劉春明

(大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江 大慶 163413)

ADM6-4H井四開水平段鉆井液技術(shù)

劉春明

(大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江 大慶 163413)

ADM6-4H井是AHDEB油田使用常規(guī)隨鉆測量儀器(MWD)和螺桿動力鉆具組合完成的一口水平段長度1500 m、最大水平位移1915.17 m的6 in小井眼大位移水平井，也是AHDEB油田目前水平位移最大的一口水平井。該井四開水平段鉆進使用聚磺混油鉆井液體系,在攜砂、井眼穩(wěn)定和潤滑減阻等方面效果突出。四開水平段鉆速快，鉆進扭矩小，鉆井液性能穩(wěn)定，無井壁失穩(wěn)，無漏失，無卡鉆，無托壓，其經(jīng)驗技術(shù)值得借鑒。

小井眼；大位移水平井；水平段鉆進；聚磺混油鉆井液

0 引言

小井眼大位移水平井施工過程中，隨著水平位移的增加，鉆屑的攜帶越來越困難，扭矩、摩阻和泵壓都將大幅度升高，鉆進排量小，井眼凈化不良、托壓、擺工具面困難等問題突出，并可能由此引發(fā)各種井下復雜情況發(fā)生。ADM6-4H井是一口布置于AHDEB油田AD-1區(qū)塊的水平井，四開水平段為6 in(?152.4 mm)小井眼，水平段長1500 m，最大水平位移1915.17 m，創(chuàng)造了AHDEB油田水平位移和1500 m水平段水平井鉆井周期最短等多項紀錄。四開水平段鉆進過程中有4次靶點調(diào)整，增加了水平井段的施工難度。本井通過優(yōu)化水平段鉆井液配方，完善鉆井液維護處理措施，克服各種影響小井眼大位移水平井鉆井施工的制約因素，保證了小井眼水平段施工過程中鉆井液性能穩(wěn)定、低流動阻力、良好的潤滑性能和巖屑懸浮能力，為水平段鉆井施工的順利進行提供了有利保障。

1 地質(zhì)情況

AHDEB油田位于伊拉克中南部瓦西特省NOMINA鎮(zhèn)與KUT鎮(zhèn)之間，地處美索不達米亞平原中部，地層上第三系至第四系為海陸交互和陸相沉積，白堊系和第三系中下部以海相沉積為主，白堊系的多孔生物碎屑灰?guī)r為主要含油氣儲層。地層及巖性見表1。

表1 ADM6-4H井地層及巖性

2 工程情況

ADM6-4H井是位于AHDEB油田AD-1區(qū)塊的一口四開小井眼大位移水平井，目的層Mishrif-4，完鉆井深4522 m，水平段長1500 m，水平位移1915.17 m，鉆井周期49.0 d。本井四開水平段使用6 in PDC鉆頭、常規(guī)隨鉆測量儀器(MWD)和螺桿動力鉆具施工，鉆井液使用聚磺混油鉆井液體系，水平段鉆進周期13.90 d。ADM6-4H井水平段主要鉆進參數(shù)見圖1。

圖1 ADM6-4H井水平段主要鉆進參數(shù)

從圖1中可以看出，本井水平段鉆進期間隨著進尺增加，鉆進排量沒有太大變化。在排量基本保持不變的情況下，泵壓和扭矩隨進尺增加呈平緩上升趨勢。3800 m以后，隨著靶點不斷調(diào)整，造成部分井段“狗腿”度增加，滑動鉆進鉆壓大幅度提高，復合鉆扭矩仍趨勢平穩(wěn)無大幅波動，說明在水平段鉆進過程中，井眼始終保持著良好狀態(tài)，摩阻的控制和削減措施效果明顯。

3 四開水平段鉆井液處理

鉆井液是水平井鉆井施工的關(guān)鍵技術(shù)之一，尤其是小井眼大位移水平井，泵壓和排量受到鉆井設(shè)備限制提升空間有限，鉆進扭矩和摩阻隨著進尺的增加不斷增大，巖屑攜帶也越來越難，增加了鉆井施工的難度和風險。

本井四開水平段使用聚磺混油鉆井液體系，該體系具有抗溫、抗鹽、低分散、低固相、低濾失、防塌和潤滑減阻能力強等特點[1]，能夠滿足四開小井眼水平段的鉆進需要。

3.1 四開水平段鉆井液配制

三開固井結(jié)束后，預(yù)留部分三開鉆井液，使用中、高速離心機進行凈化處理，處理后的鉆井液作為配制四開水平段鉆井液的基漿，再混入少量預(yù)水化坂土漿、磺化膠液、中分子降濾失劑SP-8膠液和廢油等配制成四開鉆井液。(注:廢油是廢棄鉆井液回收處理過程中分離出來的油質(zhì)，瀝青質(zhì)含量高，較粘稠，C4以下的烴類含量極少)。

