优质轻钻井液体系应用

任健

摘 要： 针对于深井、超深井以及地层复杂、井壁稳定性差等条件下，轻钻井液的实际应用面临着较大的困难。而采取提高钻井液密度方法来预防井壁坍塌，将严重制约钻井速度，且容易导致井漏等安全风险。为有效提高深井和超深井钻井效率，通过采用具有较强封堵能力和抑制性的聚合物-KCl轻钻井液体系，从而良好的解决上述制约钻井效率和安全性的问题。现场实践应用表明，优质轻钻井液体系不仅能充分发挥PDC钻头的特性，还能提高固井质量和起到保护保护油气层的目的，对高效钻井起着十分重要的作用。该钻井液体系的应用，为提高机械钻速提供了有利平台。

关 键 词：钻井；钻井液；聚合物-KCl；高效钻井

中图分类号：TE 254 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2017）07-1405-04

Application of Light Drilling Fluid System With High Quality

REN Jian

（PetroChina Changqing Oilfield Company No.1 Oil Production Plant， Shaanxi Xian 716000，China）

Abstract： Under the conditions of deep well， ultra deep well， complex formation and poor stability of borehole wall， the application of light drilling fluid is difficult. And to improve the drilling fluid density to prevent the wall collapse， will seriously restrict the drilling speed， and be easy to lead to leakage and other safety risks. In order to effectively improve the drilling efficiency of deep well and ultra deep well， polymer-KCl light drilling fluid system with strong sealing ability and inhibition was used to solve the constraints of drilling efficiency and safety issues. The field practice shows that， the light drilling fluid system with high quality can not only give full play to the features of PDC bits， but also improve the cementing quality and protect the reservoir， which can play an important role in efficient drilling. The application of the drilling fluid system provides a favorable platform for improving the drilling speed of the machine.

Key words： Well drilling； Drilling fluid； Polymer-KCl； High efficiency drilling

鉆井液是钻井作业过程中的“血液”，能否实现快速钻井和井下安全，钻井液将起决定性作用。研究区钻井提速难点主要有第三系地层易坍塌，二叠和三叠系泥岩包钻头，石炭系地层岩石膨胀易坍塌等[1]。针对以上问题，为有效提高深井、超深井以及复杂井况在钻井效率，在钻井过程采用轻泥浆聚合物—KCL钻井液体系，该钻井液体系能具有低密度、低固相含量以及良好的剪切稀释作用，最终达到提高钻井速度的目的[2，3]。

所研发并应用的优质轻钻井液体系，利用轻泥浆聚合物-KCL体系特点，包括能降低泥浆密度、保持低土相和减少固相颗粒含量，保护油气层，安全环保，抗高温效果好，成本较低，且保护环境等诸多优点[4]。实现了优快钻井的实际目的，完全满足了深井、超深井以及水平井钻井技术需求。

1 轻泥浆聚合物-KCL体系特点

采用轻泥浆聚合物-KCL钻井液体系，具有以下特点[5，6]：

（1）通过降低泥浆密度、保持低土相和减少固相颗粒含量从而提高钻井速度；

（2）利用弱凝胶易返排和易降解的特征，对油气层实施暂堵而最终起到保护油气层作用；

（3）该体系采用无毒处理剂，具有安全环保的优点，荧光级别小于5级，对岩屑无污染，不影响地质录井；

（4）抗高温效果好，在150 ℃的温度下仍然具有优良的流变性、润滑性和超强的抑制防井壁坍塌性能，完全满足了深井、超深井以及水平井钻井技术需求；

（5）轻钻井液体系综合成本较低，且有利于保护环境。

2 各开次的钻井液性能

2.1 一开井段（0～800 m）

钻井液体系设计基本数据、钻井液配方、钻井液性能设计表见表1、2、3。

钻井液配制及工艺技术处理维护要点：

（1）检查固控设备及钻井液循环系统各部件性能，施工前进行设备试运转，以保证设备能良好运行；

（2）开钻前配制200 m3搬土原浆，配方：淡水+0.2～0.3%纯碱+0.2～0.3%烧碱+5～8%搬土，加药时严格按照配方制定的加药顺序，加药后搅拌均匀，充分保证水化时间不低于24 h；

（3）根据钻井液设计性能要求，将聚合物配制成胶液，严格按照设计比例混合配制成开钻泥浆。推荐的胶液配方为：井场水+0.1～0.2%烧碱+0.2～0.3%80A51+0.3～0.6%KPAN。配制前先要对井场水进行化验分析，根据井场水中的钙、镁离子含量情况适量加入烧碱或纯碱进行配对；

（4）利用补充胶液的方法，对钻井液性能进行维护，并及时补充预化水原浆以保证稳定的钻井液性能；

（5）最大限度的利用四级固控设备维护钻井液性能，以保证钻井液性能优质及稳定；

（6）彻底清洗井眼后再下入9 5/8″套管，并替换稠浆对裸眼段进行进行有效封闭，以确保套管下入能顺利到位。

2.2 二、三开井段（800～4 100 m奥陶系灰岩顶）

量和地层岩性特征，对配制量进行相应调整。同时需要加足量的聚合物大分子，才能维持钻井液良好的包被抑制性；

（4）同时需要保证钻井液的润滑性，润滑剂TRH-1加入量2%～3%，同时根据实际情况加入适量的聚醚多元醇HTFT/DF-1；

（5）随着裸眼段井眼的持续钻进及延伸，为防止裸眼段井壁出现坍塌影响钻井安全及井眼光滑性，必须要提高井壁处泥浆形成的泥饼厚度和质量，配制钻井液时应加入1～2 kg/m3足量的防塌剂YL-80和HTFT/DF-1，以达到稳定井壁的要求；

