有合适的剪切稀释特性，避免激动压力形成井漏；起下钻做好分段循环工作，避免复杂井段开泵。

4.2选择合适的密度是二开施工的关键。二开井段裸眼段长，刘家沟、石千峰组易漏承压能力差，而石千峰、石盒子组泥岩易垮塌，密度高了漏，低了垮。最后确定钻井液密度为1.24-1.25g/cm3为平衡密度。

4.3氯化钾体系必须按照先护胶，后加盐的原则进行转换。

参考文献

[1] 王占周.水平井钻井技术及发展方向 [J]. 云南化工 ,2018 (02).

[2] 胡祖彪.长庆油田页岩油井5000m水平段高性能水基钻井液钻井实践. 钻井液与完井液 ,2023.40(3).

[3] 于洪江.水基钻井液防泥包润滑剂的性能评价与机理分析.西安石油大学学报，2022.37(6).