水基钻井液在渤中浅层大位移井中的研究与应用

王洪伟，张恒，付顺龙（中海油田服务股份有限公司油田化学事业部，天津 300452）

王荐，舒福昌（荆州市汉科新技术研究所，湖北 荆州 434000）

渤中34－1油田新增4口大位移井／大斜度调整井，其中2口针对渤中34－1油田二、三井区进行调整，但目标靶点距离现有平台渤中34－1油田A水平距离达到3km以上，水垂比大于2，开发难度大。在盘活边际地质储量、降低开发成本的整体开发思路指导下，决定在A平台外挂井槽（渤中34－1－D）采用大位移井技术开发二、三井区新近系明化镇组（Nm）油藏。

对于大位移井，国际上自20世纪末起普遍使用油基钻井液，但环境难以接受、成本高，有时废弃钻井液的处理费用甚至高于钻井液自身价值［1］。渤海作为一级海域，在渤中34－1油田使用水基钻井液是环保首选，同时也能大大降低钻井液费用。

1 钻井液体系的构建

1.1 渤中34－1油田大位移井基本情况

A平台外挂井槽（渤中34－1－D）调整二、三井区的2口井分别为渤中34－1－D8H井、34－1－D6井，大位移井基本情况如表1所示。

表1 渤中34－1大位移井基本情况

Nm组油藏有大段活性软泥岩，泥质含量高，黏土矿物质量分数高（一般为30%～60%），泥岩层段黏土极易水化黏结成块，同时造成钻井液流变性容易失控；并有起下钻阻卡，倒划眼憋压、憋扭矩等困难现象。

1.2 大位移井钻井作业关键技术

经实践总结，要成功完成大位移井钻井作业，必须统筹考虑6大关键技术：定向井优化设计、钻柱组合与工具、润滑性控制、井壁稳定技术、井眼清洁技术和钻机配套要求 。

1.3 体系构建思路

根据关键技术并结合渤中34－1大位移井基本情况，构建的钻井液体系必须以4个方面作为主要内容进行研究：①润滑性控制，即降低摩阻／扭矩；②井壁稳定技术，即体系防泥岩水化能力；③井眼清洁技术，即体系高效携带性能；④钻井液体系流变性稳定，体系抗岩屑污染能力。

2 钻井液体系的研究与室内评价

室内通过处理剂研发与优选试验，优化出适合渤中浅层大位移井开发需要的水基钻井液基本配方：3%海水膨润土基浆＋0.25%高黏聚阴离子纤维素PF－PAC HV＋1%提切降滤失剂PF－VIF＋1.5%封堵剂PF－LPF＋1.2%抑制剂PF－HAS＋0.5%聚丙烯酰胺PF－PLH＋1.5%高效润滑剂 RT101＋加重剂（配方中百分数为质量分数）。

2.1 高效润滑剂研发与评价

大位移井突出的特点为大井眼处在大斜度长裸眼稳斜段，钻柱躺在下井壁。这个特点决定了摩阻／扭矩是大位移井钻井工程问题的核心，主要表现为钻柱不能以自重下钻到底，钻柱因为扭矩过大而无法旋转。降低摩阻／扭矩常规措施包括：在油基钻井液中增加油水比，在水基钻井液中使用润滑剂和玻璃珠增加钻井液的润滑性。

通过基础油、油性剂、抗磨极压剂、乳化剂、抗腐蚀和抗氧化剂等方面的研究与筛选，自主研发出了用于大位移井中的高效润滑剂RT101。经国家石油产品质量监督检验中心检验，无论是降低摩阻（表2）或是扭矩（表3）方面都达到或超过国际同类产品。

2.2 防泥岩水化能力评价

取渤中34－1油田Nm组泥岩，在配方中进行滚动回收率和线性膨胀率试验（表4），结果表明体系具有很好的防泥岩水化能力。

2.3 体系高效携带能力评价

钻井液的主要作用之一就是清洁井眼并将岩屑携带出井眼，这取决于钻井液的流变性能。在大井斜大位移井中钻井液携岩效果极为重要，随着井斜的增加，动切力作用有所减弱，但动塑比对携岩的影响仍然较大，因此在大井斜井段中尽可能使钻井液的动塑比高，使钻井液在环空形成平板型层流，动塑比保持在0.36～0.48Pa／（mPa·s），动切力保持在6～12Pa，旋转黏度计3r／min对应读数值要大于4［2］。从表5可以看出，该水基钻井液体系的携带性能满足大斜度大位移井钻进要求。

表2 降低摩阻检验结果

表3 降低扭矩检验结果

表4 滚动回收率和线性膨胀率试验结果

表5 流变性试验结果

2.4 体系抗岩屑污染能力评价

取渤中34－1油田Nm组油藏泥岩岩屑粉，按照不同质量分数加入到钻井液体系中进行污染试验，经老化后对体系流变性能进行对比（表6）。结果表明该钻井液体系最高可抗质量分数为20%的岩屑污染，能满足大位移井井段长、作业周期长的钻井要求。

表6 抗岩屑污染能力试验结果

3 钻井液体系的现场应用

水基钻井液成功完成了渤中34－1－D8H井、34－1－D6井这2口大位移井钻井作业，无起泥球、憋抬钻具等任何复杂情况发生，并且体现出了非常优异的润滑性能，2口井终完时启动摩阻皆在3t以内。由于体系在这2口井的成功应用，截至2014年3月，该水基钻井液体系已迅速应用到渤海的旅大、锦州等区块。

4 结论

1）通过专项关键技术的优化确定了钻井液体系的基本配方：3%海水膨润土基浆＋0.25%高黏聚阴离子纤维素PF－PAC HV＋1%提切降滤失剂PF－VIF＋1.5%封堵剂PF－LPF＋1.2%抑制剂PF－HAS＋0.5%聚丙烯酰胺PF－PLH＋1.5%高效润滑剂RT101＋加重剂（配方中百分数为质量分数）。

2）体系配方简单、操作方便，其优良的润滑性能、高效携带能力和抗岩屑污染能力，尤其适合大位移井的使用。

3）通过在现场应用，该体系完全满足渤中34－1油田浅层大位移井的钻进要求。

4）体系的成功开发和应用，为较大范围控制含油面积形成多个油气构造联合开发，盘活边际地质储量、降低开发成本提供了技术保障。

［1］姜伟 .大位移钻井技术在渤海QK17－2油田的应用 ［J］.石油钻采工艺，2000，22（3）：1～7.

［2］杨晓莉 .大位移井井眼净化的理论与方法 ［J］.钻采工艺，2005，28（6）：24～26.