塔里木盆地水平井钻井液研究与应用

固相控制技术
有害固相使钻速降低、钻头泥包。
有害固相使钻井设备磨损加剧。
有害固相使泥浆比重、粘度升高，泥饼增厚。
有害固相使井下复杂，易发生井漏、卡钻。
有害固相易造成地层伤害、损害油气层。 有害固相使泥浆流动阻力增大、泵压升高，不 利于高压喷射钻井。 有害固相使泥浆性能波动、抗污染能力减弱、 处理频繁、费用增加。
前 言
塔里木中原钻井公司自1998年3月完成桑塔木第一口 水平井，至2005年3月又在哈德、轮南、轮古、牙哈、塔 中地区完成长裸眼水平井、双台阶水平井、大斜度定向井、 套管开窗侧钻水平井等几十口难度较大的水平井。七年来， 我们根据自身的特点，先后研制的MMH聚磺混油钻井液、 聚磺盐水混油钻井液、聚磺混油钻井液以及聚磺钻井液体 系满足了不同区块钻井、录井、测井的需要， 钻井施工顺 利，无井下复杂。其特点是：悬浮携带能力强、润滑防卡 性好、流变性稳定、抗温能力强，钻井液维护处理简单， 取得了良好的经济效益和社会效益。
固相控制技术
目前主要问题是固控设备使用效果太差，除砂器， 除泥器空转无压力，除不出砂子，离心机处理量 太小。 有的井队4000米以前振动筛还用20目筛布（换大 于20目的筛布就跑泥浆）、除砂器不工作、除泥 器长期1个压力。
有的技术人员认为离心机既然除重晶石，那还用 它干啥。在这方面60704队的王老总、60706队的 朱经理表现的非常好，他们比泥浆工程师还注重 固控设备的使用。

优选配方试验
1# 3%膨润土 +0.5%80A51+0.2%NPAN+0.5%DH-4+0.3RH-4 2# 3%膨润土 +0.8%80A51+0.3%NPAN+0.5%DH-4+0.3RH-4 3# 3%膨润土 +0.5%FA367+0.2%NPAN+0.5%DH-4+0.3RH-4 4# 3%膨润土 +0.8%FA367+0.2%NPAN+0.5%DH-4+0.3RH-4 5# 3%膨润土+0.5%AT1+0.2%NPAN+0.5%DH-4+0.3%RH-4 6# 3%膨润土+0.8%AT1+0.3%NPAN+0.5%DH-4+0.3%RH-4
固相控制技术
在上世纪八十年代初，国内外工程技术人员就充
分认识到固控技术对钻井工程的重要性。
净化的主要意义并不在于降低含砂量，而是在于
清除钻屑、维持不分散低固相体系的优越性，直 接目的是提高钻井速度、降低钻井成本。
因此，我借这个机会呼吁大家为了保证井下安全，
为了提高钻井速度，为了减少设备磨损，为了节 约成本，请重视固控设备的高效使用，这不仅仅 是泥浆工作人员的事情，而是我们大家的事情。
1/2 1/3 1/3.5 1/3 1.5/3.5 2/5
7
9 8 7 7 8.5 7
9#
10# 11#
22
24 25
12
13 13
8.5
12 9.5
1/2.5
1.5/3 1.5/3
7
6.5 7
12#
26
13
10
2/4
6.5
泥页岩滚动回收率及膨胀量试验结果
序号
1# 2#
R1%
81.3 87.6
R2%
固相控制技术
有害古相随着时间延长,数量越来越多,分散粒 度也越来越细,由量变到质变,使泥浆失水变大、 泥饼增后，形成恶性循环，这时再加任何处理 剂都没有效果，只能是浪费泥浆材料。
如果这时的泥浆是加过重的，处理起来更加麻 烦，必须放掉一部分，处理一部分，逐步改善 泥浆性能，使失水减小，泥饼变薄，井下才能 恢复正常。
三叠系 T
二叠系 P 石炭系 C 志留系 S
4137
4467 5077 5110▼
540
330 610 33
深灰色、紫褐色泥岩、含砾粉砂岩
安山岩、玄武岩、凝灰质粉砂岩 灰色、紫褐色泥岩、含膏泥岩、角砾岩 褐色泥岩、灰色粉砂岩
牙哈地区地层特点
牙哈地区从上第三系库车组到下第三系（1000m～ 5000m），均发现有盐水层，盐水层压力系数大小不等， 盐水层主要分布在康村组和吉迪克组，而又以吉迪克组压 力系数最高（YH3井有盐水层18层，钻井时钻井液密度高 达1.92g/cm3，频繁压井处理钻井液，大大降低了钻井速 度）。井身结构简化后，Φ241.3mm裸眼长达4000多米 直至储层，多套压力系数并存，在这样的情况下解决井壁 稳定是进行井身结构优化的关键。
哈德地区二叠系安山岩、玄武岩极易垮塌， 以前在该井段多次发生卡钻事故而被迫填井侧钻， 开发前期被迫下入套管封住二叠系垮塌层。塔中、 轮南、牙哈的石炭系及以下地层泥页岩掉块严重， 最大井径扩大率可以达到35%以上。要解决长裸 眼水平井或双台阶水平井的井眼净化，避免形成 岩屑床问题必须解决好造斜点以上井眼稳定问题。
实验结果
序号 1# AV mpa．s 19.5 PV mpa．s 12 YP pa 5.5 Gel pa/pa 1/2.5 FL ml 8.5
2#
3# 4# 5# 6# 7# 8#
22
20 21 21 23 25 27
13
11 13 12 13 14 15
7
6 6.5 8 8.5 9.5 11
1/3
第四系Q 第三系R 侏罗系J 三叠系T 二叠系P 石 C双峰 炭 C 系 生屑 C黄河
哈德油田地层岩石特性
3000—5000米间断性出现的紫红色、紫褐色泥岩分散性强， 易造成钻头泥包。 三叠系的紫褐色泥岩、二叠系的安山岩、石碳系的 紫褐色泥岩水敏性强，易掉块坍塌。
地 层 新 生 界 中 生 界 古 生 界 第四系 Q 上第三系 N 下第三系 E 白垩系 K 侏罗系 J 底界深度m 50 2362 2519 3213 3597 厚度m 50 2312 207 694 384 主要岩性描述 粘土、砂砾层 泥岩、粉砂岩、砾岩 泥岩、粉砂质泥岩、灰黄色粉砂岩 灰黄色、褐红色、紫红色泥岩、粉砂岩 灰黄色粉砂岩、褐红色、紫红色泥岩
固相控制技术
固相控制关键是泥浆携带井出来的砂子怎样 才能及时除去，辟免再回到井眼中，沾到井 壁上，保持泥浆清洁。 泥浆中劣质固相含量太高，从泥浆比重就可 以看出，未加重时，自然比重从1.05升高到 1.20,最高达到1.23-1.26，如此高的比重， 全是由钻屑堆积起来的，劣质固相含量比正 常（比重1.15左右）高出40-50%。
塔里木盆地水平井钻 井液研究与应用
中原石油勘探局 塔里木中原钻井公司
二00六年九月
目 录

