阳37井井壁稳定钻井液技术

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陈373 区块浅层水平井钻井液技术

陈373 区块浅层水平井钻井液技术发表时间：2014-09-12T09:08:06.327Z 来源：《科学与技术》2014年第4期下供稿作者：牛瑞民董焕玉何良泉[导读] 施工都非常顺利，取得了很好的经济效益，提高了机械钻速，有利于节约成本，缩短建井周期。

胜利石油工程有限公司渤海钻井二公司牛瑞民董焕玉何良泉摘要：随着油田的进一步勘探开发，水平井逐年增多，水平井控制面积较大，可有效提高产量。

陈家庄油田油藏相对较浅，水平井开采工艺适合在该区块开展，由于陈373 区块多为同台井（一台多井），上部地层松软且易水化分散发生井壁坍塌，导致井眼缩径，井眼不规则等问题，这就要求钻井液有良好的携砂能力和防塌能力。

在施工中选用聚合物润滑防塌钻井液体系，有效解决了井壁坍塌、缩径等问题，并取得了良好的经济效益，为本区后续施工提供了很好的依据。

关键词：水平井；钻井液；陈373 区块1 简况⑴陈373 块储层岩性主要为粉、细砂岩、不等粒砾岩，其次为含砾砂岩、粗砂岩，粒度中值范围0.12～0.83mm，平均0.39mm，胶结疏松；石英含量39％，长石含量31％，岩屑含量30％，总体反映岩石结构成熟度和成分成熟度较低。

⑵陈373 区块水平井一开井径346.1mm，二开井径241.3mm，完钻井深一般1800m 左右，定向点较浅，一般在明化镇底部泥岩段，起钻易卡，下钻遇阻易出新眼，施工难度较大，对钻井液要求高。

2 钻井技术难点（1）邻井间距小（一般不大于5m），易发生邻井相碰钻井故障。

⑵上部地层疏松易垮塌、易糊井眼，泥岩地层造浆能力强，易缩径，常会出现井眼不畅通、起下钻困难等问题。

⑶明化镇砂层疏松，钻速快，岩屑含量高，易出现接完单根放不下去，堵水眼，憋泵现象。

⑷定向点浅，地层松软，下钻遇阻易丢失井眼；定向点易产生键槽。

⑸造斜率大，造成摩阻大、扭矩高，给钻井施工带来较大的难度。

3 钻井液技术分析与对策⑴针对邻井相碰问题，直接小循环开钻，维持钻井液有适当的粘度、切力和失水，以控制井眼规则，井径扩大率适当。

钻井液技术介绍

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6．钾基聚合物钻井液钾基聚合物钻井液是一类以各种聚合物的钾（或铵、钙）盐和KCI为主处理剂的防塌钻井液。在各种常见无机盐中，以KCI抑制粘土水化分散的效果为最好；而聚合物处理剂的存在使该类钻井液具有聚合物钻井液的各种优良特性。因此，在钻遇泥页岩地层时，使用它可以取得比较理想的防塌效果。
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8．合成基钻井液合成基钻井液是以合成的有机化合物作为连续相，盐水作为分散相，并含有乳化剂、降滤失剂、流型改进剂的一类新型钻井液。由于使用无毒并且能够生物降解的非水溶性有机物取代了油基钻井液中通常使用的柴油，因此这类钻井液既保持了油基钻井液的各种优良特性，同时又能大大减轻钻井液排放时对环境造成的不良影响，尤其适用于海上钻井。
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1．分散钻井液分散钻井液是指用淡水、膨润土和各种对粘土与钻屑起分散作用的处理剂（简称为分散剂）配制而成的水基钻井液。其主要特点是：（1）可容纳较多的固相，较适于配制高密度钻井液。（2）容易在井壁上形成较致密的泥饼，故其滤失量一般较低。（3）某些分散钻井液，如以磺化栲胶、磺化褐煤和磺化酚醛树脂作为主处理剂的三磺钻井液具有较强的抗温能力，适于在深井和超深井中使用。缺点：除抑制性和抗污染能力较差外，还因体系中固相含量高，对提高钻速和保护油气层均有不利的影响。
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1．合成聚合物类处理剂合成聚合物主要用作钻井液降滤失剂、降粘剂、页岩抑制剂等。 2．天然改性高分子类处理剂改性天然材料来源丰富，价格低廉，在石油工业中有广泛的用途。可生物降解的天然大分子如淀粉纤维素作为主链结构可赋予材料以生物降解特性，使材料具有环保功能。 3．利用工业废料制备的钻井液处理剂利用工业下脚料制备钻井液处理剂技术性较强，油田化学工作者在这方面进行了一些研究工作。
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（二）国内外钻井液处理剂开发应用一、国外发展情况二、国内发展情况

