腰平3井深层水平井钻井液技术
包丰波，聂平安，秦现民，任杭州
（中原石油勘探局钻井二公司，河南濮阳 475001）
摘 要：腰平3井是腰英台气田水平段最长的一口深层水平井，完钻井深5068米，水平段长1234米，最大井斜92.6°。通过分析地质特性和钻井液技术难点，确定了解决技术难点的方案，在井壁稳定、井眼润滑、井眼漏失、抗高温、抗污染和气层保护等方面进行了现场应用，效果良好，为优质安全高效钻井奠定基础。
关键词：井壁稳定；井眼漏失；井眼润滑；钻井液技术；腰平3水平井
腰英台气田是中石化东北分公司主要钻探区块之一，因地质条件复杂，发生塌、漏、涌、卡几率偏高，水平井钻井难度极大。腰平3井是松辽盆地长岭断陷腰英台构造上的第一口水平段长超千米的高难度大位移水平井，主要目的层为营城组火山岩气藏，设计井深5041.07米，实钻井深5068米，井底位移1623米，水平段长1234米，最大井斜。一开Φ444.5mm钻头钻至井深400m，Φ339.7mm表层套管下深398m至明水组上部，二开Φ311.1mm钻头钻至3100m，下入Φ244.5mm技术套管，封固至造斜点以上泉头组
二段的稳定泥岩层，为下步轨迹控制和安全钻井创造条件，三开Φ215.9mm钻头钻至设计井深，下入Φ139.7mm生产套管和筛管。
1 地质特性与钻井液技术难点分析
微丸机
腰平3井主要钻遇地层为第四系、第三系和白垩纪上统、下统，钻井液主要面临的问题是泥页岩水化分散、缩径、造浆，以及井壁稳定、高温等问题，主要表现在于： （1）表层井深400米，地层易造浆并且含浅层气，必须使用强抑制性加重钻井液体系。
（2）二开上部蒙脱石含量高，极易水化分散，易发生泥包钻头、井壁坍塌；下部地层水敏性强易吸水膨胀，造成缩径和井壁剥落。要求钻井液在上部地层有较强的抑制性，下部有很强的防塌能力。 反应容器（3）三开段上部易垮塌，下部井斜大，水平井段长，钻屑沉积易形成岩屑床，要求钻井液有较强的防塌能力和很好的润滑性以及携岩带砂能力。
（4）地温梯度在3.5～3.7℃/100m，井底温度一般在130℃左右，要求钻井液有良好的抗温能力。
（5）火山岩裂缝发育，以较高角度倾斜缝为主，裂缝面规则。裂缝密度平均为每米10条，裂缝开启度较好，走向杂乱，倾角5～30°；高阻缝走向北西，倾角40～70°。诱导缝走向近东西，倾角80°。对钻井液密度极敏感，极易发生井漏。 （6）腰英台气田天然气组分富含CO2，一般都在20%以上，要求钻井液必须有较强的抗污染能力。
2 钻井液体系选择与对策
（1）一开采用预水化膨润土加重钻井液，加入LV-CMC 护胶，钻进中适当补充K-PAM低浓度胶液，保持钻井液性能的稳定。 （2）二开上部地层使用两性离子聚合物钻井液体系,
采用化学控制和机械除砂相结合的办法，严格控制低密度固相和搬土含量。下部采用两性离子聚磺防塌钻井液体系，加足FA-367、FT-1、SMP等防塌抗温材料，钻井液密度走设计上限。
（3）三开采用非渗透聚磺防塌钻井液体系，保护气层。造斜、增斜和水平井段应用原油、聚合醇等以提高钻井液润滑性。加入预堵材料，提高防漏能力。
3 现场工艺技术应用
3.1 表层防浅层气技术
配制预水化坂土浆，配方：淡水+5～6%钠膨润土
+0.1%Na2CO3+0.1%NaOH+0.2%LV-CMC。钻井液密度加至
1.25g/cm3，配制0.5%的K-PAM胶液维护，用好固控设备，有效清除劣质固相，控制钻井液粘度在40～50秒左右。
2011年第2期
2011年2月
化学工程与装备 Chemical Engineering & Equipment
包丰波：腰平3井深层水平井钻井液技术 107
3.2 二开造浆控制与防塌技术
上部地层钻井液以强抑制、强包被为主，解决泥页岩水化分散带来的问题。维护以0.5%FA-367、0.5%XY-27胶液为主，配合固控设备清除无用固相。进入嫩江组前加入JS-9降低钻井液虑失量至4ml以下，进入嫩江组后，加入FT-1 2%、SF-1 1%。
下部地层以注重钻井液泥饼质量、强化封堵和控制钻井液密度为主，解决井壁稳定问题。青山口前50
