克拉玛依油田水平井钻井液综述

钻井液性能：D 1.20 g/cm3-1.65 g/cm3，FV 45s-70s，
PV 20 mPa.s-35 mPa.s，YP 7 Pa-15 Pa，G (2-5) Pa /(5-20) Pa， API FL ≤5ml，HTHP FL≤15ml，pH 8-10。
特点:
性能稳定，滤失量低，泥饼质量好,润滑性好。
关的复杂情况。
硬脆性泥岩井眼稳定
失稳机理：
(1) 地质原因
这类泥页岩地层主要位于中深部，在侏罗系、三叠系、二叠系和 石炭系均有分布，以弱膨胀性粘土矿物为主，主要成分是伊利石、 伊/蒙混层和少量高岭石、绿泥石。由于上覆地层的压实作用，这 类泥页岩的颗粒排列定向程度明显增加，微裂隙、层理发育。当 地层被钻开时，钻井液滤液会沿层理和微裂隙渗入地层内部，从
适用范围：适合泥岩地层多、造浆性强、水敏性强的地区水平井。
钻井液性能：D 1.20 g/cm3-1.25 g/cm3，FV 50s-70s，
PV 15 mPa.s-35 mPa.s，YP 5Pa-12 Pa，G (2-5) Pa /(5-15) Pa，
API FL ≤5ml，HTHP FL≤15ml，pH 8-10。
而为粘土矿物的水化提供了条件。
硬脆性泥岩井眼稳定
失稳机理：
(2)钻井液与泥页岩间的相互作用
钻井液滤液因达西流、毛细管作用、渗透等进入地层微缝隙和 孔隙后，产生了如下作用： (a)对于含水敏性矿物较多的泥页岩，水化作用造成岩石内膨胀压增 加，使得岩石颗粒间胶结力减弱，岩石强度降低。 (b)粘土与非粘土矿物水化能力差异大，并且各种粘土矿物之间水化 能力也存在大的差异，由于这些差异的存在，使各晶层的水化速度、 膨胀程度不一致，会使本身裂隙就发育的泥页岩次生出更多的裂隙。 导致岩石剥蚀、崩塌、掉块。
技术思路：
• 使用合适的钻井液密度取得力学稳定，利用径向支撑应力稳定井
壁。
• 通过有效封堵和形成致密泥饼的方法来维持这个径向支撑，同时， 降低钻井液滤液的侵入。
• 按照活度平衡理论，利用泥页岩的半透膜效应，提高钻井液的矿
化度，使钻井液中的溶质扩散进入泥页岩，在粘土胶结物中进行 交换，降低膨胀压，保持泥页岩强度。 • 抑制性 。
行防漏措施，取得了较好的效果。
6.油气层保护
技术措施：
• 分区块建立储集层岩石理化特性、物性(孔隙度、渗透率等)、损 害因素评价数据，用于指导油气层保护工作。
• 推广应用复合广谱暂堵技术保护油气层，不仅应用于砂岩油藏和
砂砾岩油藏，还推广应用到裂缝性油藏。 • 建立了各种暂堵材料的粒度分布数据资料，用于指导确定暂堵体
1.钻井液体系
低固相聚合物暂堵体系 聚磺混油暂堵体系 钾钙基聚磺混油暂堵体系
低固相聚合物暂堵体系
适用范围：适合浅层水平井。
钻井液性能：D 1.15 g/cm3-1.20 g/cm3，FV 30s-50s，
PV 10 mPa.s-20 mPa.s，YP 5 Pa-10 Pa，G (1-3) Pa /(3-7) Pa， FL ≤7ml，pH 8-9。
硬脆性泥岩井眼稳定
失稳机理：
（3）物理作用
(a)钻井液及滤液进入泥页岩将增大地层孔隙压力
对于层理裂隙发育的泥页岩，钻井液滤液会由于毛细管力及压 差等原因而进入泥页岩，从而显著改变地层孔隙压力，诱发或加剧 井壁不稳定。 (b)钻柱对井壁的机械碰撞 (c)钻井液液流对井壁的冲刷作用。
硬脆性泥岩井眼稳定
硬脆性泥岩井眼稳定
技术措施：
使用合适的钻井液密度，将钻井液液柱压力对地层的正压差控制在一 定的范围内。 强化封堵 (a)加足沥青类处理剂，沥青在井下温度的作用下软化变形，在井壁 上形成多点吸附，起到物理封堵井壁岩石的作用，同时沥青质使泥饼 憎水，加大了水分子进入地层的阻力。 (b)在加入防塌剂的基础上，加入超细目碳酸钙作为架桥粒子与填充 粒子，快速有效地形成致密、低渗透的泥饼。 保持钻井液具有较强的抑制性。 (a)适当增加聚合物包被剂的用量，抑制钻屑水化分散。 (b)提高钻井液矿化度，抑制地层粘土矿物的水化膨胀，降低渗透压 和膨胀压。 钻井液保持良好的剪切稀释特性和触变性，减小流动阻力，减轻对井 壁的冲刷，控制起下钻、开泵造成的压力激动。
3.减阻防卡
应用效果 ：
在克拉玛依九区钻垂深150m以内的浅层中半径水平
井，通过对轨迹进行精细控制、保持井眼稳定、使用低固 相低粘切钻井液、控制优良的润滑性，保证了套管柱的顺 利下入。在塔河油田的深井水平井，应用减阻防卡综合技 术确保了完井复合套管的顺利下入。
4.井眼清洁
控制原则 ：
• 保持钻井液的上返速度 ；
3.减阻防卡
技术措施：