钻井工程井壁稳定新技术

钻井工程井壁稳定新技术井壁稳定问题包括钻井过程中的井壁坍塌或缩径（由于岩石的剪切破坏或塑性流动）和地层破裂或压裂（由于岩石的拉伸破裂）两种类型。

一、化学因素井壁稳定机理：1、温度和压力对泥岩水化膨胀性能的影响：膨润土水化膨胀速率和膨胀量随着温度的增高而明显的提高，尤其当温度超过120℃时，膨胀曲线形状有较大的变化，膨润土的膨胀程度随着压力的增高而明显下降。

2、泥页岩水化在10～24h范围内出现Na＋突然释放现象，阳离子释放总量及Na＋释放所占的比例越高，泥页岩越易分散，就越易引起井塌。

3、PH值水溶液中PH值低于9时，影响不大，PH值继续增加，泥岩岩水化膨胀加剧，促使泥页岩坍塌。

4、活度与半透膜对泥页岩水化的影响水基钻井液可通过加入无机盐降低活度来减缓泥岩水化膨胀；半透膜影响存有争议。

二、各种防塌处理剂稳定井壁机理1、K+防塌机理一是离子交换，另一是晶格固定，对不同类型的泥页岩，其作用方式不相同，随着PH值的增高，混入Ga2+、Na +等离子浓度的增加，会阻碍对泥页岩的固定作用。

钾离子主要对于蒙皂石等高活性粘土矿物起抑制作用。

2、硅酸盐类稳定剂（1）硅酸盐稳定粘土机理：1）主要机理：尺寸较宽的硅酸粒子通过吸附、扩散等途径结合到粘土晶层端部，堵塞粘土层片间的缝隙，抑制粘土的水化，从而稳定粘土，在某些极端的应用条件（如高温、长时间接触等）下，硅酸盐能与粘土进行化学反应长身无定形的、胶结力很大的物质，使粘土等矿物颗粒凝结层牢固的整体。

2）次要机理：负电性硅酸粒子结合到已经预水化的粘土颗粒端部，使其电动电位升高，粘度、切力和滤失量下降，有利于形成薄而韧的泥饼。

（2）硅粒子防塌机理有机硅在泥岩表面迅速展开，形成薄膜，在一定温度下，有机硅中的—Si—OH基和粘土表面的—Si—OH基缩合脱水形成—Si—O—Si—键，在粘土表面形成一种很强的化学吸附作用，同时有机硅中的有机基团有憎水作用，使粘土表面发生润湿反转，从而使泥岩水化得到控制。

抗高温无固相钻井液技术

抗高温无固相钻井液技术摘要：高温井和超高温井的钻井液技术一直是热门话题，由于高温和超高温井的井壁稳定性和沉积物物性与常规环境区别非常大，使得其钻井液技术具有特殊性和复杂性。

