盐227－4HF长裸眼长水平井钻井液技术

李秀灵，郭 辉

(中国石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司，山东东营 257064)

盐227单元位于东营北部陡坡带陈家庄凸起南侧，基底断裂坡度较陡，沉积地层厚度大，砂砾岩体发育，含油面积1.5 km2，地质储量270×104t。由于埋藏深，钻井成本高，常规开发技术效益差，目前盐227单元沙四4－5砂砾岩体处于探明未动用状态。为提高本单元储量动用程度，设计采用长水平段水平井进行开发。盐227－4HF井是胜利油田在济阳坳陷东营凹陷北部陡坡构造带盐227井砂砾岩体较高部位长水平段水平井，为油田的一口重要的非常规开发井，目的层为沙四上纯上亚段，储层段砂砾岩体厚度较大，为低孔特低渗透储层。该井完钻井深为4 323 m，垂深为3 460 m，最大井斜为81°，水平段长为927.69 m。本文介绍了二开、三开钻井液技术。

1 钻井液技术难点

1)稳定井壁、防塌技术。由于二开井眼较大，缺失沙一段，沙河街地层较浅，沙二段仅10 m，沙三中以上地层长时间浸泡，易发生坍塌;三开裸眼段长2 089 m，其中直井段长550 m，主要为硬脆性泥页岩［1－3］易出现坍塌性掉块，对井壁造成破坏。沙三下和沙四上纯上亚段泥页岩微裂缝、层理发育极易发生坍塌掉块，造成起下钻阻卡、憋泵。该井水平位移大、水平段长，钻进周期长，沙三段、沙四上上部砂泥互层易垮塌。因此防止井壁坍塌，维护井壁稳定是该井施工的关键。

2)润滑减阻技术。该井斜井段和水平段垂深超过3 000 m，水平段实钻密度与沙河街组地层压力当量密度大于0.50 g/cm3，在此高压差下，钻井液易形成厚泥饼，加上裸眼段长，极易“托压”，对钻井液的润滑性要求很高。长水平段起下钻过程中的降摩减阻技术也是该井的难点。

3)井眼净化技术。井眼大，钻速快，钻屑多，携带岩屑的难度较大;在大斜度井段和长水平段易形成岩屑床，井眼清洁难度大。

4)耐温抗污染能力要求高。为提高钻井速度，减轻对特低渗储层的伤害，采用欠平衡钻进，由于液柱压力难以平衡地层压力，地层水会污染钻井液;井底温度高达138℃，要求钻井液具有良好抗温性。

5)特低渗储层的保护技术。该区块目的层为特低渗储层，注重油层保护［4－5］，严格控制钻井液滤失量，减少滤液和固相颗粒侵入地层，防止细小孔喉发生堵塞和水锁、水敏效应，降低钻井液对储层的伤害。

2 现场钻井液技术

2.1 二开(201～2 302 m)

二开主要钻遇明化镇组、馆陶组、东营组、沙三中上部地层，其中明化镇组地层松软，易发生坍塌卡钻，东营组地层造浆严重，沙河街组缺失沙一段，地层较浅，采用聚合物防塌钻井液体系，防止井壁坍塌，现场主要采取4项钻井液技术。

1)控制钻井液密度。钻遇沙三中地层后，按照循环周期0.01～0.02 g/cm3的幅度均匀提高井浆密度:从 1.08 g/cm3升至 1.13，1.25，1.40 g/cm3，用 1.40 g/cm3的密度钻至完钻。使用固控设备，清除有害固相，控制钻井液密度自然上升。

2)控制钻井液流变性、提高封堵性，保证井眼清洁。以0.2%～0.4%PAM、1.5%～2.0%铵盐复配控制钻井液流变性。用天然高分子降滤失剂、抗高温抗盐降滤失剂、胶乳沥青、磺酸盐共聚物和超细碳酸钙等处理剂，提高钻井液的封堵防塌性，降低钻井液滤失量，满足二开大井眼中悬浮岩屑和清洁井眼的需要。由于本井缺失沙一段，沙二段仅10 m，因此，进入沙河街地层1 475 m前，迅速调整钻井液性能，钻井液密度保持在1.15～1.17 g/cm3，黏度保持在 40～55 s，API滤失量控制在5 mL以内。采用胶乳沥青作为主要封堵剂，并配合使用超细碳酸钙，封堵井壁，控制钻井液API滤失量至4 mL以内，直至二开完钻。

