钻井液技术应用探讨

魏奇

【摘要】结合某井钻井过程中存在的问题，明确了分段钻井液体系与配方，重点论述了导管、一开井段，二开井段，三开井段及西山窑、八道湾组煤层段的钻井液技术实践应用情况，并形成了结论与建议，以期为该地区钻井施工提供钻井液技术参考。

【关键词】钻井工程 钻井液技术 实践应用

某井一口预探井，设计井深4730.00m，二开设计井深3682.00m，二开实际完钻井深3775.00m，实际完钻井深4821.00m，钻井、电测、下套管、固井顺利，本井段未发生井控和HSE安全事故。

1 钻井液技术难点

1.1 预防上部地层坍塌、地层造浆、井眼缩径

该井导管、一开地层新近系地层成岩性差，松散，易垮塌，防坍塌卡钻；二开到头屯河组上部红泥岩易造浆，该井段应注意加强钻井液的抑制性；二开主要钻遇白垩系、侏罗系中通。地层岩性为砂（砾）岩、厚泥岩不等互层，可能钻遇硬石膏、膏质泥岩，注意防漏、防塌、防卡。二开选用聚合物封堵防塌钻井液体系。

1.2 二开西山窑组煤层段掉块

西山窑组存在长煤层段，由于煤层硊，易被钻头破碎，钻遇长煤层段时极易发生掉块现象，因此预防煤层段掉块是二开次的关键。

1.3 三开井段防剥蚀、碰撞掉块、坍塌和漏失

三开侏罗系地层地层以砂岩为主，钻遇多套煤层及沥青、层碳质泥岩、含砾岩层，防剥蚀、碰撞掉块、坍塌和漏失是本开次的难题。随着地层温度升高提高钻井液的高温稳性也是该井段的关键。

2 分段钻井液体系

2.1 导管、一开井段钻井液体系（0～507.27m）

设计体系：预水化膨润土浆；基本配方：淡水+（5～8）%膨润土+（0.3～0.5）%纯碱；添加剂：HV-CMC；现场体系：预水化膨润土浆；现场配方：井场水+8%膨润土+（0.3～0.4）%NaOH+（0.2～0.3）%Na2CO3；主要助剂：HV-CMC。

2.2 二开井段钻井液休系（507.00～3775.00m）

设计体系：聚合物封堵防塌钻井液体系。

基本配方：（507～2800）m，（4～6）%膨润土+（1～2）%双聚铵盐+（0.3～0.5）%聚丙烯酞胺干粉+（2～3）%聚合物降滤失剂+（2～3）%褐煤树脂+（2～3）%超细碳酸钙；其它：烧碱、堵漏剂、加重剂等。

（2800～3775）m：（4.0～6.0）%膨润土+（0.3～0.6）%聚丙烯酞胺干粉+（2～3）%抗高温抗盐防塌降滤失剂+（1～2）%铵盐+（5～7）%低荧光井壁稳定剂+（3～5）%羧甲基磺化酚醛树脂+（1～2）%无水聚合醇+（0.5～1）%非渗透+（2～3）%纳米乳液+（0.5一1）%有机胺+（2～v3）%超细碳酸钙。其它：烧碱、堵漏剂、硅氟稀释剂、固体润滑剂、加重剂等。现场体系：聚合物封堵防塌钻井液体系

2.3 三开井段钻井液体系（3775^4821）

设计体系：强抑制聚合物封堵防塌钻井液体系。（4.0～6.0）%膨润土+（0.3～0.6）%聚丙烯酰胺干粉+（2～3）%抗高温抗盐防塌降滤失剂+（5～7）%低荧光井壁稳定剂+（3～5）%羧甲基磺化酚醛树脂+（1～2）%无水聚合醇+（0.5～1）%非渗透处理剂+（2～3）%纳米乳液+（0.5～1）写有机胺+（2～3）%超细碳酸钙。其它：烧碱、堵漏剂、硅氟稀释剂、固体润滑剂、加重剂等。现场体系：强抑制聚合物封堵防塌钻井液体系。

