长裸眼超深井钻井液技术研究
国内外深井超深井钻井液技术现状及发展趋势
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深井、超深井钻井液面临的问题
(油气层钻井液的技本要求更加严格。
( 5 )浅井已取得成效的各种先进钻井工艺技本及先进工具,在深井井段使用受到很大限制。因此,在深井井段(特别是在深井重钻并液的情况下)如何使用各种先进的钻井技本以提高深并钻井速度和保证井下安全,提高钻并效益,至今仍是国内外钻并、钻并液技本的一个攻关内容。
(6)深井起下钻作业时间长，各种与钻井液性能有关的井下事故更容易诱发和恶化, 因此,必须对钻井液性能有更高的要求 。
(7)钻井液对钻具的腐蚀因高温而加剧。
深井、超深井钻井液面临的问题
( 1 )井越深,井下温度、压力越高,钻井中钻井液在井下停留和循环的时间越长,使深井、超深井钻井液的性能变化,钻井液稳定性成为一个突出的问题。 而且井越深井下温度越高,问题就越突出。
(2)深井钻井裸眼长,地层压力系统复杂,钻井液密度的合理确定和控制则更为困难,且使用重钻井液时,压差大因而经常出现井漏、井喷、井塌、压差卡钻以及由此而带来的井下复杂问题,从而成为深井、超深井钻井液工艺技本的难点之一。
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术深井超深井和复杂结构井是石油勘探开发领域中的难点和重点。
为了提高井深和提高钻井效率，高效、安全、可靠的垂直钻井技术显得尤为重要。
深井超深井钻井技术是指针对超过5000米或更深井深的垂直钻井而言的，在这个范围内，钻井面临的挑战有：高温高压、地层钻进难度大、极易发生事故、井底钻头易受损等。
为了解决这些问题，人们采用了下面的方法：1. 确定合适的钻井液体系结构。
钻井液的质量会对井的钻进效率起到重要的影响，特别是在深井超深井钻井时。
2. 优化钻井工艺，特别针对井口、井筒以及井底的情况进行优化，减少阻力，提高钻进效率。
3. 高效地利用井眼以及钻头的各种功能，例如：钻头可以作为测井工具、地层样品采集工具等。
4. 使用新型的测井技术。
利用高分辨率测井工具，如多频声波测井技术、多角度声波测井技术等。
复杂结构井钻井技术，是指在非垂直井管内钻孔的技术，例如斜井、水平井、方向钻井等。
这种钻井技术常常被应用于开采层状、层状粘土、页岩、煤制气等井型。
为了解决复杂结构井钻井时面临的困难，例如遇到高压、高温、高地层压力、高气水比、钻柱损坏等问题，我们可以采用下面的方法：1. 应用高压钻井液。
因为在水平井、斜井中钻井时，井眼形状复杂，液体能流阻力加大，因此需要使用高压钻井液，以弥补这种能流阻力。
2. 选择合适的防护装置。
为了防止顶部的岩石物质落入井眼，我们需要使用合适的防护装置，如套管、电缆保护管、钢丝绳内钢管等。
3. 选择合适的钻井工具。
钻井工具优化可以提高钻进速度、延长钻头使用寿命、减少钻柱损坏等问题。
4. 积极采用新型的钻井技术。
例如利用地下导向仪、方向钻井技术等。
总之，深井超深井和复杂结构井的钻井技术与传统钻井工艺有很大不同点，需要我们采用先进的钻井技术，才能充分发挥其巨大的生产潜力。
8-抗高温钻井液技术
抗高温深井超深井钻井液技术
一、深井的基本特点
1、基本概念
深井： 垂深在4500～6000米的井。 超深井： 垂深在6000～9000米的井。 特深井：垂深超过9000米的井。
2、钻探目的
普查或钻探陆地及大陆架深部的石油天然气资源； 开采地球深部的地热资源； 对深度大于3000m的金属矿的形成、存在状态以及 远景含量进行评价； 揭示埋藏地下深处、地质年龄高于5亿年的岩石 （奥陶纪以前）组成及存在状态。
井愈深，井下温度压力愈高，钻井液在井下停留
和循环的时间愈长，钻井液在低温下不易发生的
变化、不明显的作用和不剧烈的反应都会因深井
高温的作用而变得易发和敏感，从而使得深井钻 井液的性能变化和稳定成为一个突出的问题。 井愈深，井下温度愈高，问题就愈突出。
2）钻井液密度的合理确定和控制
深井钻井裸眼长，地层压力系统复杂，钻 井液密度的合理确定和控制更为困难，且 使用重泥浆时，压差大因而经常出现井漏
在70年代又钻成几口5000m以上的深井，如东 风2井（5006m）、新港57井（5127m）、王深2 井（5163m）等
1976年用Cr-磺化褐煤泥浆钻成6011m的深井—女
基井，1978年使用三磺钻井液成功钻成我国当时
