水平井钻井液

渤海石油职业学院

石油工程系

论文题目：水平井钻井液技术

学生姓名：

所在班级：07钻井工程3年6班

指导老师：王建云

完成时间： 2010年5月1日

目录

摘要 (3)

关键词 (3)

一、水平井施工技术难点分析 (4)

二、钻井液方案的制定 (5)

三、钻井液的配置和维护处理 (6)

四、技术措施 (8)

五、钻井液性能指标和应用效果 (8)

六经济效益分析 (10)

七、结束语 (11)

参考文献 (12)

水平井钻井液技术

摘要

水平井钻井由于特殊的井眼轨迹和昂贵的井下仪器给施工作业带来了极大的风险，因而其井下安全尤为重要。性能优良的钻井液是水平井井下安全的重要保证，甚至会成为施工成败的关键因素。随着石油工业的发展，水平井钻井技术作为提高单井产量的有效手段之一在全世界得到了越来越广泛的应用。研究和应用水平井钻井的测井地质导向技术是确保水平井成功开发油藏的一项十分重要的工程技术。研究认为，在做好水平井地质设计和钻井设计的基础上，要实现测井地质导向，必须充分利用随钻测量、随钻测井和录井等资料，开展实时岩性识别、随钻测井解释和地层评价、目标层测井地质特征的建立、导向标志层的选取及模拟曲线对比等方面的工作来确定钻头上行下行钻进方向及在目标层中的位置，以实时调整井眼轨迹.

关键词:水平钻井液井眼轨迹井壁稳定性

一、水平井施工技术难点分析

（一）井壁稳定

井壁稳定应是必须首先考虑的问题，井壁失稳的危害具有发生的突然性和后果的严重性。在常规定向井或直井施工中比较稳定的地层，钻水平井时则因上部地层失去垂向支撑，长段距处于悬空状态，极易出现掉块或坍塌，造成井下钻具阻卡。水平井由于前端钻具与井口钻具运动方向成90°角，钻具与井壁的摩擦作用使力的传递损耗大，致使处理井下塌卡的难度加大。常规钻井中不太严重的井壁失稳现象在水平井钻井中则很容易引起卡钻等严重事故。水平井井壁不稳定的主要因素有以下几方面：

1、馆陶组下部有不同厚度的玄武岩地层，玄武岩地层破碎、胶结物少，多表现为大块塌落。浅层水平井多开发玄武岩下部油层，钻穿该层时井斜角达到70~85o，井塌问题突出。

2、中深井钻穿的东营组泥页岩地层容易造成不均质吸水剥落坍塌，同时该层也处于井斜较大的井段，增加了防塌难度。

3、储层砂岩胶结很差，返出岩屑类似流沙，储层砂岩裸露井段长达几百米，加上上井壁失去支撑使之存在坍塌趋势，因而更容易跨塌。

（二）井眼清洁

由于重力作用大斜度井段及水平井段的井径比正常井径要大，且由于钻具不能居中，岩屑运移过程要产生沉降，在钻具周边形成泥砂郁积。如果钻井液的携砂能力不好，或工程措施不及时，极易形成形成岩屑床，造成卡钻。

影响水平井井眼清洁的主要因素有:

1、由于地层变化大，往往造成着陆困难，着陆时多次调整井斜，井眼轨迹不好，给携砂带来困难。

2、水平井段钻速快，钻时一般为0.8~2分钟，钻井液中钻屑浓度大，钻屑清除困难，容易形成砂床。

3、由于浅层水平井的水平井段加入了油保材料，中深水平井是加重钻井液，离心机的使用受到限制。

（三）防卡润滑

井壁稳定和井眼清洁能力是水平井钻井液工作的前提，润滑防卡是水平井钻井液工作的关键。钻井液的润滑性能是保证钻机正常负荷下运转和井下安全的重要保证因素。

类产品中沥青含量较高的产品，QSAM-K、YL-1与聚硅氟稳定剂JGWJ复配使用可使防塌能力显著提高。

体系中0.1~0.3%的正电胶干粉MMH，用以改善钻井液的悬浮和携带能力，必要时也可加入少量的生物聚合物，一般加量为0.03~0.06%。

为最大限度地提高泥饼润滑性，采用多种润滑剂组成的复合润滑方案。原油的最佳加量为8~10%，浅井使用普通液体润滑剂，中深井使用极压润滑剂，石墨类润滑剂主要用于起下钻封闭斜井段。