一、前 言 二、地层特点 三、钻井液技术难点 四、水平井钻井液技术研究 五、钻井液维护处理要点 六、现场使用效果 七、经济与社会效益 八、结论
一、前 言
随着中国开发战略的西移，特别是“西气东输”工程的 实施，塔里木已成为全国乃至世人瞩目的焦点，这里包含着 几代石油人的希望，也给塔里木人带来了机遇和挑战，孕育 着中国石油工业的未来。塔里木盆地目前探明的轮南、塔中、 牙哈、特别是哈德油田都属于低压、低渗透油藏。为了提高 产能、节约成本、简化井身结构，发展长裸眼、水平井或双 台阶水平井技术已成为当务之急。与之配套的钻井液技术是 成功的关键。由于裸眼长达3000～5000m，又要穿透薄油 层，保证油层穿透率不低于90%，水平段在300m以上，因 而对钻井液技术提出了更高的要求。
88.5 85.7
86.3
73.1 74.2
1.11
1.48 1.57
小
结
由以上钻井液性能配方优选试验、泥页岩滚动回收 率及膨胀量试验的结果可以看出，选用两种包被剂复配 可以达到互补增效功能，更有利于强包被并抑制钻屑分 散造浆。从试验配方中可以看出，包被剂分子量越大， 回收率越高、膨胀量越小。通过比较，选用9#配方作为 低固相聚合物钻井液推荐配方，即：3%膨润土+ 0.3%80A51 +0.5%AT-1+ 0.1%FKJ-2+ 0.2%NPAN+ 0.5%DH-4+0.3%RH-4。
三、钻井液技术难点
1．上部井段的阻卡
2．长裸眼渗漏
3．井壁稳定
4．岩屑床问题
5．润滑防卡
6．油气层保护
1．上部井段的阻卡
塔里木盆地的泥岩回收率极低 （0.5%～1.5%），膨胀率为低至中 （10%～16%），区域性蒙脱石缺失，基 本上属于强分散低膨胀性地层。砂岩发育 且渗透性好。钻井速度快、钻屑浓度高， 易造成阻卡，严重制约了钻井速度的提高。
4．岩屑床问题
钻屑在井眼内的沉降是垂直向 下的。在斜井内，随着井斜角的增 加，钻屑会在下井壁形成岩屑床， 严重时会造成卡钻事故，因此，避 免形成岩屑床是钻井液需要认真加 以解决的问题。
5．润滑防卡
在水平井中，井眼是弯曲的，在重力作用下， 钻具总是靠着下井壁。钻具与井壁之间存在摩擦 力，起下钻和旋转钻具时阻力要比直井眼大的多 （这种阻力与接触面积成正比）。摩擦阻力的影 响，是钻水平井要克服的一大障碍，稍不小心， 就会发生卡钻、断钻具等井下事故。搞好钻井液 的润滑性，降低井壁与钻具的摩擦力，是水平井 钻井液工作成功的关键。
固相控制技术
固控设备使用好了、泥浆性能也好维护了、钻井
速度也提高了、泥浆材料用的少了、费用也底了、 井下也正常了、周期也节余了。
泥浆中的有害固相就好比人身体上长了一块肿瘤，
如果不及时割掉，它就会恶化、就会扩散、就会 不可救药 。
我们周老总曾经说过，泥浆技术的发展基础是固
控技术的发展，这个观点很有哲理性。
二、地层特点
塔中、轮南、轮古地层岩石特性
上部为质地疏松流砂层，渗透性好、失水大、泥饼厚；中 部地层易水化分散，造成粘切上升，泥包钻头；从而引起阻卡。 下部泥岩易脆性剥落掉块，引起井下复杂。