长裸眼超深井钻井液技术研究

长裸眼超深井钻井液技术研究

随着油气勘探开发的不断深入，对深部地层进行油气勘探是石油勘探工作重点。如何保持钻井液高温稳定、提高超深井成井率，准确评价和发现地下油气资源成为超深井油气勘探的关键技术之一。国外一般把井深超过6096m（20000ft）的井称为超深井，井深超过9144m（30000ft）的井称为特深井。特别长裸眼超深井给钻井液施工带来很大风险，为此，介绍长裸眼井钻井液施工情况。

标签：

长裸眼；超深井；高温稳定；井壁稳定；水基钻井液

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1 地质概述

塔河油田油气井大多数为深井、超深井，其中某些区块为长裸眼超深井。自上至下的地层依次为新生界第四系、新近系、古近系，中生界白垩系、侏罗系、三叠系，古生界二叠系、石炭系、泥盆系、志留系、奥陶系。

2 钻井液技术难点

2.1 井壁稳定问题

长裸眼井二开裸眼长，地层压力复杂。上部地层压力系数低，下部压力系数高，钻井液密度窗口窄。

2.2 钻井液高温稳定问题

超深井井底温度高，高温下钻井液热稳定性难以控制，特别长裸眼井钻井液中固相亚微米颗粒含量高，易出现高温增稠和高温固化。

3 钻井液体系选择

在超深井的钻进中，可采用的抗高温钻井液体系有水基、合成基、油基钻井液，最为适合的是油基类钻井液体系，但考虑到成本、环保等因素，一般采用水基磺化或聚磺钻井液。在水基钻井液体系中，温度对水基钻井液的影响非常大，特别是超过175℃的井，这种温度下，大多数聚合物处理剂易分解或降解，出现增稠、胶凝、固化成型或减稠等流变性恶化。这种变化不随温度而可逆。根据本井情况选用水基抗高温磺化钻井液体系（抗温≥200℃）。

4 现场应用

以塔河油田某井为例介绍超裸眼超深井钻井液维护与处理。

4.1 一开井段（0-1500.00m）钻井液维护与处理

一开地层主要为细砂层及黄灰色黏土层，地层胶结松散，钻井液性能必须满足携带岩屑、防漏、稳定井壁的要求。因此开钻采用高粘切聚合物-膨润土钻井液，黏度大于70s，防止地表串漏，造成井口垮塌。钻至设计井深后，采用大排量循环洗井，确保井眼畅通无阻，顺利下入表层套管。

4.2 二开井段（1500.00m-6683.50m）钻井液维护与处理

4.2.1 二开上部地层（1502.80m-4000m）钻井液维护与处理

该井段地层的成岩性较差，欠压实，胶结性差，渗透性强，遇水易分散，易形成较厚的虚泥饼，造成起下钻阻卡。该井段使用低密度、低固相、强包被抑制的聚合物钻井液体系。钻井液中KPAM有效含量在0.3%-0.5%之间，有效的抑制岩屑分散。采用屏蔽暂堵技术，改善泥饼质量，降低滤失量，形成优质泥饼，降低摩阻以解决短起下钻阻卡问题。性能方面：FV 35s-40s、ρ<1.12g/cm3、Vb<8%、Vs<0.3%、API<12ml。

4.2.2 二开下部地层（4000m-5950m）钻井液维护与处理

下部地层胶结强度变化较大。硬脆性泥岩坍塌扩径，白垩系的卡普沙良群、三叠系、石炭系和泥盆系，井径扩到率一般在4%-8%，严重井段可以超过40%。三叠系地层的黏土矿物中，伊蒙混层所占比例最大，而且伊蒙混层中又以蒙脱石为主，因此，三叠系地层属于易水化膨胀型地层。二叠系为火成岩，岩性主要为玄武岩或英安岩，井径扩大率主要与岩层的风化程度有关，风化严重地区所钻的井不仅存在严重漏失，而且井径扩大率可以达到30%以上。

钻井液方面钻进到4000m左右，将聚合物体系转变为聚磺体系，提高钻井液的抗高温能力，严格控制HTHP失水。选用单项压力封闭剂、超细碳酸钙、磺化沥青等复配封堵微裂缝，配合页岩抑制剂，提高钻井液的防塌能力。控制钻井液液柱压力略大于地层压力，减少压力激动，防止井壁失稳。

二叠系火成岩地层若出现某种程度的坍塌或漏失，就一定存在风化现象，地层往往比较破碎。进入该地层前做好预防工作，调整稳定钻井液性能，保持液柱压力的正压差，控制低失水、薄泥饼，适当偏高的密度，减少压力激动。钻井液中加入适量的随钻堵漏材料，提高地层承压能力，控制钻井液HTHP≤12ml，API≤4ml，降低滤液进入深度。

现场使用配方：3%坂土+ 0.3%NaOH + 0.3%KPAM + 1%JMP + 5%SMP-1 + 5%SPNH + 5%XFL + 3%FD-1 + 2%SLD-1 + 2%RH-3。

4.2.3 三开钻井液维护与处理

本井段钻井液为低固相聚磺钻井液。由于井底温度高，要求低固相聚磺钻井液具有很好的高温稳定性以及具有良好的流变性。三开钻井液经过充分清除劣质固相，补充抗温降失水材料，保证钻井液高温下整体稳定。ρ：1.18 g/cm3；FV：55s；Gel：2-5/7-12 Pa，PV：17mPa·s-22 mPa·s，YP：3Pa-6Pa，API（FL）：3.8ml-4.2ml，HTHP：10ml，PH：10，Cs：0.2%，Vs：9%，MBT：30g/l。

4.3 应用效果

聚磺钻井液体系具有转换简单易行，热稳定性能良好，易于维护。通过屏蔽暂堵，降低滤失量，改善泥饼质量，提高地层承压能力，满足高温超深井的施工要求。现场应用中能有效防止井径扩大，井壁稳定。

5 认识

（1）上部地层成岩性差，水敏性强，易水化膨胀，砂岩吸水性强，渗透性好，易形成厚泥饼假缩径。

（2）侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系泥页岩易吸水膨胀、剥落掉块，聚磺钻井液具有较高的抑制性，能有效的稳定井壁；加入足量的防塌剂能有效地防止井壁的垮塌。

（3）在易剥落掉块的井段严禁定点循环，有效地防止冲刺井壁产生掉块，扩大井径，同时注意减小激动压力。

参考文献

[1]马开华，刘修善.深井超深井钻井液技术研究与应用[M].北京；中国石化出版社，2005，（10）.

[2]鄢捷年.钻井液工艺学[M].东营：中国石油大学出版社，2001，（5）.

[3]宋明全，金军斌，刘传贵等.塔河油田石炭系井眼失稳机理和控制技术究[J].钻井液与完井液，2002，19（6）；1519.