3)体系pH的调控。在钻遇CO2前，将钻井液pH控制在8.5～9.0，防止岩屑细分散。钻遇CO2后，加入KOH，NaOH处理，控制pH在9.0～10.0。

4)固井前处理措施。完钻后通过短起下钻保证井眼畅通，充分循环钻井液后封住下部裸眼段，保证电测及下套管作业顺利。

2.2 三开(2 302～4 391 m)

2.2.1 三开直井段(2 302～2 850 m)

该直井段地层主要为硬脆性泥页岩易出现坍塌性掉块，对后期施工造成不利因素，是全井施工的重点。采取3项钻井液技术，直井段采用聚合物胶束封堵防塌钻井液体系。

1)稳定井壁技术。三开施工前将二开钻井液在套管内进行预处理，开启离心机清除劣质固相，土含量控制在60～80 g/L，黏度降至40 s，调整钻井液性能。依据沙河街组地层的坍塌压力、破裂压力和地应力等预测数据和邻井测试压力系数确定合理的钻井液密度，保持地层的力学稳定。加足铝基聚合物、胺类抑制剂、超细碳酸钙、胶乳沥青等处理剂，提高钻井液的抑制性、封堵性，减少钻井液中自由水的侵入，通过对地层孔隙的填充和封堵，确保井壁稳定，使泥饼变得光滑、致密。加入部分油性材料，降低失水，严格控制滤失量，改善泥饼质量，稳定井壁。

2)防塌、防卡技术。由于三开裸眼段长2 089 m，根据地质预测，通过根据井下实际情况慢慢提高密度，达到支撑井壁的硬性标准。加足抑制剂，提高钻井液中聚合物含量，增强钻井液抑制黏土水化膨胀能力。各主要防塌材料按照三开强抑制防塌钻井液体系补充至上限，慢慢加入超细CaCO3、胶乳沥青等，并保持其含量达5.0%，改善泥饼质量，封堵泥页岩裂缝，降低钻井液高温失水，进一步提高钻井液的防塌能力。同时，该井段施工中为大段的泥页岩，造浆严重，糊筛布，加入适量清水，保证泥浆中自由水含量。

3)井眼净化技术。控制钻井液黏度在45～55 s，API滤失量≤3.0 mL，高温高压滤失量≤12 mL，切力:(5～10)/(10～20)Pa，pH:8.0～8.5。保持钻井液具有良好的流变性和携带岩屑能力，利用固控设备，控制含砂量≤0.3%。

2.2.2 三开斜井段(2 850～3 446 m)

随着井斜的增大，钻具受重力的作用，向下井壁整体倾斜，使得钻具与井壁的摩阻、扭矩均较大。使如何改善泥饼质量，降低钻柱与井壁间摩阻与扭矩，防止卡钻事故发生显得尤为重要。斜井段采取2项钻井液技术。

1)润滑减阻、防卡技术。在工程方面，保证定向轨迹平滑，避免狗腿肚的形成。通过固控设备和絮凝包被抑制剂，清除无用固相，调整控制钻井液的流变性，在二开原浆基础上，补充大量的护胶剂，充分保证泥浆的稳定性，降低失水，严格控制高温高压滤失量，改善泥饼质量。在造斜点前200 m，加入乳化剂、原油和固体润滑剂，进入斜井段后，根据现场施工情况，定期混入原油，提高钻井液润滑性能。保证钻井液在井壁形成薄韧、润滑性良好的泥饼，为顺利造斜创造条件，保证定向钻进过程中较低的摩阻和复合钻进过程中较小的扭矩。进行短起下钻，下钻到底后，充分循环钻井液，起钻前配制漏斗黏度为80 s的封井浆封井，保证动力钻具能顺利下入。

2)防塌、井眼净化技术。由于该井的斜井段为沙三下和沙四上上部地层，因此控制井壁稳定，防止井壁坍塌是本井段施工成功的关键之一。斜井段定向钻进期间，加足抑制、防塌材料，强化泥饼质量，使体系具有良好的润滑性能和封堵能力，进一步降低失水。控制钻井液黏度在50～60 s，密度在 1.20～ 1.25 g/cm3，FLAPI≤3.0 mL，FLHTHP≤10 mL，切力(5～10)Pa/(10～20)Pa，pH:8.0～8.5。使钻井液在斜井段具有优良的流变性和合理的环空流型，清洁井眼，起下钻正常，未发生岩屑床形成。

2.2.3 三开水平段(3 446～4 323 m)