陆上最深的超深井—关基井（7175m）。
新疆局用氯化钾聚磺钻井液完成陆3井（6010m
粘土的高温分散能力与其水化能力相对应，易水化的
钠膨润土，其高温分散作用强；而不易水化的钙膨润土、 高岭土，其高温分散作用弱 。
影响高温分散的因素主要有：粘土种类；温度；作 用时间；介质的化学环境等。
高温分散作用对水基泥浆的性能影响主要有两个方
面： （1）引起高温增稠，具体表现为泥浆经高温作用后 其粘度、切力增大； （2）引起高温胶凝，泥浆经高温作用后丧失流动性
顺北油气田长裸眼固井防漏技术
180顺北油气田二、三开下套管及固井过程中易发生漏失，造成水泥浆返高达不到设计要求，导致部分地层漏封，严重影响油气井寿命。
下套管期间发生漏失后，后期固井很难再建立循环，因此，要解决井漏问题，首先要解决下套管及循环期间无漏失。
顺北油气田采用四开井身结构：一开套管下深1200m左右，主要封隔上部新近系松软地层。
二开中完井深4500m左右，钻遇新近系、古近系、白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系小海子组和卡拉沙依组等地层。
三开中完井深7800m左右，钻遇石炭系卡拉沙依组和巴楚组、泥盆系、志留系、奥陶系等地层，进入奥陶系一间房组中完。
1 漏失的主要因素分析1.1 地层承压能力低易漏地层压力系数低、埋藏深。
二叠系主要以火成岩为主，地层压力系数只有1.26～1.29g/cm 3，埋藏在3700～4300m左右，厚度600m左右；石炭系卡拉沙依组和巴楚组地层以砂岩、灰岩和泥岩为主，志留系塔塔埃尔塔格组、柯坪塔格组以砂岩为主，奥陶系桑塔木组以泥岩为主，岩性硬脆性强，易发生漏失。
由于压力窗口窄、钻进过程中易发生漏失，下套管、循环及固井过程中易发生严重漏失。
尤其是长裸眼井段，往往穿越多套压力体系，很难准确掌握地层安全压力窗口，当套管下放速度小于理论安全下放速度时仍然会发生漏失。
通过对西北油气田下套管漏失井下放速度进行了大量的统计分析，发生漏失的原因主要有以下几点：①地层承压能力掌握不清楚。
②套管下放速度不均匀，最大下放速度超过了安全下放速度。
③实际激动压力比理论值高。
1.2 钻井液性能近年来提倡降本增效，钻井液费用有限，忽视钻井液性能在高温下的稳定性和老化性，因此钻井液和封闭浆在静止时间长，触变性较强，失水后密度增高0.03-0.05g/cm 3，漏斗粘度增加20s以上，导致循环摩阻增大，且形成泥饼较厚，易憋漏地层。
1.3 下套管速度近年来钻井工程要求提速提效，为了节约钻井周期，在中完特殊作业时，井队对套管下放速度控制较快，单根下放时间在30s以内，这样就将产生过大的激动压力，如果激动压力和井内液柱压力之和大于地层破裂压力就可能压漏地层，发生井漏事故。
超深超长裸眼水平井
井壁稳定性分析
总结词
井壁稳定性对于超深超长裸眼水平井的安全施工至关重要。
详细描述
需要对不同地层进行井壁稳定性分析，了解地层的应力分布 和破裂压力，采取相应的技术措施，如调整钻井液密度、使 用稳定剂等，以保持井壁稳定。
井控安全措施
总结词
井控安全是超深超长裸眼水平井施工的重要环节。
详细描述
需要采取一系列的井控安全措施，如监测地层压力、控制钻井液密度和外压、及 时发现和处置溢流和漏失等，以确保井控安全。同时，还需要加强员工培训和演 练，提高员工的井控意识和应急处理能力。
特点
超深超长裸眼水平井具有钻孔深度大 、水平段长、井眼轨迹控制难度大、 井壁稳定性差、钻进过程中易出现复 杂情况和事故等特点。
裸眼水平井的应用领域
油气于提高油藏采收率、 增加单井产量、开发薄油层和复杂断 块油藏等。
地热开发
地下水资源开发
在地下水资源开发中，裸眼水平井可 用于开采深层地下水，为缺水地区提 供稳定可靠的水源。
井身结构设计
根据地质资料和工程要求，设计合理的井身结构，包括表层套管、技 术套管和油层套管等，以满足钻井和采油过程中的各种需求。
钻井液循环处理
采用高效的钻井液循环处理系统，确保钻井液的清洁度和性能稳定， 以防止钻屑和岩屑的堆积以及地层坍塌。
完井技术
裸眼完井
射孔完井
在超深超长裸眼水平井中，裸眼完井是一 种常见的完井方式，即将油层套管直接下 入裸眼井段，以实现油气的导流和控制。
重复压裂
对已压裂过的地层进行再次压裂或多次压裂，以提高地层 的渗透性和油气产量。该技术适用于增产改造的需求。
采油技术
自喷采油 有杆泵采油 螺杆泵采油 电潜泵采油
