强抑制封堵防塌润滑钻井液体系在芦1—9H井的应用

杨世超 王晓琛

摘要：芦1-9H 井是吐哈油田在三塘湖盆地马中构造带芦1井块所布的一口重点水平井，该区块井钻进过程中容易出现井漏、掉块、坍塌、井壁失稳等复杂情况。针对该井的技术难题，结合室内研究，采用强抑制封堵防塌润滑钻井液体系，大大提高了钻井速度，缩短了施工周期，节约了钻井成本。应用效果表明，该体系具有良好的抑制、防塌及润滑性能，维护简单，安全环保，为该区块水平井的钻井液施工提供了参考。

关键词：防漏；防塌；润滑；携岩；强抑制

芦1-9H井位于三塘湖油田马中区块牛东1号与牛东2号构造之间南部下倾的斜坡部位，目的层为二叠系中统条湖组。该区块钻井施工井段长，钻遇地层多，并且岩性及压力体系复杂多变，钻井过程中漏、塌、卡等事故及其它复杂情况多，施工难度大。

1 地质及工程简况

芦1-9H 井钻遇地层从上到下依次为新生界第四系、第三系，中生界白垩系，侏罗系齐古组、头屯河组、西山窑组，三叠系小泉沟组，二叠系条湖组。水平段所钻地层二叠系条湖组。

芦1-9H 井采用“二开”井身结构，井身结构为：一开：Φ375mm×302m（Φ273×301m）；二开：Φ215.9×3347m（Φ139×3345m）。本井从二开2170m 造斜，2637m进入水平段，水平段长708m，水平位移798m，最大井斜96°，完钻井深3347m。

2 钻井液技术难点

2.1 井漏

井漏一直是三塘湖油田马中区块芦1井区钻井过程中遇到的一个突出问题，而且不易堵住。堵漏浪费了大量的时间，严重地影响了钻井施工的正常运行。芦1井区白垩系地层（900-1320m）发生井漏后堵漏存在以下技术难点：地层破碎、胶结性差，承压能力低；存在诱导性裂缝、易重复漏失；地层压力系数悬殊，承压要求高。

2.2 井壁失稳。

芦1-9H井二开裸眼段长3000多米，压力损耗比较大，压力激动也容易引起地层坍塌；条湖组地层层理、微裂缝发育，地层被钻开后，滤液沿层理和微裂缝侵入，粘土矿物吸水膨胀后胶结强度降低，在地应力作用下易坍塌；钻井周期长，裸眼浸泡的时间长，井壁失稳的几率增加。

2.3 井眼净化

芦1-9H井斜井段长500多米，水平段长700多米，随着井斜的增大，在下井壁形成岩屑床、上井壁形成键槽，而且岩屑床存在着下滑的潜在危险，造成高的扭矩和阻力，施工中产生托压、蹩泵等现象。

2.4 润滑防卡

芦1-9H井较深，在大井斜和水平段钻进，钻具整体躺在下井壁上，钻具与井壁的轴向摩擦造成起下钻具的阻力大，易出现起钻遇卡、下钻遇阻等现象，发生粘卡的几率高；同时滑动钻进时常发生“托压”现象，导致不能继续钻进。

2.5 保护氣层问题

芦1井区属于低渗透性油层，极易受到钻井液的污染，为此，要求所使用的钻井液体系具有强抑制性，良好的悬浮携带能力、润滑性和一定的防漏能力，同时保护储集层。

3 钻井液体系选择

根据该井的地层特点和对钻井液的要求，结合以往成功经验，在定向水平段采用强抑制封堵防塌润滑钻井液体系。

强抑制封堵防塌钻井液体系：3～5%膨润土+ 0.2～0.4%烧碱+ 0.2～0.5%聚合物+0.2～0.3%有机胺+ 4～5%磺化酚醛树脂+ 3～5%磺化沥青+3～4%超细+5～6%液体润滑剂+ 3～5%固体润滑剂。

