无固相水平井钻井液应用前景

井液易形成厚泥饼阻卡的问题，提高了钻井速度，保护了油气层。仅车 古204－5井，在3552米-4400米的灰岩钻探过程中，发现有荧光和油斑 的井段累计达230多米，完井、下油管后将井眼内泥浆替出诱喷，蹩压 很高，油气显示非常好。
2003年，泥浆公司在埕北307、渤深6-3、埕北39等井上应用了无固 相钻井液，埕北307井获日产油142吨，天然气42177立方米的高产；渤 深6-3井获日产原油83吨的高产；埕北39井获日产油160吨、天然气 52566立方米的高产，由该井新增探明石油地质储量达1020万吨。
45.9
28.16
25.15
89.3
4 油基钻 井液
110.8
90.7
83.44
92
5、钻井液滤饼清除实验研究
实验了1%和0.1%的纤维素酶，反应16小时后，泥饼变成一层泡沫，
用水一冲就从滤纸上脱落，而用清水、盐水、柠檬酸缓冲液+水浸泡后
泥饼无变化，实验数据如下：
泥饼清除实验结果
泥浆
400ml 6% 基浆+6g Na-CMC
清水，盐水，柠檬酸缓冲液处理都对滤饼无影响（数据上显示处理前后 滤失量基本无变化），证明使泥饼清除的有效成分是酶。
五、开发无固相水平井钻井完井液体系的前景展望 从国外使用无固相钻井液开发水平井取得效果和我们的室内无固相 钻井液研究成果看，应用无固相钻井液大面积开发水平井条件已经成 熟。无固相聚合物钻井液体系作为一种成本低、无毒无污染、可生物降 解强抑制性的钻井液完井液体系，如果在胜利油田开发明化镇、馆陶 组、砂一段油藏将会取得良好效果。但必须具备以下几个条件
一、水平井钻井液技术的发展
胜利油田水平井钻井液技术基本代表了国内钻井液技术的发展水
平。主要经历了油基钻井液，混油乳化钻井液、和低荧光白油乳化钻井
液（探井）等几个发展阶段。同时根据地层不同，也有使用可循环泡沫
钻井液 、无固相盐水钻井液等开发水平井的先例。
国外在钻水平井时普遍采用的钻井液体系主要有聚合物钻井液、油
1、 钻进时固控设备必须好，有利于及时清除有害固相。 2、 技术套管必须下到A点，有利于转化和使用无固相钻井液。 3、 钻井液密度最好低于1.25g/cm3 ,否则成本提高。 4、 国外常采用筛管充砂完井，生物降解及酸化后增产明显。 无固相水平井钻井液体系应用于现场后，能够保证钻井施工及其它 相关工作的顺利进行、减少井下事故的发生，由于无固相钻井液固相含 量低，滤液抑制性强，油气层将会得到良好保护，可以提高油气采收率 和油井生产寿命，减少井下作业项目和次数，降低采油综合成本，提高 经济效益。 目前，泥浆公司正承担中石化重点科研项目生物酶可解堵钻井液体 系的研究项目。我们研制的生物酶可解堵钻井液体系利用的是生物酶能 够对钻进过程中侵入地层和粘附在井壁上的暂堵材料进行生物降解的特 殊性能，使可生物降解的钻井液材料由长链大分子变成了短链小分子， 流体粘度逐渐下降，先前形成的泥饼自动破除，产层孔隙中的阻塞物消 除，从而使地下流体通道畅通，油层的渗透率提高，油气井的产能增 加。 目前，已经开展了生物酶在钻井液中的理论研究，建立了生物降解 的评价方法和标准，优选了生物酶，优选出可生物降解的钻井液处理 剂，研究开发了可生物降解的钻井液体系，并进行了泥饼清除实验。完 成体系室内复配试验和降解评价试验，使井壁泥饼和堵塞物自动破除时
选用该钻井液体系对胜利油田岩屑进行页岩膨胀实验，结果表明， 无固相钻井液具有较强的抑制水化作用，明显优于其它常用钻井液体 系, 结果见下表：
表6页岩膨胀实验研究
钻井液体系
聚磺
两性离子聚合 物
KCl聚合物 无固相钻井液
膨胀量 （mm/8h）
3.21
2.87
2.34
1.82
4、保护油气层的评价及机理研究
