吉林油田水平井钻井液研究与应用

2022-04-18朱瑞春

西部探矿工程 2022年4期

朱瑞春

（大庆钻探工程公司钻井四公司，吉林松原 138001）

1 地质特点及施工难点

为了进一步提高吉林油田的产能，近年来在乾安区块部署了大量的水平井。该区块的水平井完钻井深多处于2400～2500m 之间，主要开发黑帝庙油层。地质条件相对复杂，涉及的主要难点有：①地层岩石硬度大导致机械钻速低；②部分地层泥页岩发育导致地层易垮塌，井壁失稳问题突出；③储层薄且深度变化大导致着陆相对困难并且钻遇率偏低；④水平段长导致钻完井过程中润滑防卡难度大[1-3]。针对上述难题，要求钻井液具有较好润滑性、井壁稳定以及携带岩屑能力。

2 钻井液室内研究

针对乾安区块的地质特点，开展水基钻井液配方优化研究，通过优选流型调节剂、封堵剂和润滑剂来进一步提高钻井液性能，改善钻井液体系的各项性能指标，满足现场对润滑性、井壁稳定能力和携岩能力的整体要求。

基浆配方为：4%膨润土+1%聚丙烯腈铵盐+0.5%降滤失剂+0.2%增粘剂+0.1%阳离子包被剂+1%HA树脂，基浆性能见表1。

表1 基浆性能表

2.1 流变性控制优化

在乾安区块施工过程中钻遇的嫩江组地层含有大量易于水化膨胀的蒙脱石、伊利石以及伊蒙混层，随着地层岩屑的不断混入，钻出的岩屑持续混入钻井液体系中，随着时间的增长常常会造成钻井液粘度升高导致流态变差，进而影响钻井液的岩屑携带能力[4-5]。因此，需要优选相应的降粘剂，从而保证钻井液体系的现场应用。以基浆+5%的膨润土浆作为实验浆，分别添加1%比例的磺化单宁、FCLS、硅氟降粘剂和硅醇稀释剂，评价上述4 种处理剂的降粘能力，实验数据见表2。从表2数据可知，硅醇稀释剂具有较好的稀释效果，且有一定的降低失水能力，抗温性较好，可作为流型调节剂使用。

表2 降粘剂性能对比

2.2 封堵防榻能力优化

在钻遇嫩江组等易于水化膨胀的地层时，为了减少因地层岩石水化膨胀而造成的井下坍塌问题，需要进一步提高体系的防榻性能。以基浆作为实验浆，分别添加1%比例的沥青类防塌剂FT-1、DSJ-1、JPG-1和YT-1，评价上述4种处理剂对泥饼的改善和降失水能力，实验数据见表3。从表3数据可知，4种防塌剂均可以降低失水，其中YT-1的降失水和抗温效果最好，且形成的泥饼薄而致密，可作为封堵防榻剂使用。

表3 封堵防榻剂性能对比

2.3 润滑性能优化

为了进一步提高钻井液在水平段的润滑能力，减少井下卡阻现象的发生，进一步开展了润滑剂优选实验。以基浆作为实验浆，分别添加1%比例的润滑剂RH-3、RDH-1、RHJ-1和GT-1，评价上述4种处理剂的对钻井液的流变性的影响以及润滑能力的改善，实验数据见表4。从表4 数据可知，4 种润滑剂均具有一定的润滑作用，其中RDH-1 的润滑效果最好，可作为该体系的润滑剂使用。

表4 润滑剂性能对比

通过上述的优选实验，最终确定的钻井液配方如下：4%膨润土+1%聚丙烯腈铵盐+0.5%降滤失剂+0.2%增粘剂+0.1%阳离子包被剂+1%HA 树脂+1%～2%YT-1（钻遇嫩江组时加入）+1%～2%硅醇稀释剂（粘度偏高时加入）+1%～2%RDH-1（根据水平段摩阻和扭矩变化情况加入）。

3 现场试验

3.1 技术措施

施工工艺方面：控制合理的钻压和转速。当钻遇非均质的坚硬地层或井眼轨迹发生大幅度变化时，要适当降低转速，从而避免憋跳钻现象的发生；钻进过程中精细控制，平稳送钻，减小钻压和扭矩的波动，钻遇易发生憋跳钻的地层时，提前在钻具组合中增加减震器。

钻井液方面：根据地层情况优化钻井液流变性使钻井液具有更好的动塑比来携带岩屑；根据实际情况调整泵排量减少钻井液对井壁的冲刷；提高钻井液的润滑性来降低钻具与井壁之间的摩擦；加强固控设备的管理和使用，降低钻井液的固相含量，从而减少因钻井液含砂量大造成的井下仪器损坏。

3.2 现场应用情况

优化后的钻井液体系在吉林乾安区块进行了现场试验，试验过程中未发生卡钻、坍塌、地层漏失等井下复杂情况。取得了良好的现场试验效果。钻井液现场性能见表5。从表5中可以看出，该体系具有良好的润滑性、抑制性和流变性。

表5 钻井液现场性能表

试验过程中造斜段和水平段返砂良好，振动筛处观察到的岩屑成型性好，易于被振动筛筛落，全程未发生糊筛、跑浆等情况。在二开和三开施工过程中，通过合理复配降滤失剂和封堵剂，有效降低了失水、提高了体系的封堵防榻能力，全程未发生剥落掉块等现象，说明该体系具有良好的井壁稳定效果。通过使用优选的润滑剂，全井没有卡阻现象发生，扭矩和摩阻均显著低于以往施工数据，后期套管下入顺利，固井质量为优。