该井段为目的层，位于沙四上纯上亚段，水平位移长达927.69 m，使用聚合物胶束封堵防塌混油钻井液。

1)稳定井壁、井眼清洁技术。随着水平井水平段延长，钻屑由沿直井的轴向下滑动改为沿斜井的径向下滑动，钻屑在下井壁形成岩屑床，岩屑床越厚，与钻柱的接触面积越大，从而造成一些复杂事故的发生。井眼清洁是关键。首先通过固控设备和絮凝包被抑制剂，清除无用固相。合理控制钻井液的流变性能，既保证携岩能力，又防止钻屑黏附井壁。主要调整钻井液的稠化系数K值、φ3 读数，使 K 值控制在 0.5～0.8 Pa·sn，φ3，φ6读数不能太低，初切力大于2 Pa。制定合理排量，尽量保证钻井液的环空返速，定期短起下，破坏岩屑床。增加旋转钻进时间，减少滑动钻进时间。同时，本井为大位移水平井，长水平段钻进周期长，砂砾岩钻时较慢，沙三段、沙四上上部砂泥互层易垮塌，钻井液性能调整以维护为主，以胶液的形式定期补充抗高温降滤失剂、抑制剂、封堵防塌剂，避免大幅改变钻井液性能导致上部泥页岩地层垮塌，保证井壁稳定，防止发生井下复杂与事故。钻入目的层井段后为确保施工安全，每次起钻前要通过短起下，确定油气上窜速度在安全范围内，方可起钻。电测前净化井眼，配制润滑封井浆封井，确保电测顺利。

2)润滑减阻防摩损技术。本井水平位移大、水平段长，钻进过程中，施工摩阻升高、扭矩增大、脱压严重。因此，需及时了解摩阻和扭矩等的变化情况，钻井液中原油有效含量不低于12%，钻进后期加入适量乳化剂使原油的润滑效果达最佳，保证钻井液具有良好的润滑性能，泥饼摩擦系数不大于0.03。该地层磨损钻头、钻具严重，必须加强固控设备使用率，定向后振动筛使用180目筛布并适当开启离心机，严格控制钻井液的含砂量及劣质固相。钻进后期加入1%～2%固体润滑剂降低摩阻和扭矩。根据井下情况及时进行短程起下钻，以破坏岩屑床，清除井内岩屑，降低井眼中的岩屑浓度。

3)抗盐抗温技术。井底温度高，储层温度达138℃，地层温度梯度3.49℃/100 m，控制井浆中膨润土含量，防止钻井液高温变性，定期以胶液的形式补充抗高温降滤失剂SMP、抑制剂、封堵防塌剂等处理剂，控制 FLAPI≤3.0 mL，FLHTHP≤10 mL，避免大幅改变钻井液性能导致上部泥页岩地层垮塌，保证井壁稳定。

4)特低渗地层油层保护技术。该井目的层在沙四上纯上亚段，为低孔特低渗透储层，要注意油层保护。在进入储层前200 m，加入不同粒径的超细碳酸钙、胶乳沥青等封堵材料，在近形成屏蔽暂堵带，以胺类抑制剂等处理剂确保滤液有足够的抑制性，严格控制滤失量＜3 mL，含砂量＜0.1%，最大程度上减少滤液和固相颗粒侵入地层，防止细小孔喉发生堵塞和水锁、水敏效应，最大限度降低钻井液对储层的伤害。

3 结论

1)井深超过4 000 m，井底温度稳定接近或超过140℃时，需防止钻井液高温增稠或减稠，注意钻井液流变性能的变化，及时调整至合适范围，使钻井液具有良好的流变性能和携带岩屑能力。

2)钻遇长段泥页岩地层，根据地质预测和井下实际情况，缓慢提高密度，结合力学支撑，达到稳定井壁稳定的效果。及时调整钻井液性能，增强钻井液抑制性和封堵性，降低钻井液活度，严格控制滤失量，减少滤液侵入泥页岩地层。

3)钻遇水平位移大，水平段长的地层，及时了解摩阻和扭矩等数据的变化情况，保证钻井液具有良好的润滑性能。同时井眼清洁是关键，合理控制钻井液的流变性能，既保证携岩能力，又防止钻屑黏附井壁。制定合理排量，尽量保证钻井液的环空返速在合适范围内，定期短起下，破坏岩屑床。增加旋转钻进时间，减少滑动钻进时间。加强固控设备使用率，严格控制钻井液的含砂量以及劣质固相。

4)钻遇低渗、特低渗地层，要主要油层保护，严格格控制滤失量，含砂量，最大程度上减少滤液和固相颗粒侵入地层，防止细小孔喉发生堵塞和水锁、水敏效应，最大限度降低钻井液对储层的伤害。

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