为此，本文通过分析高温钻井液存在的基本问题，阐述抗高温无固相钻井液技术的发展现状和应用前景，建议应大力推广该技术。

关键词：高温井、无固相钻井液、抗高温、稳定性一、引言高温井和超高温井的钻井难度很高。

这种井钻井液必须具备高强度、高温度和高压力下的耐热和防膨胀性能。

传统的固相钻井液无法适应高温井和超高温井的钻井环境，会产生钻井液减轻、原始性能减弱、失控井等安全隐患。

因此，为了保障高温井和超高温井的钻井工程的顺利进行，研究开发高温钻井液具有重要的现实意义。

二、高温井的钻井液存在的问题（1）高温环境会影响液相的物理和化学性质，引起钻井液呈现涨大及热稳定性差的问题。

（2）钻井液因挥发失重，而其水基浆体在高温下容易出现稠化变化。

（3）固相钻井液体系具有的扰动要素容易引起簇排以及返排等问题。

（4）矿物和胶体多不稳定，而有机胶质体系有机质的热分解又会造成黏土结构态度的相互影响。

（5）固相钻井液的沉积物在叠加处会产生超过本身重量的重量，使得液体浆体处于不稳定状态。

三、抗高温无固相钻井液技术的发展现状无固相钻井液技术是当前的热门领域，其优点主要体现在以下三个方面。

（1）稳定性好，抗高温、抗压强度强。

（2）能满足深井作业的需求，减少井口压力和关键点泥浆柱的高度，提高钻进效率。

（3）在水环境中极易卸料，恒定珠液体系无需高速混合，防滑、抗粘度高。

四、抗高温无固相钻井液技术的应用前景（1）推广无固相钻井液技术，降低劣质固相钻井液的使用率，提高钻井成果。

（2）不仅能满足高温钻井的需求，且再次探索腐蚀阻抗制备机理并给大众提供一种可靠的深井作业技术。

（3）有利于开采高温区油气资源，提高油气开采效率。

五、结论本文通过分析传统固相钻井液在高温环境下存在的问题和无固相钻井液技术发展和应用前景，提出应大力推广抗高温无固相钻井液技术，以适应高温井和超高温井的钻井需求。

井壁稳定钻井液技术59

井壁稳定钻井液技术摘要：我公司目前在中原、陕北、新疆、四川等地区的钻井过程中都出现过不同程度的井壁失稳，造成了复杂及事故。

究其原因与钻井过程中所钻地层的岩性、组份及特性有直接的关系。

在钻井过程中，常发生已钻井井眼井壁坍塌、缩径、地层蠕动的现象，统称为井壁失稳。

随着近年来欠平衡钻井、大位移井、水平井、新区探井的增多，分析井壁失稳的特征及原因，制定相应的措施及工艺，确保井眼稳定已成为勘探开发过程中钻井液技术工作的重点。

关键词：井壁失稳缩径水平井地层蠕变钻井液技术一、井壁失稳的类型（1）泥岩的剥蚀掉块；（2）泥岩的水化膨胀以及盐膏层的吸水蠕变造成缩径；（3）盐溶失稳；（4）层理发育的硬脆性地层；（5）破碎性地层；（6）无胶结地层。

二、井壁失稳的原因井壁失稳的实质是力学不稳定。

是岩体在应力不平衡的条件下发生坍塌、缩径、蠕变的现象，钻井过程中发生的井壁失稳是力学、物理化学、工程措施单一因素或者共同作用的结果。

（1）力学因素钻井过程中钻井液液柱压力要大于实测及预测的地层坍塌压力，否则井壁将失去稳定发生坍塌；当钻井液液柱压力低于地层压力时就不能形成对地层的有效支撑引发井塌。

（2）物理化学因素化学作用就是钻井液滤液在压力作用下进入岩体中对其中的矿物质发生水化作用，泥页岩中的粘土矿物因成分及沉积环境的不同，对滤液敏感程度不同，特别是其中的蒙脱石、伊蒙混层，水化进程较快，且反应明显，最直接的作用就是水化膨胀，产生水化应力，改变了井眼周围岩体孔隙压力，造成岩石强度降低；当液柱压力小于其膨胀压力或受外力作用即发生剥蚀掉块。

对泥页岩、泥岩而言，其水化进程因岩体成分不同及水化时间长短，作用压力、温度及滤液离子成分的不同，造成的膨胀（缩径）坍塌程度也不一样。

因此井壁失稳是力学因素和物理化学因素共同作用的结果。

（3）工程因素工程措施也是影响井壁稳定的重要因素，如抽吸压力过大易造成钻头以下地层坍塌，开泵过猛或定点循环易造成破碎地层，煤层、无胶结地层、砾石层的坍塌；起钻灌浆不及时或者机械撞击也易引发井壁失稳。

