塔里木油田深超深水平井鉆井完井液技術(shù)

塔里木油田深超深水平井鉆井完井液技術(shù)王書琪

塔里木油田分公司主要內(nèi)容一、概述

二、水平井對鉆井完井液特殊要求技術(shù)難題和措施

三、塔里木油田深超深水平井鉆井完井液技術(shù)典型實(shí)例四、總結(jié)輪南油田群東河油田群塔中油田群泛哈得遜油田群巴楚-塔西南油氣區(qū)阿克1庫車-塔北油氣區(qū)塔東油氣區(qū)英南2第一部分、概述第一部分、概述水平井技術(shù)在塔里木油田適應(yīng)范圍廣泛，已成功地應(yīng)用于厚油層、薄油層、邊水油藏、底水油藏的整體開發(fā)和調(diào)整挖潛，成功進(jìn)行了凝析氣藏和注水水平井注水先導(dǎo)性試驗(yàn)。應(yīng)用雙臺階水平井開發(fā)多個(gè)薄油層也取得了很好的效果，促進(jìn)了哈得遜邊際油田的高效開發(fā)。塔里木油田自塔中4油田采用水平井開發(fā)以來，至2006年12月，共鉆水平井總數(shù)230口，完井230口，其中雙臺階水平井33口，水平井口數(shù)占總鉆井?dāng)?shù)的28.6%，水平井年產(chǎn)油288.38萬噸,占總量的51%。在完成的水平井中，測量井深最深6452米，平均5174.74米（塔中4401.34米），垂深最深5785米，平均垂深4697.13米（塔中3887.27米），水平段長最長502米，平均310.44米，位移最長915米，平均595.52米。水平井產(chǎn)量對比塔里木油田歷年上鉆水平井?dāng)?shù)量統(tǒng)計(jì)

第一部分、概述水平井技術(shù)廣泛應(yīng)用于塔里木新油田開發(fā)、老油田綜合調(diào)整挖潛、凝析氣藏開發(fā)

新油田開發(fā)

塔中4、塔中16、哈得4、塔中40

老油田綜合調(diào)整挖潛輪南油田、東河油田、桑塔木-解放渠東油田等

凝析氣藏及帶油環(huán)凝析氣藏開發(fā)牙哈23E+K、英買7E、吉南4T第一部分、概述塔里木油田水平井發(fā)展階段199820031994199519961997199920002001200220042005塔里木油田大規(guī)模水平井應(yīng)用源于塔中四油田開發(fā)哈德油田開發(fā)，2層套管層序，120m幾何靶向地質(zhì)導(dǎo)向發(fā)展老區(qū)調(diào)整井，3-2層套管層序，420m矩型靶塔中4油田開發(fā)，４層套管層序，620m矩型靶第一部分、概述水平井完井方式篩管完井示意圖固井射孔完井裸眼完井示意圖水平井在鉆井過程中必須經(jīng)歷井斜角從0°-90°的階段，它要求水平井鉆井液完井液要解決好井眼凈化、井壁穩(wěn)定、摩阻控制、防漏堵漏、保護(hù)儲層等5個(gè)因水平井特殊要求的技術(shù)難題，而對于塔里木油田來說，存在最突出的水平井鉆井液技術(shù)問題井眼凈化、井壁穩(wěn)定、摩阻控制、和保護(hù)儲層四個(gè)方面。由于水平井鉆井實(shí)踐的深入開展，水平井鉆井技術(shù)整體的深入研究，塔里木油田深超深水平井鉆井完井液技術(shù)得到了研究應(yīng)用和發(fā)展，鉆井液體系得到了不斷的豐富和完善。根據(jù)時(shí)間和區(qū)塊的不同，形成了具有鮮明特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、適合于塔里木油田不同地質(zhì)要求的深超深水平井鉆井液體系，即：正電膠體系、陽離子聚合物體系、聚磺體系、油基鉆井液體系、聚磺混油體系、雙保鉆井液體系，鉆井液體系也由最初僅滿足水平井鉆井需要，逐步向目前既能保證長裸眼（4500-5000m）井下安全，又能保護(hù)油氣層，同時(shí)又保護(hù)環(huán)境的“雙?！便@井液體系轉(zhuǎn)變。塔里木油田深超深水平井鉆井完井液技術(shù)加快了塔里木油田開發(fā)進(jìn)程，為油田整體效益的提高，作出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。第一部分、概述一、概述