米，提钻井液密度至1.24g/cm3，加入2%的SMP，降低HTHP滤失量至15mL以下。钻井液性能达到：密度 1.20～1.24g/cm3，粘度 55～65s，API失水量≤4mL，泥饼：≤0.4mm，切力 3～5/5～8Pa，PH值 8.5～9.5，PV 15～25 mPa.s，YP 8～12Pa。钻进中主要以胶液维护，清水加入1%的JS-9、2%的FT-1、1%SMP，保持防塌剂量在一定范围。加大胶液量以降低钻井液粘度。
手机绑定二开造浆控制及防塌技术的应用，对钻井液性能的稳定和井壁稳定起到了良好的作用，全井段没有出现垮塌、掉块现象。平均井径扩大率为7%。
3.3 三开钻井液工艺
（1）钻井液配制和性能维护
三开采用非渗透聚磺防塌钻井液体系，配方：4%坂土
+0.2～0.3%NaOH+0.2～0.3%Na2CO3+0.5%LV-CMC+1.5～
晾衣叉
2%SMP+1.5～2%JS-9+1～2%FT-1+ 1～2%PMC+1～2%
激光发射器JYW-1+1～2% 超细碳酸钙。钻井液性能：密度 1.24～
1.28g/cm3，粘度 55～65s，API失水量≤3mL，切力 2～5/4～8Pa，PH值 9～10，HTHP滤失量 10～12mL，PV 15～25 mPa.s，YP 7～10Pa，MBT 35～40g/l。
钻进过程中以等比例胶液维护，保持防塌、抗温材料含量，并配合加入高温稳定剂SF-1、润滑剂等材料，在保证携岩带砂的前提下保持适当的低粘切、良好的泥饼质量，有效防止阻卡的发生。
配浆时一次性加入非渗透油气层保护剂JYW-1、超细碳酸钙，每钻进50米加入JYW-1和超细碳酸钙，以有效保护气层。
产层富含CO2气体，坚持进入产层后经常性检测CO2-3、HCO-3含量，并据此进行处理，加入生石灰，保持钻井液PH 值大于10。
（2）增斜及水平井段润滑降摩阻技术
3180m定向前，一次性加入10%原油和0.3%乳化剂SEA，有效降低钻井液摩阻，并在钻进中及时补充。水平段钻进中，每钻进100米，加入固体润滑剂、防卡剂和乳化石蜡，强化钻井液的润滑性。
（3）压力敏感地层钻井液密度控制技术
由于水平段长达1214m，且营层组地层裂缝发育，使得钻井液密度安全窗口非常小。通过邻井资料分
析，确定钻井液密度范围在1.25～1.27g/cm3。起钻前，循环加重，根据起钻时间长短确定钻井液密度高低。起钻时间在30小时以内，加重至1.28g/cm3。起钻时间超过30小时，加重至
1.29g/cm3。下钻前加入少量胶液，降低钻井液的粘切，降低环空压耗，下钻至套管鞋循环排气。下钻到底后，小排量循环至泵压正常，再逐渐开大排量，加入胶液降粘切，控制钻井液密度在1.25～1.27g/cm3，恢复钻进。由于裸眼段长，一般采用较低的粘切，降低循环环空圧耗，防止井漏，钻井液的动切力一般不超过9Pa。三开钻井液性能稳定，全井段井下摩阻小于20吨。下套管时摩阻小于10吨。
3.4 水平段防漏堵漏技术
火山岩裂缝发育，采用非渗透油气层保护剂、超细碳酸钙、复合堵漏剂FD-1、复合堵漏剂FD-2等可酸化解堵材料。钻进过程中，保持钻井液中非渗透油气层保护剂、超细碳酸钙的含量在2%左右，实施屏蔽暂堵，增强钻井液的封堵能力和泥饼的致密性。如钻遇裂缝，发生漏速小于10m3/h的渗漏，钻井液内及时补充1%复合堵漏剂FD-1和1%复合堵漏剂FD-2，迅速封堵微裂缝。钻遇漏速大于10m3/h的较大裂缝时，立即降低排量，加入3%复合堵漏剂FD-1和3%复合堵漏剂FD-2，保持超细碳酸钙的2%含量，起钻至套管鞋静止8小时以上，然后分段循环下钻，逐渐开大排量巩固井壁，恢复钻进。
4 几点认识
高杨氏
（1）二开上部井段选用优良的包被剂、大排量洗井和高效的固控是保持钻井液性能稳定的关键，青山口及以下地层防塌剂的加入，有效地保护了井壁，起到了良好的防塌效果。
（2）在易漏、易喷、易塌地层合理选用钻井液密度是安全钻井重要环节。
（3）水平段的钻井液性能在保证携岩、带砂、润滑的前提下，尽量保持较低的粘切，减小激动压力，有助于清除钻井液中的有害固相、防漏和钻井液的排气。
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