钻井液稳定性及防漏技术研究

钻井液稳定性及防漏技术研究钻井工作是油气勘探和生产的关键环节，钻井液则是钻井过程中不可或缺的重要材料。

钻井液的稳定性和防漏技术是钻井过程中的关键问题，对整个钻井过程的安全和效率至关重要。

一、钻井液的定义和作用钻井液是在钻井过程中用于控制井眼稳定、清洁井眼、保护钻头和安全固井的液体，它是钻井过程中必不可少的重要材料。

根据不同的用途和特点，钻井液可以分为直井型、斜井型、水性型、油基型、膨润土型和泥浆型等多种类型。

钻井液的主要作用有以下几个方面：1.控制井眼稳定。

钻井液通过对井壁进行支撑，防止井眼坍塌和崩塌，保证钻井作业的顺利进行。

2.清洁井眼。

钻进过程中，钻头会带出大量的岩屑和泥浆，这些物质容易附着在井眼壁上，影响钻井液的性能和井筒稳定性。

为此，钻井液需要向井底送入气体或液体，将井眼中的污物排出。

3.保护钻头。

钻头是钻进过程中最核心的组件，承担着钻井的主要任务。

钻井液可以分散和懸浮岩屑以及碎屑，降低钻头的磨损。

4.安全固井。

在完成钻进后，需要进行固井作业，以封堵井筒。

钻井液在固井作业中扮演了决定性的角色，通过选择特定的钻井液来控制井壁对液压或泥浆带损失，同时还能保持固井水平和防止井眼侵蚀。

二、钻井液的稳定性问题钻井液在钻井过程中是经常受到外部环境的影响，因此存在一系列的稳定性问题。

如果这些问题得不到解决，会导致钻井过程中水力突发或井下安全事故，甚至会对环境产生不良影响。

1. 钻井液稠度不恰当。

稠度是钻井液的一个重要参数，它是指钻井液的流动性，直接影响到井壁稳定性。

如果稠度不恰当，会导致井眼塌陷、井筒侵蚀等问题。

2. 钻井液黏度高。

不良的黏度属性会导致钻进阻力加大，使得钻头容易卡住或断裂，导致生产效率和钻井成本上升。

3. 钻井液水分过高。

钻井液中过多的水分会导致其稠度、黏度都降低，不仅影响防漏效果，也会降低井眼稳定性。

4. 钻井液中固体颗粒过多。

如果钻井液中的固体颗粒过多、过大，会导致其在井眼中堆积，形成填充物，增加钻进阻力。

钻井井壁稳定系统

钻井井壁稳定系统随着石油工业的发展，钻井技术也得到了不断的进步和提高，井壁稳定系统成为了钻井技术领域的重要一环。

井壁稳定系统是指采用一定的工程设计和技术手段，使得井壁在钻井过程中能够保持稳定，不发生塌陷和失稳的一套完整的工程措施。

一、井壁稳定系统的重要性井壁稳定系统对于钻井工作的顺利进行和油气的探明具有十分重要的作用。

首先，钻井时井壁的稳定对井筒钻进的深度、直径和偏差等有很大的影响。

在井壁发生失稳统的情况下，会导致钻头卡钻、井壁塌陷、钻柱断裂等一系列的问题，从而使得钻井工作难以进行，严重影响钻井效率。

其次，井壁的稳定对于油气的勘探和开采也非常重要。

井孔的稳定能够防止油、气泄漏和被污染，能够保证井筒的完整性，并且提高采收率。

二、井壁稳定系统的设计要点井壁稳定系统的设计需要根据具体的地质条件、工程要求、钻井参数等因素进行综合考虑，下面介绍一些基本的设计要点：1.井眼直径和环空宽度的设定井眼直径和环空宽度的设定可以根据地质条件、钻头直径、钻速等来进行选择。