二、水平井對鉆井完井液特殊要求技術(shù)難題和措施

三、塔里木油田深超深水平井鉆井完井液技術(shù)典型實(shí)例四、總結(jié)第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施一般而言，水平井的定向井段包括造斜段、穩(wěn)斜段、造斜段、水平段等幾個(gè)明顯的井段。斜井段和水平井段的存在，與直井段相比，帶來了更多的井眼凈化、井壁穩(wěn)定、摩阻控制、防漏堵漏、保護(hù)油氣層等方面的技術(shù)難題，下面分別作以闡述。一、井眼凈化1.水平井鉆井對井眼凈化的特殊要求在水平井鉆井過程中，鉆屑上返必須經(jīng)過井斜角從0°-90°各井段，在這些井段中，由于存在徑向分量(Vsr)與軸向分量(Vsa)，巖屑下滑速度(Vs)與巖屑受重力作用方向一致，如果井眼凈化不好會導(dǎo)致摩阻和扭矩增加、卡鉆，影響下套管和固井作業(yè)的正常進(jìn)行。根據(jù)Tomren等人的研究成果，鉆屑運(yùn)移規(guī)律按井斜角可分為3種類型:0-（25-35°）鉆井液上返速度稍微大于巖屑在鉆井液中的下滑速度，只要不停止循環(huán)，在井眼中巖屑會慢慢地被帶出井筒，不產(chǎn)生鉆屑床；（25-35°）-（55-65°

）加速巖屑床沉淀；（55-65°

）-90°巖屑沉淀并聚集在鉆桿周圍的井眼低側(cè)，即使鉆井液停止循環(huán)，巖屑床也不再向下滑動。

井眼凈化最為復(fù)雜的井段是井斜角在（25-35°）-（55-65°）之間井段。

第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施一、井眼凈化

2.水平井段環(huán)空攜巖機(jī)理（1）巖屑顆粒的受力分析水平井段環(huán)空內(nèi)巖屑將承受向上的液流拖曳力、上舉力、浮力和向下的重力及粒間粘結(jié)力等的作用。（2）巖屑顆粒的運(yùn)動形式巖屑顆粒的運(yùn)動形式可分為接觸質(zhì)、躍移質(zhì)、層移質(zhì)和懸移質(zhì)4個(gè)部分。（3）水平井環(huán)空中的典型流型在任一給定的巖屑濃度下，當(dāng)由高到低逐漸降低混合物速度時(shí)，可以觀察到水平井環(huán)空中呈現(xiàn)4種不同的流動物理模型。即，均勻懸浮、非均稱懸浮、移動床模型、固定巖屑床。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施一、井眼凈化

3.評價(jià)井眼凈化能力的方法根據(jù)具體條件和需要可采用不同評價(jià)水平井凈化能力，國內(nèi)外常采用的方法主要有:（1）測定返出鉆井液中的鉆屑濃度。（2）環(huán)空中巖屑濃度。（3）觀測巖屑床形成的臨界流速或稱為最低流速。（4）觀測加重鉆井液垂沉系數(shù)。4.影響水平井井眼凈化的因素國內(nèi)外的學(xué)者使用凈化試驗(yàn)?zāi)M裝置進(jìn)行了大量試驗(yàn)，得出了下述各種因素對井眼凈化影響的規(guī)律。（1）井斜角井斜角是影響井眼凈化主要因素之一，它是不可改變的因素，環(huán)空巖屑濃度或臨界流速隨井斜角的增加而變大，而清潔率則隨之下降。井眼凈化最困難的井段一般處于井斜角在（25-35°）-（55-65°）之間井段。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施一、井眼凈化