3 分段钻井液维护技术措施

3.1 导管、一开井段（0～507.00m）

开钻前应准备足量预水化膨润土浆（（0.2～0.3）%NaOH+（0.1～0.2）%Na₂CO₃+6%膨润土），仔细检查钻井液循环系统、加重系统、固控系统、钻井液储备系统，必须满足钻井施工需要。一开井段所钻遇地层胶结松散，可钻性好，钻井液主要以携带岩屑、稳定并壁，确保安全钻进为目的。钻进时采用稀胶液进行维护，胶液配方：（0.2～0.4）%NaOH+0.2-0.3%HV-CMC+（0.2～0.3）%Na₂CO₃。钻完表层进尺后，充分循环，并配置高粘切封井浆封闭井眼保证下套管顺利。

3.2 二开井段（507.00～3775.00m）

二开应选用聚合物封堵防塌钻井液体系，并重点落实好钻井液的维护处理措施：开钻前仔细检查现有的钻井设备，保证运转正常。为保证取芯钻进的顺利进行，使钻井液性能达到设计要求，在取芯前加足各种处理剂，对钻井液进行一次性调整；要降低钻井液的滤失量，改善泥饼质量，提高钻井液的悬浮性，使钻井液的性能能满足取芯作业要求。

开钻后，要补充新配的聚合物胶液维护钻井液性能。上部地层应保持适当的粘切、足够的排量，提高钻井液的携带能力，同时维护良好的钻井液流动性来冲刷虚泥饼。进入头屯河组底部及西山窑组后逐步补充SMP-2、褐煤树脂、无水聚合醇、纳米乳液、白油润滑剂、超细碳酸钙、井壁稳定剂等降低钻井液滤失量，提高钻井液的润滑防塌能力，配合NPAN调整钻井液流型。

3.3 三开井段（3775～4821）m

三开钻完水泥塞后，要彻底清洗循环罐，根据三开的地层特点并结合现场实际情况，优选强抑制聚合物封堵防塌钻井液体系。要调整二开钻井液性能，达到三开设计性能要求后，方可三开钻进。要严格控制膨润土含量，动速比0.4左右，防止黏切过高造成压力激动以及黏切过低冲刷井壁，控制固相含量同时控制滤失量；保证钻井液抑制性处理剂有效含量。要不间断补充SMP-2和HQ-1，改善泥饼质量和钻井液流变性需加入超细碳酸钙和SN-1等处理剂。

3.4 西山窑、八道湾组煤层段

该井在钻进到井段3661.00m～3663.00m时气测值出现异常升高，岩屑中出现黑色有光泽小煤块，现场判断钻遇侏罗系西山窑组煤层。煤层微裂缝多、岩性脆易破碎、易剥蚀掉块。为确保煤层段顺利钻穿，防止复杂情况出现，进入西山窑组后加大SMP-2、褐煤树脂、无水聚合醇、纳米乳液、白油润滑剂、超细碳酸钙、井壁稳定剂等处理剂的用量降低钻井液滤失量形成良好的泥饼，提高钻井液的润滑防塌能力和抑制性，加强钻井液的封堵能力，保证煤层段并壁稳定。同时，调整钻并液流型，钻井液动速比保持在0.4-0.6之间保证钻井液有良好的流变性，防止因钻井液流型差而造成压力激动过大导致煤层段井壁坍塌掉块。

4 结论与建议

在该地区钻井应注意上部地层防缩径、防卡，钻井液应保持低粘、低切适当的失水，工程坚持做好短起下工作、保证排量。钻进至西山窑组，要提前加足防塌剂和降失水剂，同时钻进到煤层段应适当提高钻井液粘切、合理的密度，适当减小排量钻进，严防煤层掉块。强抑制聚合物封堵防塌钻井液渗透性低，有良好的流变性，能在井壁表面形成薄而富有韧性的泥饼，从而更有利于保护油气层。要使用好振动筛、除砂器、离心机等固控设备，控制钻井液中的无用固相。进入油层前要将失水降至设计值以内，加足油层保护材料，减少钻井液对油层的损害。要备足加重材料，进入油层后密切监测钻井液密度变化，确保井下安全。完钻后要充分循环，配制封井浆封井起钻，以确保电测、下套管作业顺利。

参考文献：

[1]杨贤有.保护油气层钻井液现状与发展趋势.钻井液與完井液，2009（11）.

[2]王力王富华.高温深井水基钻井液技术研究.中国石油大学学报，2012（7）.