固相控制 首先是要控制总固相含量。总固相浓度越高，泥饼越厚，控制润滑 性所需处理剂量越大；总固相浓度高，流动阻力增加，泥饼质量差， 更容易引发井塌、井漏、粘附卡钻等事故。 泥饼质量 在固相控制的基础上形成薄而致密的泥饼，这是控制钻井液润滑性 的基础。 润滑剂的选择 油基钻井液的润滑性最好。水平井钻井应选择一些高效的极压润滑 剂，配合醚类、醇类表面活性剂可以增效。另外，完井时在大斜度 和水平段加入塑料小球也可以明显降低井眼扭矩和摩阻，有利于完 井管柱的下入。
沥青类防塌剂来替换磺化类降滤失剂，这样在保证井眼稳 定的同时可以保持聚合物的抑制性和优良的剪切稀释特性，
有利于降低钻井液成本，有利于快速钻进。
7.结论及建议
(3)应重视水平井钻井液的固相控制。水平井钻井液 性能的优化、减阻防卡、井眼清洁、防漏、油气层保护、 井眼稳定等都与固相控制有着密切的联系。水平井钻井 液性能控制应坚持以净化保优化。
克拉玛依油田水平井钻井液 完井液技术进展
新疆石油管理局
汇报提纲
摘要 钻井液体系 井眼稳定研究 减阻防卡 井眼清洁 防漏堵漏 油气层保护 结论及建议
摘要
克拉玛依钻成的水平井有超浅井、中深井和深井
水平井，“十五”期间，钻井液完井液针对钻井液体系、 井眼稳定、减阻防卡、井眼清洁、防漏堵漏和油气层保 护等关键技术进行深入了研究和实践应用，形成了具有 本油田特色的水平井钻井液完井液技术。
工程措施
必须保持井筒内液柱压力稳定，防止压力激动。
浅层欠压实地层井眼稳定
应用效果 ：
进行了十几口井的现场应用。造斜段及水平段钻井
液使用密度为1.15 g/cm3～1.20g/cm3，采用低固相
聚合物暂堵体系，即加入胶体沥青、WC-1、QCX-1
作为封堵剂；实际施工过程中未发生与井眼稳定相
埋深浅，地层欠压实和胶结强度低。
物理化学因素
砂泥岩互层，泥质成分中粘土矿物成分主要以高岭石和伊蒙混层
矿物为主，这类地层属于低活性、水化膨胀性弱、分散性强的地层。
浅层欠压实地层井眼稳定
技术措施 ：
确定合理的钻井液密度
钻井液使用密度应保持对地层正压差。
钻井液物理化学性质
(1) 通过控制低的PH值来减弱泥质成分中高岭石、伊蒙混层的水 化；使用封堵型钻井液，控制钻井液滤失量。 (2) 采用加入足量胶体沥青的方法。胶体沥青与稠油性质基本一致， 它能吸附在井壁上形成一层保护膜保护稠油不被溶解，能保持和提 高井壁强度。
特点:抑制性强、抗污染能力强、性能稳定。
应用情况：使用该体系在克拉玛依莫北、盆5、克80井区钻成数口
深井水平井，井深(斜)范围4000m-5000m，水平段长度400m—
500m，较好的解决了泥岩夹层多、水敏性强的难题。
2. 井眼稳定研究
浅层欠压实地层井眼稳定问题：
克拉玛依九区
深部硬脆性泥岩剥蚀掉块坍塌问题：
5.水平井防漏
应用效果 ：
2005年， 克拉玛依油田在石南31井区应用该项技术 钻成功四口水平井。水平井垂深2650m，斜深3050m左右。 现场配备了两台离心机，保证密度控制在1.10 g/cm3以内， 使用低固相聚磺钻井液体系，聚合物大分子包被絮凝钻屑、 抑制地层水化膨胀，小分子聚合物和磺化处理剂降低滤失 量，混原油提高润滑性，保持钻井液有优良的流动性；控 制起下钻速度，下钻时采取小排量分段循环，通过严格执
特点:固相含量低,流动性好,流变性容易调节,润滑性好。
应用情况：使用该体系在克拉玛依九区共钻成十几口浅层水平井，
其中垂深140m-300m，斜深380m-650m，水平段长度150m-250m。 机械钻速快，井下情况正常，电测、完井作用顺利，满足该地区钻井 要求。
聚磺混油暂堵体系
适用范围：适合中深井、深井水平井。
• 保持低的塑性粘度和较高的动塑比值,保持良好的剪切 稀释特性 ； • 实时验证井眼清洁情况 ； • 使用不同流型钻井液段塞和不同流态洗井来清除岩屑
床。
5.水平井防漏
防漏方案：
• 降低钻井液密度; • 使用优质低固相低摩阻钻井液，降低流动阻力； • 保证工程措施到位，防止压力激动憋漏地层；
• 优化井身结构，减小井漏的风险；
应用情况：使用该体系在克拉玛依七区、石南、石西共钻成十几口
中深水平井和深井水平井，井深(斜)范围2500m-4900m，水平段长
度300m—500m；使用该体系在塔河油田进行了30余口深井水平井 (井深范围4900m-6200m)的钻井液技术服务，取得了良好的技术经
济指标。
钾钙基聚磺混油透率恢复值为主体的油层保护效果评价验收体制。
应用效果：
通过上述技术措施，水平井渗透率恢复值达到85%以上 。
7.结论及建议
(1)克拉玛依油田的水平井钻井液完井液技术是根据 水平井钻井的实际需求，通过对水平井钻井液体系、 井眼稳定、减阻防卡、井眼清洁、防漏堵漏和油气层 保护等关键技术开展研究，形成了比较成熟配套的水 平井钻井液完井液技术，满足了油田水平井钻井的需 要。