4.影響水平井井眼凈化的因素（2）環(huán)空返速環(huán)空返速是影響井眼凈化主要因素之一，其大小直接影響環(huán)空巖屑的運(yùn)移方式、狀態(tài)和環(huán)空巖屑濃度。在特定的井斜角和鉆井液流變參數(shù)下，存在一個(gè)形成巖屑床的臨界環(huán)空返速，當(dāng)環(huán)空返速大于此值時(shí)，不會形成鉆屑床。國內(nèi)外學(xué)者大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)井斜角處于30°-90°時(shí),此臨界返速為0.79-1.10m/s。對于水平井鉆井來說，環(huán)空返速存在一個(gè)最佳范圍：過低影響井眼凈化，造成摩阻過大而引起卡鉆等井下復(fù)雜情況；過高則鉆井液流會對井壁產(chǎn)生沖蝕，造成井徑擴(kuò)大，反而引起環(huán)空返速下降，鉆屑床厚度增加，影響井眼凈化效果。特別對于松散砂層和對沖蝕極為敏感的稠油砂層，過高的鉆頭水力參數(shù)能沖蝕井眼，對井眼凈化帶來不良影響。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施一、井眼凈化

4.影響水平井井眼凈化的因素（3）環(huán)空流型環(huán)空傾角較低時(shí)（0°-45°)，層流比紊流攜屑效果好；在大斜度和水平井段（55°-90°），環(huán)空鉆井液的流態(tài)對井眼凈化影響較大，當(dāng)流態(tài)從層流過渡到紊流，巖屑床面積急劇下降，紊流比層流攜屑效果好；井斜角在中間范圍(45°-55°)，兩種流態(tài)的攜屑效果基本相同。但在實(shí)際鉆井過程中，由于受各種條件的限制，無法在環(huán)空形成紊流，此時(shí)可通過調(diào)整鉆井液流變性能，改變層流速度剖面的平板程度來取代紊流，使鉆井液在環(huán)空處于平板型層流，從而亦可達(dá)到改善井眼凈化的目的。

（4）鉆井液流變性能鉆井液流變性能是影響井眼凈化的極為重要的因素，水平井鉆井過程中為了確保井眼凈化，必須選用合理的鉆井液流變參數(shù)。層流狀態(tài)下，盡可能使用高動塑比鉆井液。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施一、井眼凈化

4.影響水平井井眼凈化的因素（4）鉆井液流變性能紊流狀態(tài)下，在整個(gè)環(huán)空傾角范圍內(nèi)，鉆井液的攜巖能力不受其流變性能（動切力和動塑比）的影響。環(huán)空鉆井液無論處于層流狀態(tài)還是紊流狀態(tài)，都必須保持一定的初切力，通常使用初切力作為攜屑能力的指標(biāo)較好，但初、終切力之間的差值不宜過大，過高的觸變性不利于攜屑，尤其在低返速下，會加劇巖屑床的形成并增加清除的難度。

塔里木油田的經(jīng)驗(yàn)是，Ф3轉(zhuǎn)、Ф6轉(zhuǎn)的讀數(shù)和鉆井液在這一井段時(shí)鉆頭的英制尺寸相當(dāng)最好。（5）鉆井液密度鉆井液密度越高，越有利于鉆屑的攜帶，改善井眼凈化狀況，降低鉆屑床的厚度。