鉆井液配方：部分三開鉆井液+1%膨潤土+1%SP-8+3%F-Soltex+2%SPNH+2%SMP-1+8%廢油+0.2%乳化劑。

四開開鉆鉆井液性能為：密度1.10 g/cm3，粘度42 s，動切力6 Pa，塑性粘度17 mPa·s，初/終切力為1/5 Pa/Pa，失水量2.0 mL，固相含量8%，MBT為21.5 g/L，pH值9，Kf=0.0349。

3.2 鉆井液的維護處理

3.2.1 改善鉆井液的潤滑性，降低扭矩和摩阻

鉆井過程中的摩擦現(xiàn)象一般是邊界摩擦、干摩擦(無潤滑摩擦)和流體摩擦共同形成的混合摩擦[2]，井斜角增大、液柱壓力與地層壓力的差值較大、洗井效果差、井眼變形等都是產(chǎn)生高鉆井摩阻的原因[3]。在不考慮工程因素的情況下，通過調(diào)整鉆井液降低摩擦阻力的方法可從添加潤滑劑、調(diào)整鉆井液流變性、提高攜砂能力、保持鉆井液低固相、提高井壁穩(wěn)定性和降低泥餅的粘附性等方面著手。

四開配漿時即把鉆井液含油量提高到8%，并在鉆進過程中，通過不斷補充RH-3液體潤滑劑維持鉆井液的潤滑性能。為避免對巖屑錄井產(chǎn)生影響，本井除在3668 m和4216 m短起下通井前循環(huán)過程中各補充一次廢油以保證鉆井液的含油量外，其它情況下均使用無熒光液體潤滑劑RH-3對鉆井液潤滑性能進行調(diào)整和維護。

四開鉆進過程中，始終保持鉆井液中含油量為7%～8%，RH-3加量≮3%，取得了良好的潤滑效果，有效降低了扭矩和摩阻，為水平段鉆井施工提供了有力保障。四開泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)始終低于0.06，復合鉆進平均扭矩7.41 kN·m，最大扭矩10.10 kN·m，滑動鉆進平均鉆速5.36 m/h,復合鉆進平均鉆速9.06 m/h。

3.2.2 鉆井液凈化

鉆井液中的固相含量是影響鉆井液性能的一個重要因素。隨著鉆井液中固相含量的增加，尤其是亞微米粒徑固相的增加，鉆井液密度、粘度、切力隨之增加，泥餅逐漸變虛變厚，鉆井液流動性變差，泥餅粘滯性增強，鉆具轉(zhuǎn)動或滑動需克服的阻力也會增加。另外，由于泥餅虛厚和鉆井液密度的增加，可能會引起壓差卡鉆等井下事故發(fā)生。

四開振動篩和除砂/除泥一體機使用200目篩布。鉆進過程中，振動篩和除砂/除泥一體機使用效率達到100%，中速離心機使用效率達到80%、高速離心機使用效率達到75%，有效控制鉆井液中有害固相的含量。四開全井段控制鉆井液密度1.10～1.12 g/cm3，粘度45～55 s，固相含量≯10%,含砂量≯0.1%。

3.2.3 降低環(huán)空壓耗，提高泵排量

與常規(guī)井眼相比，小井眼環(huán)空壓耗約占總壓耗的50%[4]，是制約小井眼鉆井排量的重要因素。雖然，低固相聚合物鉆井液的環(huán)空返速保持在0.5～0.6 m/s就可滿足攜巖要求[5]，但是能夠?qū)⑴帕勘M量調(diào)高，對攜砂和井眼凈化顯然更有益處。而從調(diào)整鉆井液性能方面著手則是降低小井眼環(huán)空壓耗和提高鉆進排量最直接和最簡單易行的措施。

本井四開水平段鉆進期間，在現(xiàn)場條件允許的情況下，通過控制鉆井液密度盡量靠近設(shè)計下限降低井眼液柱壓力，調(diào)整鉆井液粘度和切力，使鉆井液處于“低粘高切”狀態(tài)，在保證對巖屑的懸浮能力的同時有效降低了鉆井液的流動阻力，對維持較大排量鉆進起到了重要作用。

3.2.4 提高井眼凈化效果、抑制和清除巖屑床

隨著水平段進尺的增加，巖屑在井底向外運移過程中，受到重力、粘滯阻力等作用，一部分巖屑沉降聚積在下井壁會形成巖屑床。巖屑床的形成對井下安全和鉆井施工都有嚴重影響，輕則使環(huán)空壓耗升高、扭矩變大和定向托壓，重則可能造成砂卡等井下事故。通過調(diào)整鉆井液流變性提高動塑比、增加泵排量提高環(huán)空返速、利用鉆具旋轉(zhuǎn)破壞巖屑床和適時短起下鉆修整井壁等都是抑制和破壞巖屑床的有效措施。

本井四開鉆進排量14～16 L/s，裸眼環(huán)空返速為1.16～1.33 m/s，對巖屑上返和井眼凈化非常有利。

另外，配合各種工程措施，如：在條件允許情況下盡量減少滑動鉆進時間，盡可能多地采用復合鉆進，通過鉆具旋轉(zhuǎn)攪動破壞沉積在井眼底邊的巖屑；每鉆完一根單根劃眼2遍；每300 m進尺短起下鉆通井一次等。破壞和清除巖屑床，提高井眼凈化效果。