（6）最大限度地运用固控设备，尤其是使用离心机清除无用固相颗粒，同时良好的改善泥饼质量；处理剂配成胶液一定按照循环周期进行，避免性能波动过大；

（7）由于裸眼井段较长，钻井过程若出现渗透漏失严重，可配合加入暂堵剂（SQD-98）防止井漏，以确保井下安全；

（8）在3 000 m左右逐步加入抗高温处理剂（降失水、防塌剂），2～4%SMP-1、2～4%PSC，增强泥浆的抗高温及防塌能力，保证井壁稳定。

2.3 四开井段

钻井液体系设计基本数据、钻井液配方、钻井液性能设计表见表7、8、9。

钻井液配制及工艺技术处理维护要点：

（1）做好H2S的防范工作，钻开奥陶系前，钻井液中提前加入0.3%～0.5%的除硫剂进行预处理，如果H2S浓度大于20 mg/m3时可加大处理剂用量；

（2）泥浆罐严格按井控规定，安装好H2S报警装置；

（3）加强泥浆坐岗，发现异常情况，立即按正规渠道上报；

（4）充分发挥双保钻井液的特性，维持合适的动塑比，确保钻井液具有良好的悬浮携砂能力，避免井下事故；

（5）用好固控设备，控制固相含量；

（6）井场储备足够泥浆材料，防止大型漏失事故发生；

（7）本井段配方及维护处理仍以上部井段为基础，保证钻井液的润滑性，润滑剂TRH-1加量1～3%；

（8）随着裸眼段井眼的持续钻进及延伸，为防止裸眼段井壁出现坍塌影响钻井安全及井眼光滑性，必须要提高井壁处泥浆形成的泥饼厚度和质量，配制时加入20～30 kg/m3的防塌剂YL-80以满足井壁稳定的目的；

（9）在钻开油气层前，泥浆工程师要严格按照《钻井井控实施细则》内的要求，提前储备好重浆、泥浆加重材料、油层保护剂和其它添加剂材料；

（10）进入目的层前50～100 m时，应提前做好油气层的保护工作。配制钻井液时，为达到保护油气层的目的，在原井筒返出泥漿基础上加入2%～4%油溶树脂JYP、2%YX-1、2%YX-2对将要钻开的油气层进行暂堵屏蔽[7]。

3 应用效果

通过近一年的先导性实验，该技术已经成熟，目前在塔中已得到全面推广。使用“轻泥浆”完成全井钻井作业，使用井最深6550 m，裸眼段最长

5 063.37m，创造了该地区钻井新的纪录。较以往所采用的磺化体系钻井液机械钻速提高7.66%，井径扩大率减少33.44%，有效的提高了钻井效率。

4 结束语

（1）优质轻钻井液体系使钻井所采用的PDC钻头的特性得到了充分的发挥。实际钻井过程，优质轻钻井液体系能有效清洗钻头和井底，保持井壁的稳定性，同时对钻头进行冷却，防止钻头内产生泥包从而降低钻头工作效率。保持PDC钻头在钻井过程中的良好工作状态，同时延长了PDC钻头的使用寿命，有效的提高了机械钻速。

（2）优质轻钻井液体系的使用提高了固井质量。使用低固相聚合物钻井液体系的井眼较为规则、井眼通畅、井径扩大率小，钻井液比重低、流变性、粘切性低，这些均有利于对钻井液顶替，对提高固井质量提供了强有力的保障。

（3）使用优质轻钻井液体系能够有效保护油气层。低固相聚合物钻井液密度相对较低，完全能够实现近平衡及欠平衡压力钻井，有效防止井漏的发生。同时也减少了钻完井施工周期，可直接降低施工成本。缩短了井筒内泥浆对油气层的浸泡时间，避免泥浆向油气层的大量滤失和渗透，因此能够有效的降低钻井液对油气层的伤害。

参考文献：

[1]陈德军，雒和敏，铁成军，等.钻井液降滤失剂研究综述[J].油田化学，2013，30（2）：295-300.

[2]王显光，杨小华，王琳，等.国内外抗高温钻井液降滤失剂的研究与应用进展[J].中外能源，2009，14（4）：37-42.

[3]张艳娜，孙金声，王倩，等.国内外钻井液技术新进展[J].天然气工业，2011，31（7）：47-54.

[4]陈乐亮.淀粉类钻井液处理剂应用前景的探讨[J].石油与天然气化工，1998，27（1）：55-61.

[5]白登相，严利咏，蒋明英.群库恰克地区水平井Q5-1钻井液技术[J].石油天然气学报，2011，33（5）：140-143.

[6] 靳书波.塔北地区油气层保护措施[J].钻井液与完井液，1998，15（3）：47-48.

[7]谢海龙.塔河油田GK1H水平井钻井液技术[J].钻井液与完井液，2008，25（1）：47-49.