钻井液配方必须满足甲方对油层保护指标的要求。根据储层孔隙的最大贡献率原理和d90规则

及地质提供的单井储层孔隙度的分布资料，制定了油层保护施工方案。选择那些出油贡献率大于85%的油层孔隙，利用d90规则，添加不同粒径的超细碳酸钙和具有与油层温度相匹配的软化点的沥青类材料对油层孔隙进行快速封堵，从而避免液相和固相对油层的进一步损害。一般使用4种不同粒径的超细碳酸钙及一种低软化点沥青复配做为油层保护剂，每一口井都有不同的配比，油层保护剂的加量为8~10%。

三、钻井液的配置和维护处理

（一）上部直井段钻井液维护处理

1、在MBT为 20~25g/l的膨润土浆中加入PMHA、NPAN后开钻，钻进中使用PMHA、NPAN维护，明化镇上部地层钻进中要保持钻井液的低粘度和低切力（粘度30~35s），适当失水量（5~8ml），使用好四级净化设备，使泥浆密度控制在1.12g/cm3以下。

2、中深水平井钻入玄武岩地层前加入GT-98 1.0%，并在钻进中逐步增至2.0%，加入YL-1 0.5%。

3、钻至造斜点前，控制钻井液中的固相含量和膨润土含量分别低于8%和45g/1，为钻井液转型做好准备。

（二）斜井段钻井液维护处理

1、钻至造斜点起钻前将钻井液转型为聚磺硅氟乳化原油钻井液体系，转型方法为：起钻前50~100米，先使用离心机降低固相含量和膨润土含量，控制MBT≤45g/l，保持

较低粘度，通过小型试验在钻进中均匀加入JGWJ、JGYJ、GXJ各1.0~1.5%、0.7~1.0%和0.7~1.0%。

2、使用PMHA（或KPAM）、NPAN、GT-98、KJ-1 、QSAM-K 等配成胶液维护钻井液，并根据性能的变化不断调整配比，确保钻井液具有良好的流变性能、较好的携砂能力、优质的泥饼和尽量低的失水量。

3、钻进过程中将JGWJ、JGYJ、GXJ的有效含量逐步增加至1.0~2.0%、1~1.5%和0.5~1.0%，使钻井液始终具有较强的稳定性和抑制性。

4、施工中可以添加少量MMH ，一般加量为0.1~0.3%，以改善钻井液的悬浮和携带钻屑的能力，也可以加入少量的生物聚合物改善钻井液的流型，满足井眼清洁的需要。

5、钻入水平井段前将YL-1的有效含量增至1.5~2.0%，以确保水平井段疏松砂层的井眼稳定。

6、当井斜角达30O前加入原油5~7%，当井斜角达45O以上时将原油的有效含量增加至8~10%，维持其含量到完钻。随井斜角的增加，逐步增大液体润滑剂（中深井采用极压润滑剂）和石墨类润滑剂的用量，进一步提高泥浆的润滑性，降低摩阻系数，确保施工顺利。加入原油后要配合使用乳化剂使原油充分乳化。摩阻系数达到0.04~0.07。

（三）水平段钻井液维护处理和油层保护措施

1、着陆前50~100米，采用胶液稀释或开动离心机等方法，将膨润土含量控制在55g/l以内，分2~3周均匀加入油层保护剂8~10%，着陆后随钻进补加以保持其有效含量。

2、各种主要处理剂的含量，在进入油层前必须达到配方要求，确保钻井液的抑制性和防塌性能，满足安全钻井的需要。严格控制API失水≤3.5ml，HTHP失水≤9ml，膨润含量≤60g/l。

3、保持适当的粘切，尽量使动塑比值达到0.4~0.7，初终切比值控制在1:3~1:5，n值控制在0.5以上，使泥浆具有较强的悬浮和携带能力，避免岩屑床的形成。循环排量要求达到32 l/s。

4、水平井段砂层胶结疏松，容易发生漏失，因而进入水平段起下钻、短起下钻或下套管时，先用1个凡尔小排量开泵再逐步增大排量，过程用时比同井深直井要长；控制起下钻和下套管速度，避免压力激动；钻井液的粘切不宜过高，一般粘度不超过50s，终切不大于9Pa。