三、无固相钻井完井液在胜利油田的应用 自1983年泥浆公司首次在桩古16井采用无固相聚合物钻井液钻开灰 岩油气层，至今已开发出了NaCl、CaCl2、卤水、HCOONa、HCOOK等 多套无固相钻井液类型，以最大限度地减少钻井液固相对油气层所造成 的损害。 1983年所钻的桩古16井，在4024-4544米井段的钻探中，共发现7组 油层，厚45米，钻井中油气显示良好。与邻井使用普通聚合物钻井液完 井的几口井对比，是发现油气层最多、油气显示最好的一口井。 2000－2003年在车古204区块大面积推广欠平衡压力钻井技术和无 固相钻井液完成了多口井的钻井施工，解决了该区块使用普通聚合物钻
美国科麦奇公司在我国冀东油田曹妃甸承包区块（海上）应用无固
相钻井液成功开发明化镇、倌陶组油藏并进行了68口水平井的施工。油 层井段测试产油量部分基本数据如下：表1
地层 水平 原油粘度 测试温 产量 地层渗
段长 （mPa.s） 度 （t/d） 透率
度
（℃）
×10－3μm2
（m）
U－ 696 86000 50 100 10-20 Ming
5.0
4.0 4.0/7.0
从上表可以看出，具有流变性好，满足携岩要求，失水低，电位 高。
2、稳定性能评价 表3抗温性能评价
序 号
条件
Fl
AV
PV
YP
（ml） （mPa.s） （mPa.s） （Pa）
切力 10′/10
〃
1 室温 5.6 30.5
17 13.5 5.0/8.0
100℃16
2h
5.7
象，但增长幅度不大，并不影响钻井液的综合性能。
3、抑制性实验研究
（1）无固相钻井液抗土污染实验
表4抗土污染实验
配方
实验 温度
FL (ml)
PH值
AV
PV
YP 初切/ 终切
优选方配室温 5.2
8
30 17 13 4.5/7.5
优选配室温 4.6 方+1% 膨润土老化 4.8
8.5 35 20 8.5 30.5 17
基钻井液、清洁盐水钻井液、混合金属氢氧化物钻井液以及泡沫钻井液
或充气钻井液。中国南海世界纪录大位移水平井以及英国北海、挪威
Statfjiod等油田，受环境保护的影响主要利用了合成基钻井液等进行大 位移钻井作业。
最新报道表明，目前国外正在推广应用无固相钻井液技术进行水平
井的施工，并取得了良好的效果。
二、国外无固相钻井液在水平井的应用调研
表5 浸泡实验和回收率实验
钻井液类型
岩屑回收率， 钻屑浸泡效果描述（浸泡7天）* %
清水
24
钻屑浸泡后四分五裂，呈糊状。
KCl聚合物
82
钻屑出现较大裂缝，手捏成泥。
两性离子聚合 物
87
钻屑出现裂纹，用手掰开，里面潮
湿。
无固相钻井液
97
钻屑保持原状，外面包裹一层聚合
物膜
油基钻井液
99
钻屑保持原状。
从上表实验结果可以看出，无固相钻井液比常用的钻井液对钻屑的 抑制作用强，是仅次于油基钻井液体系。 （3）页岩膨胀实验
M－ 827 28000 50 200 Ming
L－ 1040 Ming
2000
50 350
G1-2 1240 800
50 500
G4-6 1600 200
50 1000 500
科麦奇公司在曹妃甸地区所钻的68口水平井中，水平段长为5003800m之间，平均达900m。油层测试后产油量非常高，见上表，目前68 口井原油产量为7150t/d，产水29000t/d。
美国EDC公司在胜利油田承包区块应用无固相水平井钻井液技术 2006年施工1口井CDX-26H，开发馆陶上部油藏，由于防砂工作没做 好，产油量基本为40吨/天。今年EDC公司正准备用无固相钻井完井液 开发大约30口水平井。其基本思路是普通钻井液钻至A点下入技套，然 后换成无固相盐水钻井完井液钻完水平段，下入筛管充砂完井，酸洗完 产油。
破聚剂 1%纤维 素酶
清水
2%KCl溶 柠檬酸缓 0.1%纤维素
液
冲液+水
酶
处理 前 后 前 后 前 后 前 后 前 后
滤失时 10 10 10 10 10 10 百度文库0 10 10 10 间/分
滤失 2.00 － 2.30 2.33 2.36 2.33 2.35 2.38 2.25 － 量/ml
反应条件合适时酶溶液可以有效地清除相应的钻井液泥饼，而用
1、流变性能评价
