深层水平井钻井液技术难点及设计方案探讨

田野 栾永乐 王福云

摘要：地质导向技术的成熟，让水平井钻井施工的质量越来越高，进而带动了我国非常规油气藏开发事业的进步，现阶段水平井技术已经在致密油气藏、页岩气等特殊油气藏开发当中发挥作用，保障了特殊油气藏的开发效益。而深层水平井的钻井效果，很大程度上受到钻井液性能的影响，因此有必要在充分了解深层水平井钻井液技术难点的基础上，不断完善设计方案，从而确保油气藏的开发质量。

关键词：水平井;钻井液;设计方案

引言

水平井钻井技术是极具应用价值的一种新兴钻井技术，能够在油气藏开发当中发挥重要作用，然而这种钻井技术也有一定的弊端，即其涉及到多种影响因素，容易出现质量问题。而钻井液显然是水平井钻井质量的重要影响因素，特别是在深层水平井当中，钻井液的重要性更是成倍增长，它的润滑防卡能力、井壁稳定能力、储层保护能力都会给深层水平井钻井质量带来决定性影响，在这种情况下对本课题进行研究，显然具有不可忽视的重要意义。

1深井水平井钻井液的技术难点

1.1井眼净化难点

深层水平井的井身结构呈水平方向延伸，在没有外界动力的情况下，钻井液内部携带的岩屑会在重力作用下逐渐沉积在环空底部，时间一长就会形成一层岩屑层，导致井孔的直径缩小、内部压力失去平衡，进而形成局部严重对流，此时密度较低的流体会快速升高、高密度的岩屑层则进一步下沉，钻井液的稳定性将会被破坏。而在有外界动力的情况下，岩屑层同样会形成，提升钻井液粘性、提升钻井液流动速度等方式能够在一定程度上避免岩屑沉积，然而并不能根治这一问题。从实际情况来看，在利用加重钻井液进行钻进的定向井当中，井口返出的钻井液密度差非常大，这证明加重材料导致了岩屑层反方向移动，给井眼净化带来了更加复杂的问题。

1.2摩阻控制和井眼润滑难点

深层水平井的摩擦阻力必然存在且不能完全消除，特别是在造斜段其摩擦阻力将会进一步提升，在这个井段当中，钻进设备和井壁的接触面积比直井段更大，因此摩擦阻力也随之增加，如果不能合理地控制这部分摩擦阻力，钻井设备将会承受过大的拉伸力，进而发生断裂和破损问题。根据实际经验来看，摩擦阻力大小主要受到泥饼润滑系数、钻具的自重及负载、钻井液润滑性、造斜段倾斜角度、钻井液固体成分含量等一系列因素的影响，如何控制摩擦阻力、保证井眼润滑度，属于不可忽视的难点之一。

1.3井壁稳定难点

深层水平井的井壁稳定性受到物理因素和化学因素两方面的影响：首先，在实际的工作中，为保证井壁稳定性，工作人员常利用调整钻井液密度、调整液柱压力的方法保证井壁稳定，然而深层水平井涉及到非常复杂的地质结构，裸眼段比较长、钻井液密度要求比较高，工作人员难以保证钻井液密度的合理性，液柱压力太大会导致井漏问题、液柱压力太小会导致井壁失去稳定性。其次，向钻井液当中添加封堵剂也能够提升井壁稳定性，但是地层当中的黏土在接触到钻井液以后不可避免地会发生水化膨胀，进而导致井壁稳定性下降的问题。不难看出，如何控制井壁稳定性也是深层水平井技术难点。

1.4储层保护难点

深层水平井水平段和储层之间有着较大的接触面，钻井液需要在水平段停留较长时间，稍有不慎就可能造成储层损坏等问题。水平井深度越大、水平段长度越大，钻井液的流动压力越大、储层破坏几率越大。工作人员必须要合理调整钻井液的设计方案，才能使之具有一定的储层保护能力。

2深层水平井钻井液的设计方案

2.1携岩能力

深层水平井的钻井液技术难点非常多，而保证钻井液携岩能力，则是提升钻井液设计合理性的必然选择，将会影响到钻井过程的摩擦阻力，直接决定深层水平井开发效果。通常来说，水平井钻井施工中涉及到三个阶段的岩屑返出，分别发生在第一洗井区（0°～30°）;第二洗井区（30°～60°）;第三洗井区（60°～90°）。井段倾斜程度不同、钻井液流动速度也就不同，因此不同井段的岩屑运动情况存在一定的差异，而第二洗井区当中则是最重要的岩屑返出阶段。在钻井设备、水平井设计方案不能进行调整的情况下，工作人员可通过调整钻井液的流变性、环空返速等提升其携岩能力，确保深层水平井钻井工程的顺利完成。

2.2润滑防卡能力

在水平井钻井工程中，钻具始终紧贴水平井井壁运行，而在斜度越来越大的情况下，钻具受到的摩擦阻力也会不断提升，上文中简单地提到了影响摩擦阻力的因素，想要降低摩擦阻力、保证钻井工程顺利完成，就必须要采取措施对钻井液设计方案进行调整，控制泥饼质量和钻井液润滑性两项性能保证钻进速度和钻进效果。

2.3井壁稳定能力

深层水平井钻进施工的基础就是保持井壁稳定，相比于常规水平井，深层水平井的造斜段更长，发生坍塌的风险更大，其井壁稳定性很难保证，另外水平钻进时钻具的运行效率比较低，因此往往需要更长时间才能完成钻进，这延长了裸眼井段与钻井液的接触时间，使井壁失稳风险进一步提升。工作人员必须要从物理措施和化学措施两方面分别入手，控制钻井液密度的同时，利用沥青封堵剂、颗粒封堵剂、聚胺类高效抑制剂，保证钻井液的井壁稳定能力。

2.4储层保护能力

深层水平井的储层往往比较脆弱，因此采取措施优化钻井液设计方案、提升其储层保护能力就显得至关重要。比如，遇到裂缝较多的储层时可向钻井液当中添加适当的酸化封堵剂，从而降低裂缝渗透问题，保证水平井钻进的顺利进行;再比如，针对低渗透储层可降低钻井液滤液表面张力控制水锁损害，保护储层稳定性。

3结论

相对于常规直井、常规水平井而言，深层水平井的钻进难度更大、需要处理的地层问题更加复杂，具有施工费用高、施工困难性高的特点，在实际工作中，钻井液性能上的欠缺，是造成深层水平井技术应用问题的主要原因。因此，工作人员必须要充分了解深层水平井钻井液技术难点，并积极主动地调整钻井液设计方案，使钻井液的润滑防卡能力、井壁稳定能力、储层保护能力得到提升，为深层水平井施工提供强有力的支持。

参考文獻

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