利用地层自身能量将油气从井筒中喷出地面，是最常见的采油 方式之一。为了提高自喷效果，可以采用酸化、压裂等增产措
风城油田深井超深井钻井液技术研究与应用
三 叠 系泥 岩 及 二叠 系 乌 尔禾 组 棕褐 色塑 性 泥 岩 易缩 径 ，砂砾 岩层 渗透 性好 易形 成 虚厚 泥饼 造成 阻 卡 ； 白 垩 系 、 罗 系和三叠 系 地层 不整 合交 界 面破 碎带 易垮 侏 塌 、 失 ； 罗 系 、 叠 系 地 层 存 在 碳 酸 氧 根 离 子 污 漏 侏 三
乌 尔 禾组 下 部 砂砾 岩 渗 透性 好 易形 成 虚 厚 泥 饼 造成
阻卡 ： 夏子 街 组砂 质 泥岩 易掉 块 、 失 且存 在 潜 在 地 漏
层 流 体 污染 ； 三段 地层 云质 、 质 泥 岩 易剥 落 掉 块 风 砂 且 微裂 缝较 发育 易漏失 ：
（ ）四开段 （ １ ｍ ／４７ ０ ５８ ０ ｍ） ４ ￣２ ６ ｍ （ ０ — ０ ） ￣叠 系 风
城组 二段膏 质砂 岩易 掉块 、 塌 、 失 ， 垮 漏 风城 组 二段 地 层 上 部 大 段 苏 打 石 及 盐 膏 层 互 层 且 埋 藏 深 度 大 （ ０ ～ ５ ｍ） 易 发生 溶 蚀 、 ４７ ０ ５１ ０ ， 蠕变 污 染钻 井 液性 能 ； 风 城 组 一段 地 层 中下 部 存 在潜 在 高 压地 层 流 体 易 发
地 层 为高 温 、 压 油 气 藏 ， 部发 育 中 高孔 中渗储 层 高 局 （ 隙 度 ２ ． ， 透 率 （７ ｍ ， 质 破 裂压 力 高 ； 孔 ７３ 渗 ％ １ １ Ｄ） 基
围绕 主体 断 裂 还发 育 了许 多与 主 断裂 平 行 或斜 交 的
次生 断层 ， 部地层 易破 碎 ， 局 导致 地层 孔 隙压 力 、 漏失 压力 接 近 ， 井液 安全 密度 窗 口窄 。 钻
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术【摘要】深井、超深井和复杂结构井钻井技术是石油工程领域的重要研究课题。
本文旨在探究这些钻井技术的发展现状、工艺特点、设备创新以及工程实践案例。
通过对深井和超深井的钻井技术进行分析，可以了解到其在油气勘探中的重要性和应用价值；而对复杂结构井的垂直钻井技术研究则有助于解决在地质复杂地区开采难题。
结合工程实践案例分析，可以总结出钻井技术的发展趋势和应用前景展望。
通过本文的研究，可以为深井、超深井和复杂结构井钻井技术的进一步发展提供一定的参考和借鉴。
【关键词】深井、超深井、复杂结构井、垂直钻井、技术探究、研究目的、研究意义、钻井工艺、钻井设备、工程实践、案例分析、技术发展趋势、应用前景、总结。
1. 引言1.1 探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术研究目的：深井、超深井和复杂结构井是当今石油工业开发中面临的重要挑战，钻井技术的发展将直接影响到钻井效率和成本控制。
本研究的目的在于探究深井、超深井和复杂结构井垂直钻井技术，提高钻井效率，降低钻井成本，减少钻井事故风险，促进石油工业的可持续发展。
研究意义：1.2 研究目的研究目的是为了深入探究深井、超深井和复杂结构井垂直钻井技术的原理和方法，提高钻井的效率和安全性。
通过对这些技术的研究，可以更好地了解地下岩层情况，准确预测油气资源分布，优化钻井设计方案，降低钻井风险，提高钻井成功率。
通过深入研究钻井工艺和设备创新，可以不断提升钻井技术水平，推动钻井行业的发展。
研究的目的是为了实现钻井领域的技术创新和进步，为油气勘探开发提供更可靠的技术支持和保障。
1.3 研究意义深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的研究意义主要体现在以下几个方面：深井和超深井钻井技术的研究可以帮助我们更好地开发地下资源，满足能源需求。
随着地表资源的逐渐枯竭，地下资源的开采将成为未来发展的重要方向，而深井和超深井钻井技术的提升可以有效增加勘探开发成功率，提高资源利用率。
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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
TB
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.。