表2与常规钻井液性能对比
钻
切力
井 Fl
AV
PV
YP (Pa)
液 （ml） PH （mPa.s） （mPa.s） （Pa） 10′/10
类
〃
型
无 固 相 5.6 7.5 钻 井 液
30.5
17
13.5 5.0/8.0
普 通 钻 6.4 8.0 41 井 液
22
19 5.0/9.0
钠 土 25 9.0 9.0 浆
15 5.0/8.0 13.5 5.0/7.5
优选配室温 4.0 8.5 33 18 15 5.0/8.5 方+2% 膨润土老化 4.5 7.5 32.5 17 15.5 5.0/8.5
优选配室温 4.2 8.5 40 23 17 6.0/9.0 方+3% 膨润土老化 4.6 7.5 35 22 13 6.0/8.0
优选配室温 4.0 8.5 42 24 18 6.5/9.0 方+5% 膨润土老化 4.2 7 43 23 20 5.5/8.5
注：老化条件为120℃恒温16小时。
结论：由以上数据可以看出，优选配方在室温和高温下都具有良 好的抑制能力，能很好的抑制土相在钻井液中的分散，使体系粘度切力 都保持基本不变。 （2）、浸泡实验和回收率实验
间在120～720h之间人为可控。该项技术应用于水平井完井后，可有效 消除滤饼存在对油层造成的污染，大大提高水平井的采收率，提高油田 勘探开发综合效益。
26
14
12 4.5/7.0
3 120℃16 6.0
23
h
14
9 4.0/6.5
结论：无固相钻井液体系在120℃老化16小时后，仍能保持良好的
流变性和悬浮携带性能。
由于该钻井液体系中起提粘作用和降失水作用的为聚合物，聚合物
在高温下分子链易断裂而降解，使聚合物在水相中的提粘作用降低，所
以，该钻井液在高温老化时间过长后会出现粘度降低，失水增加的现
2004-2006年，在新疆中11、中13、LG15-2等井进行了应用。 2006-2007年，先后在胜利油田车古208X1，垦古22-平1、桩129－ 支平1井进行了应用，同时，还为郑408-试1 修井作业提供了密度达 2.0g/cm3的无固相压井液。桩129-支平1井是一口鱼骨状多分支水平生产 井，实际完钻井深2195.00米，完钻后后，成功应用无固相完井液替入 辅眼、主井眼裸眼段，保证筛管顺利下到位。 垦古22-平1井完钻井深2902.77米，水平段长200米，三开所钻遇的 井段为奥陶系，也是该井的目的层，地层压力系数低，水平段设计长 200米，采用无固相钻井液体系，顺利钻达目的层。试油获得92吨/日的 高产油流，是邻井的6-7倍。 目前在胜利油田应用无固相钻井完井液仅限于开发地层比较稳定的 碳酸盐储层，基本上没有应用于砂岩和砂泥岩储层。 四、无固相钻井液的室内研究 无固相水平井钻井完井液应用水平井钻井施工，需要解决四个方面 的问题：（1）悬浮携岩及井眼清洁，（2）润滑防卡，（3）抑制防塌 性及井眼稳定，（4）油层保护。 泥浆公司多年来在无固相钻井液体系的研究方面，做了大量的工 作，至今已研究开发出了NaCl、KCL、CaCl2、卤水、HCOONa、 HCOOK等多套无固相钻井液类型。 以无固相KCL钻井液为例
采用岩心流动装置，进行静态污染评价实验，结果见下表：
表7 静态污染评价实验
岩 样 号
渗透率
钻井液 体系
Ka（10-3μm2） Ko（10-3μm2） Kd（10-3μm2）
恢 复值
（%）
1 KCl聚合 物
71.6
46.1
35.96
78
两性离
2 子聚合
84
物
58.34
52.62
90.2
3 无固相 钻井液
无固相水平井钻井液应用前景
前言
水平井最主要的特征是它可以大大增加井眼产层中的长度和产层的
面积，来提高油井的产量。进入20世纪90年代以来，世界水平井技术的 以更快的速度推广和普及，成为提高油田勘探开发综合效益的重要途
径。近些年，胜利油田每年都要完成几十口水平井的钻井施工，然而，
结果表明，在产油效果方面，与国外水平井的效益还有一定的差距。