4 现场钻井液施工措施及处理简介

结合芦1-9H井的现场施工情况，可从以下技术难点来分析评价该钻井液体系。

（1）井壁稳定技术。

针对这种情况，为实现安全钻进，采取了以下措施：①严格控制滤失量，使用抗盐抗高温降失水剂KFT、TSH-2、SMP-1等降滤失剂，有效形成优质致密泥饼，使全井段API滤失量小于3.2mL，满足了井下安全要求；②继续补充强抑制聚合物，保持聚合物的含量在0.3%以上，并随着水平段的不断增加，相应聚合物浓度适当提高来提高钻井液的抑制性；③添加封堵类防塌剂磺化沥青，封堵地层微裂缝；④加入润滑剂有利于优质泥饼的形成，使泥饼更光滑致密。

（2）固相控制与井眼清洁技术。

针对二开定向段及水平段长，携岩与井眼净化困难的难题，调整钻井液漏斗粘度在50-70s之间，初终切力控制在3～5/10～12Pa左右，动塑比基本保持在0.5以上，增强体系的携岩能力；适当增加排量，尽量使钻井液达到紊流状态，保持较高的上返速度；充分利用好固控设备，使用180目振动筛和高效离心机，尽量清除钻井液中的无用固相；适时打入钻井液稠塞，清洁井眼；配合工程的短起下、通井等措施破坏岩屑床、键槽等井眼不利因素。

（3）润滑减阻技术。

采用强抑制包被剂控制粘土过度细分散，补充防塌降滤失剂的加量，保证了钻井液具有低失水、高质量泥饼的特性。通过液体润滑剂与固体润滑剂的协同作用以降低钻井液的润滑系数，配合高质量的泥饼及钻井液较高的液相粘度以保证了钻井液优良的润滑性。

（4）油层保护技术

在水平段钻进过程中，采取了以下保护油气层的措施：①钻井过程中使用好四级固控设备，在保证井下安全的前提下尽可能降低钻井液密度来降低井底压力，尽量减少由压差引起的对地层的污染。②油层段钻进严格控制钻井液的滤失量，全井段钻井液中压滤失量始终小于3.2ml，减少滤液的侵入达到减少储层伤害的目的。③使用具有较强抑制性的有机胺，抑制储层中粘土颗粒的膨胀和分散，减少水敏损害和颗粒运移堵塞损害。

施工期间钻井液各项性能参数为：密度1.20～1.30g/cm3，漏斗粘度50～70s，中压失水3～3.2ml，PH值8～9，含砂0.2～0.3%，固含10～13%，塑粘15～20mpa.s，动切力8～11pa，初终切力3～4pa/8～14pa，MBT 40～60g/L。

5 应用效果

在芦1-9H井整个钻井施工中钻井液性能指标符合钻井液设计要求，二开定向段及水平段使用强抑制封堵防塌钻井液体系，在保证井下安全的前提下钻井液密度和HTHP滤失量均控制在要求范围内，并且井壁稳定，润滑效果好，满足了钻井工艺的要求；强抑制封堵防塌润滑钻井液体系，抗温性好，携岩能力强，润滑性好，钻井液整体性能稳定，不仅保证了钻井施工的安全、快速、高效、环保，还满足了地质录井的需要，比设计周期缩短的了三分之一，节约了钻井成本。

6 结论与建议

（1）强抑制封堵防塌钻井液体系较好满足了本井的钻探施工，保证了该体系的抑制防塌和携岩性能，对井眼起到良好的清洁作用。

（2）在水平段，一定要加强现场固控设备的使用，尽可能采用高目数振动筛布，高效使用离心机，同时保证钻井液中较低的固相含量，通过大、中、小高分子聚合物与胺基抑制剂的复配作用提高钻井液的抑制性，最重要的是加大润滑剂的加量，必要时配合固体润滑剂提高润滑性。

参考文献

[1] 鄢捷年. 钻井液工艺学[M]. 山东东营：石油大学出版社，2001.

[2] 沈伟. 大位移井钻井液润滑性研究的现状与思考[J]. 石油钻探技术，2001，29（1）：25-28.

（作者单位：1中石化胜利石油工程公司钻井工艺研究院；

2山东胜利职业学院）