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气井水平井钻井液施工技术 侯 博 摘要 针对鄂尔多斯地层特点和气井水平井施工技术难点，根据不同区块、不同储层、不同井段、不同井深条件下安全钻井的要求，优选钻井液体系和处理剂，提高钻井液的抑制性和润滑性；通过优化流变参数，提高携岩能力；通过钻井液技术的系列配套，基本解决了长庆区块水平井钻井中的井壁稳定、井眼净化、润滑防卡和防漏堵漏、钻头泥包等关键技术难题 关键词 气井水平井 钻井液 井眼净化 润滑防卡 防塌 防漏 流变参数 前 言 气井水平井钻井液是气井水平井钻井中最为关键的技术，突出的表现在井眼净化、井壁稳定、防卡润滑、产层保护等几项关键技术。长庆气井水平井钻井液技术除具有以上技术难题外，最关键的技术是如何有效的控制大斜度井段“双石层”、山西、太原组煤层的垮塌和有效预防PDC钻头的泥包，以提高斜井段的机械钻速为最终目的。 1 水平井施工钻井液的主要技术难点 1.1 润滑防卡技术问题：水平井在较大井斜后钻具整体躺在下井壁上，钻具与井壁的轴向摩擦造成起下钻具的阻力大，经常出现起钻遇卡、下钻遇阻等现象，易发生粘卡；滑动钻进时常发生“托压”现象；径向摩擦造成了旋转钻进时的扭矩大，过高的扭矩造成设备负荷过重，严重时造成设备瘫痪，钻杆胀扣、脱扣，发生断钻具、掉钻具等恶性事故。另外对于较深水平井，井底温度高，常规润滑剂润滑效果差；钻井液性能控制难度大，钻井液密度高造成固相高，压差大，易发生压差卡钻。这些因素使钻井液的润滑难度增大。 1.2 井眼净化技术问题：水平井环空分为三个洗井区：洗井1区（0°～30°）采用层流有利于携岩；洗井2区（30°～60°）最危险；洗井3区（60°～90°）紊流有利于携岩。随着井斜的增大，洗井2区和洗井3区易于在下井壁形成岩屑床，洗井2区岩屑床存在着下滑的潜在危险；若钻井液悬浮性不好，停泵时岩屑会向井底下滑，形成砂桥，使扭矩增大，发生蹩泵等现象，严重时将会引起卡钻事故。因此要求钻井液具有良好的井眼净化能力。 1.3 井漏技术问题：靖南区块漏失区域比较稳定，突出表现在横山、乔沟湾、杨梅涧东西走向的漏失带，漏失层位???要是延长底界及刘家沟组，为压差漏失，漏失主要特征：漏层与泥浆比重粘切，循环排量关系大，停止循环，井口液面不下降； 北部漏层区块分散，随机性强，漏层钻时快，扭矩变化幅度大，表现为裂缝性漏失，漏失量与钻井液比重，粘度及循环排量关系小，停止循环，井口液面下降，漏失量与时间成正比。水平井若发生井漏，堵漏的工艺、手段受到限制，使堵漏难度增大。 1.4双石层井壁稳定问题：石千峰组坚硬地层进行定向造斜钻进，钻头选型较为困难，钻头寿命较短，起下钻次数多，斜井段、水平段滑动钻进速度慢，易发生粘吸卡钻，石千峰组、盒6、盒7地层的大段硬脆性泥页岩，易垮塌掉块。 1.5 下古煤层段施工风险增加：山西组、太原组以及本溪组有多套煤层和炭质泥岩存在，受沉积环境的影响和煤层本身固有的不稳定性限制，首先存在很大的力学不稳定行，以及煤层 微裂缝中含有极少量的膨胀性极强的泥页岩或其它粘土物质，在泥浆滤液侵入后，进一步破坏了煤层的原始力学结构，发生垮塌的可能性更大，尤其是太原组和本溪组的煤层相对发育良好，稳定性更差，同时该井段还处于大斜度增斜段，煤层暴露段长，力学稳定差性，更加剧了垮塌程度。 1.6 防漏和防塌矛盾突出：上部“双石”层及下部山西组、太原组、本溪组的煤层都处于同一裸眼井段，气井水平井在大斜度井段为了平衡“双石”层及煤层的垮塌，要提高钻井液密度至1.25-1.30g/cm3以上，更易发生压差性漏失，防塌和防漏难以兼顾。 1.7 油气层保护技术问题：水平井裸露的油气层段长，钻井液与油层的接触面积增大，钻井时间相对较长，油层污染的可能性增大。钻水平井的目的是多采油，而要多采油必须从接触油层的第一种流体——钻井液上做文章，对油气层进行最大限度的保护。 2 水平井钻井液体系 水平井在钻井过程中通常要经历井斜从0o～90o，因而水平井与直井相比钻井工艺有较大的差别。为了确保水平井的施工安全及保护油气层，对水平井钻井液完井液提出了特殊要求。合理的选择钻井液是水平井钻井的关键技术之一。与直井相比，水平井钻井工艺要求钻井液完井液具有如下特性：更好的洗井携岩能力，以保证井眼净化；突出的润滑减阻效果，以降低钻具的扭矩和摩阻力，防止压差卡钻；强的抑制性和护壁性，以有效的稳定井壁，保证井眼畅通。对油层使用的完井液，要具有保护油气层的能力，以提高水平井开采效果。对此，水平井钻井液的设计原则和性能特征，必须达到上述要求和性能特点。 2.1 一开钻进采用低固相-聚合物体系，防止流沙层垮塌，确保表层施工 钻井液配方：0.1%PAC（CMC）+5%白土 一开钻井液性能参数 ρ g/cm3FV sFL ml静切力 PapHPV mPa.