通常情况下，井眼直径应该比钻头直径至少大15%左右，环空宽度应该能够满足井涌等水力条件的要求，同时还需要考虑到井壁的稳定性等因素。

2.井筒钻进的方式井筒钻进的方式有很多种，如旋转钻进、旋转钻进加循环泥浆、非旋转钻进等，而不同的钻进方式也会对井壁稳定产生不同的影响。

3.井壁支撑材料的选用井壁支撑材料是井壁稳定系统中关键的一环，绳索、木条、钢条、橡胶等都可以作为井壁支撑材料，但需要根据地质条件、工程要求等因素进行合理选择。

三、井壁稳定系统的主要方法井壁稳定系统的主要方法包括冲洗法、封隔法、远离法和耐力法等。

1.冲洗法冲洗法是利用高速旋转的钻头对井壁进行冲洗、磨削，随着钻井往下进行，钻出的碎屑和泥浆会填充到井壁中，从而增加井壁的稳定性。

2.远离法远离法是指在井筒内采用护壁桶等工具来远离井壁，从而保持井壁的稳定。

3.封隔法封隔法是通过钻孔墙来防止井壁失稳，同时可以利用水胶、泡沫等材料进行固定。

(技术规范标准)中国石油天然气集团公司钻井液技术规范

中国石油天然气集团公司钻井液技术规范第一章总则第一条钻井液技术是钻井技术的重要组成部分，直接关系到钻探工程的成败和效益。

为提高钻井液技术和管理水平，保障钻井工程的安全和质量，满足勘探开发需要，特制定本规范。

第二条本规范主要内容包括：钻井液设计，现场作业，油气储层保护，钻井液循环、固控和除气设备，泡沫钻井流体，井下复杂的预防和处理，钻井液废弃物处理与环境保护，钻井液原材料和处理剂的质量控制与管理，钻井液资料管理等。

第三条本规范适用于中国石油天然气集团公司所属相关单位的钻井液技术管理。

第二章钻井液设计第一节设计的主要依据和内容第四条钻井液设计是钻井工程设计的重要组成部分，主要依据包括但不限于以下几方面：1. 以钻井地质设计、钻井工程设计及其它相关资料为基础，依据有关技术规范、规定和标准进行钻井液设计。

2. 钻井液设计应在分析影响钻探作业安全、质量和效益等因素的基础上，制定相应的钻井液技术措施。

主要有：地层岩性、地层应力、地层岩石理化性能、地层流体、地层压力剖面（孔隙压力、坍塌压力与破裂压力）、地温梯度等信息；储层保护要求；本区块或相邻区块已完成井的井下复杂情况和钻井液应用情况；地质目的和钻井工程对钻井液作业的要求；适用的钻井液新技术、新工艺；国家和施工地区有关环保方面的规定和要求。

第五条钻井液设计内容主要包括：邻井复杂情况分析与本井复杂情况预测；分段钻井液类型及主要性能参数；分段钻井液基本配方、钻井液消耗量预测、配制与维护处理；储层保护对钻井液的要求；固控设备配置与使用要求；钻井液仪器、设备配置要求；分段钻井液材料计划及成本预测；井场应急材料和压井液储备要求；井下复杂情况的预防和处理；钻井液HSE管理要求。

第二节钻井液体系选择第六条钻井液体系选择应遵循以下原则：满足地质目的和钻井工程需要；具有较好的储层保护效果；具有较好的经济性；低毒低腐蚀性。

第七条不同地层钻井液类型选择1. 在表层钻进时，宜选用较高粘度和切力的钻井液。

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ｍａｔｉｏｎ．Ｗｅｌｌｂｏｒｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｃｃｕｒｒｅｄｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｂｅｃａｕｓｅｏｆｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏ —
（ＤｒｉｌｌｉｎｇＭｕｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＳｈｅｎｇｌｉＰｅｔｒｏｌｅｕｍＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ２５７０６４，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｙａｎｇ３７ｗｅｌｌｗａｓａｎｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｗｅｌｌｔｏｐｒｏｂｅｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｏｉｌａｎｄｇａｓｉｎＳｈａｈｅｊｉｅｆｏｒ —
ｌｏｇｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｔｗａｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｋｅｅｐｂｏｒｅｈｏｌｅｗａｌｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｌｏｎｇｏｐｅｎｗｅｌｌ，
阳３７井井壁稳定钻井液技术
邱春阳
（胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司泥浆公司，山东东营２５７０６４）
摘要：阳３７井是为了解阳信洼陷温家次洼北部陡坡带沙河街组含油气情况而部署的一口预探井。由于地质结构复杂，施工中易导致井壁失稳；井底温度高，低密度下保持井壁稳定具有一定难度。通过使用抗温性好、悬浮携带能力强、封堵性好的聚磺防塌钻井液体系，并配合相应的现场施工工艺，保证了钻井施工的顺利进行。该井的钻探成功证明低密度钻井在本区块切实可行，同时也为该区块其它井的钻探提供了技术参数。关键词：阳３７井；井壁稳定；掉块；长裸眼；低密度
中图分类号：ＴＥ２文献标识码：Ｂ文章编号：１００８－９４４６（２０１３）０４．０００１－０３
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ＩＳＳＮ１０Ｏ８ — ９４４６
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第１５卷第４期，２０１３年８月
Ｖｏ１．１５，Ｎｏ．４，Ａｕｇ．２０１３