玉门油田酒西坳陷小井眼钻井液技术

2016-12-09路克崇程岂凡张怀云

西部探矿工程 2016年11期

关键词：玉门环空井眼

路克崇，程岂凡，张怀云，卢　平

（西部钻探工程有限公司国际钻井公司，甘肃酒泉735000）

玉门油田酒西坳陷小井眼钻井液技术

路克崇*，程岂凡，张怀云，卢平

（西部钻探工程有限公司国际钻井公司，甘肃酒泉735000）

随着油田勘探开发的不断深入，小井眼钻井成为老井复苏、油田开发方案调整的重要技术手段，小井眼钻井的关键技术是环空水力学，它不仅涉及到环空钻屑举升、环空压耗、井壁稳定、钻具与井壁的润滑等，还与正确选择钻井工艺参数有关，环空压力损失很高成为小井眼水力学研究中必须首先研究的核心问题。将从钻井液流变性的调整、井眼清洁、井壁稳定、润滑防卡几方面进行研究。

小井眼；钻井液；雷特纤维素；流变性

1　概况

一般认为，井筒中大于90%的井径小于7″或70%的井眼直径小于6″的井称为小井眼井，但周煌辉等认为穿透目的层的井段是用小于7″的钻头钻成的井眼也可以称为小井眼。玉门油田近年来的小井眼井主要表现形式为在Ø177.8mm套管中用Ø152mm钻头开窗的侧钻井及在Ø139.7mm套管中用Ø117.5mm钻头开钻的加深井（图1、图2）。

图1　开窗侧钻小井眼井井身结构示意图

图2　小井眼加深井井身结构示意图

2　小井眼钻井液难点[1]

小井眼井由于环空间隙小，钻具水眼小，引出了一系列特有的技术问题，因而，也就形成了有别于常规井眼的小井眼钻井液技术，并决定了它有以下几个特征。

（1）小井眼钻井液应为低固相或无固相体系，在常规井眼中，约有10%的循环压力损失发生在环空，而在小井眼中这个值可能高达60%～80%，过高的固相含量必然会增大钻井液在环空的流动阻力，不利于水力能量的有效利用和发挥；并且，环空流动阻力过大的直接结果是环空的当量密度增大，容易引起井漏或井塌发生。

（2）小井眼钻井液必须有很好的流变性，以满足携带岩屑的要求，因为在小环空间隙下，容易致使环空钻井液上返速度高，引起井壁失稳；而在钻井液以同样排量进入更大的环空时，上返速度又急剧下降，导致岩屑在返速突变处堆积，下钻时又被钻头推至裸眼段或井底（图3）。由图3可以看出，在相同排量下，当钻井液从小井眼上返至大井眼的时候，环空返速急剧下降，从最高2.8m/s下降到最低0.5m/s。

（3）玉门油田酒西区域小井眼钻井液必须有很好的抑制性，小环空间隙致使钻具容易发生卡钻，钻井液应能抑制地层造浆和维护井壁稳定，以免发生井塌、卡钻；同时钻井液应具有较低的滤失量和优质的泥饼，以防塑性泥页岩地层吸水膨胀产生缩径、发生粘卡；此外，低滤失量也有利于保护油气层。

（4）小井眼钻井液应具有良好的润滑性，小环空间隙使得钻具粘卡机会增多，钻井液要能改善摩阻。

图3　不同井眼/套管与钻杆（mm）组合在7～20L/s排量下理论环空返速（m/s）

3　室内研究

3.1调整钻井液流变性，降低钻井液压耗，尽可能获得更高的钻井排量

小井眼钻井的关键技术是环空水力学，在机泵条件，钻井液密度等客观条件不可改变的情况下，只能通过调整钻井液流型，来减小环空压耗，提高钻井排量。室内通过毛细管粘度计在20℃恒温槽内对阳离子钻井液常用处理剂不同浓度下的粘度进行了测定。测定结果见表1。

表1　不同浓度下阳离子钻井液处理剂水溶液的毛细管粘度

结果表明，CHM和HS-1水溶液粘度随浓度的升高变化最大，即加入钻井液后对钻井液滤液粘度贡献最大，加大CHM和HS-1的浓度能获得较高的液相粘度，在相同钻井液漏斗粘度下，能获得更好的流型和更小的环空阻力。不同流型指数对井底压力的影响见图4。

图4　不同流型指数对井底压力的影响（据西南石油大学《玉门油田井壁失稳机理及对策研究》项目2008）

3.2雷特超级纤维携岩技术

雷特超级纤维具有化学惰性、高分散性、高悬浮性、高温稳定性等物理性质。能均匀分散在钻井液中，形成密集的网架结构，循环时携带岩屑并刮掉井壁附着物，随钻井液一起返出地面。室内对雷特纤维加入钻井液前后的性能进行的测定，结果表明，雷特纤维加入后，能明显提高钻井液切力及动塑比，而马氏漏斗的网孔能将纤维基本全部过滤，过滤后对钻井液性能无明显影响，表2为普通阳离子钻井液体系配方4%土粉+0.3%CHM+0.4%NW-1+1%HS-1+1%CaO＋2% DYFT+（0.7‰DL）加入雷特后性能变化情况。

表2　加入雷特纤维前后钻井液性能

4　现场应用

（1）现场钻井液在原有玉门酒西坳陷钻井液配方的基础上，结合小井眼钻井的特点进行优化配方为：5%～6%土粉+0.4%～0.5%CHM+0.2%～0.3%NW-1+ 2%～3%HS-1+0.5%～1%CaO＋2%～3%DYFT+（0.7‰DL）。

（2）该配方在2014～2015年度玉门酒西坳陷鸭西4J井、鸭西8X井、鸭西11井三开井段应用，平均井径扩大率小于15%，事故复杂损失率小于2%。在现场应用过程中CHM和NW-1提供较强的抑制性，防止地层水化性失稳，FT-1、CaO乳液、坂土颗粒提供颗粒级配广泛的封堵能力和泥饼支撑能力，再加上HS-1中分子降滤失剂锁水功效，进一步弱化水相浸入半径，达到井壁稳定的目的；其次通过NW-1、CaO的适度絮凝功能，保持体系分散度，保持较多的自由水含量，使体系具有良好的流变性，减少粘度矿物比表面积，保持一定的钻井液结构强度，在保证携岩悬浮的同时，减少空间网状结构引起的结构粘度。

（3）由于小井眼井径较小井眼轨迹控制困难以及轻微沙桥即可造成测井仪器遇阻只能采取钻杆传输测井，但小径测井仪器对接困难，故障频次高，造成测井成功率偏低，鸭西4J井Ø117.5mm井眼累计对接12次才完成测井，造成完井周期达25.4d。该类型井眼完井测井问题。