3.2.5 井壁穩(wěn)定和儲層保護

井壁失穩(wěn)除力學原因外，主要是由于巖石與鉆井液發(fā)生物理化學作用而引起的[6]。而鉆井液對油氣層的損害機理主要為固相顆粒侵入油氣層堵塞孔道，液相侵入油氣層與地層巖石和地層流體作用產(chǎn)生水敏、鹽敏、潤濕反轉(zhuǎn)、水鎖等效應(yīng),以及乳化堵塞、無機或有機沉淀等[7]。

AHDEB油田儲層巖性為灰?guī)r，孔隙度大，易發(fā)生滲漏。根據(jù)工程設(shè)計，本井目的層預(yù)測地層壓力系數(shù)僅為0.9。為避免滲漏甚至井漏情況的發(fā)生，綜合考慮井下安全和近平衡鉆井，四開鉆進過程中，在保證井下安全的情況下，盡量控制鉆井液密度靠近設(shè)計密度下限，降低液柱壓力和地層壓力之間的正壓差，減少因壓力造成的鉆井液侵入地層，甚至是壓漏地層。同時還要求鉆井液具有低固相、低含砂以及良好的造壁和封堵能力，減少濾液和有害固相顆粒侵入地層，為水平段井壁穩(wěn)定和儲層保護提供有利條件。

四開鉆進期間，通過加入SP-8、SPNH和SMP-1降低泥漿濾失量，提高泥餅質(zhì)量，通過加入F-SOLTEX和CaCO3提高鉆井液的封堵性，同時通過加入隔離膜成膜劑CMJ-2，在濾餅上形成一層保護膜，阻止濾液及鉆井液向地層滲透，保護儲層[8]。另外，工程措施如：避免裸眼段長時間定點循環(huán)、控制鉆具上提下放速度和平穩(wěn)開泵避免產(chǎn)生過大“激動”壓力、提高鉆速減少儲層浸泡時間、及時通井修整井壁等也是四開水平井段井壁穩(wěn)定和儲層保護的重要技術(shù)措施。ADM6-4H井四開水平段鉆井液性能見表2。

4 結(jié)語

(1)小井眼大位移水平井因鉆進排量小，極易形成巖屑床，改善鉆井液的攜砂能力、鉆具旋轉(zhuǎn)攪動、短起下鉆通井等都是非常有效的抑制、破壞和清除巖屑床的技術(shù)措施。

表2 ADM6-4H井四開水平段鉆井液性能

(2)利用廢棄鉆井液回收處理分離出的廢油與液體潤滑劑RH-3復配使用的潤滑效果非常明顯且作用持久，但廢油加量過多會提高泥漿的液相粘度，增加鉆井液性能的調(diào)控難度。

(3)F-SOLTEX和CaCO3的使用能夠有效減輕灰?guī)r地層的滲漏，同時對保護儲層有積極作用。

(4)本井四開水平段鉆進期間，密度控制也是鉆井液維護處理的一個難點，在鉆進過程中，即使振動篩使用165目以上篩布也必須配合補充低濃度處理劑膠液和長時間交替運轉(zhuǎn)中、高速離心機等措施才能將密度控制在1.10～1.12 g/cm3。

(5)本井四開水平段鉆進使用的聚磺混油鉆井液體系流變性能穩(wěn)定,潤滑性能良好,能夠充分滿足6 in小井眼大位移水平井段的鉆井施工要求。

(6)本井四開水平段鉆進扭矩小，鉆速快，鉆井液在潤滑減阻和井眼穩(wěn)定方面效果突出，能夠為AHDEB油田后續(xù)的小井眼大位移水平井施工的鉆井液技術(shù)服務(wù)提供寶貴經(jīng)驗。

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DrillingFluidTechnologyfortheFourthSpuddingHorizontalSectionofADM6-4HWell/

LIUChun-ming

(Drilling Engineering Technology Research Institute of Daqing Drilling & Exploration Engineering Corporation, Daqing Heilongjiang 163413, China)

Well ADM6-4H was completed by MWD and screw drilling tool combining construction in AHDEB oilfield, which is a 6-inch slim hole with the length of 1500m in horizontal section and the maximum horizontal displacement of 1915.17m, and is also a horizontal well with the maximum horizontal displacement in AHDEB oilfield at present. Polysulphonate oil-mixing drilling fluid system was used in the fourth spudding horizontal section drilling, for its outstanding application effects of sand carrying, borehole wall stability and lubricating, the drilling speed was fast with small drilling torque and stable drilling fluid properties; there were no borehole instability, lost circulation, sticking and back pressure.

slim hole; extended reach horizontal well; horizontal section drilling; polysulphonate oil-mixing drilling fluid

P634.6；TE254

B

1672-7428(2017)08-0051-04

2016-09-27；

：2017-06-27

劉春明，男，漢族，1981年生，從事現(xiàn)場鉆井液技術(shù)服務(wù)工作，黑龍江省大慶市八百坰，76107521@qq.com。