其它的影響因素還有，鉆柱尺寸和偏心度、轉(zhuǎn)速、鉆井速度和巖屑尺寸等。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施一、井眼凈化5.實(shí)現(xiàn)水平井凈化的技術(shù)措施在現(xiàn)場經(jīng)常采用水力清洗和機(jī)械清洗相結(jié)合的措施來清洗水平井的井眼。機(jī)械清洗主要是頂部驅(qū)動和加強(qiáng)固控。水力清洗指采用適當(dāng)?shù)乃?shù)和鉆井液性能來提高清洗效果。實(shí)現(xiàn)水平井凈化的技術(shù)措施可歸納為以下幾個(gè)方面:（1）提高環(huán)空返速，并采用嚴(yán)格的強(qiáng)化與循環(huán)有關(guān)的程序，在鉆進(jìn)過程中不停止循環(huán)，在接單根之前循環(huán)到巖屑從井內(nèi)返出為止。（2）選用合理流型與鉆井液流變參數(shù)。井斜角較小井段(小于45°)，選用層流，盡可能提高鉆井液的動切力和動塑比，并可泵入高粘度段塞來清除巖屑。大斜度井段，使用紊流的清除效果更高。由于紊流受各種條件的限制，鉆井液在環(huán)空無法達(dá)到紊流，可通過提高鉆井液動塑比，使其在環(huán)空形成平板型層流來提高巖屑清洗第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施一、井眼凈化5.實(shí)現(xiàn)水平井凈化的技術(shù)措施效果，采用高粘度清掃液在此井段只能對液流中巖屑起作用，而對清除巖屑床不起作用，但可通過間斷注入低粘劑，促成局部紊流，來清掃巖屑床。必須保持一定低剪切速率下的鉆井液粘度(φ3和φ6讀數(shù))，以提高懸浮鉆屑能力及防止鉆屑床的形成。嚴(yán)格控制初、終切力差值，力求避免鉆井液觸變性過大而帶來的各種不利的影響，避免起下鉆過程產(chǎn)生過高的抽吸和激動壓力。

其它的措施還有改變下部鉆具組合、適當(dāng)增加鉆井液密度、轉(zhuǎn)動鉆具或上下大范圍活動、控制鉆進(jìn)速度、采用高轉(zhuǎn)速金剛石鉆頭、頂部驅(qū)動系統(tǒng)或動力水龍頭系統(tǒng)倒劃眼、使用井眼凈化計(jì)算機(jī)軟件等。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施一、井眼凈化6.確定鉆井液流變參數(shù)合理性及凈化效果的定性原則：（1）振動篩篩面濾去的巖屑量與鉆進(jìn)速度相比正常；（2）鉆井液各種性能穩(wěn)定；（3）水平井鉆井工況正常；（4）地質(zhì)錄井撈取的砂樣各層位界限明顯、純凈、無混雜，泥巖和砂巖的巖屑分隔清晰。符合這些定性原則，就認(rèn)為在相應(yīng)情況下鉆井液的流變參數(shù)相對于清洗環(huán)空井眼比較合理。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施二、井壁穩(wěn)定發(fā)生井壁不穩(wěn)定的原因可歸納為力學(xué)因素與物理化學(xué)因素，但最終均歸結(jié)為井壁巖石所受的應(yīng)力超過其自身強(qiáng)度，造成巖石發(fā)生剪切破壞。水平井鉆進(jìn)過程中，井斜角和方位角的變化對井壁不穩(wěn)定帶來不利的影響。井眼鉆開前，地下巖石在上覆地層壓力、水平地應(yīng)力及地層孔隙壓力的作用下，保持應(yīng)力平衡狀態(tài)；鉆開后，井筒內(nèi)的鉆井液液柱壓力取代了所鉆巖石對井壁的支撐，引起井壁周圍應(yīng)力重新分布；當(dāng)井筒中的液柱壓力小于地層坍塌壓力時(shí)，井壁周圍的巖石所受的應(yīng)力就會超過巖石本身的強(qiáng)度，造成井壁四周巖石發(fā)生剪切破壞。地層坍塌壓力即是保持井壁穩(wěn)定所需最低井筒內(nèi)的液柱壓力。地層坍塌壓力與地應(yīng)力大小、地應(yīng)力的不均勻程度、上覆地層壓力與地應(yīng)力的關(guān)系、孔隙壓力、巖石強(qiáng)度、地層傾角、地層滲透性、地層破碎程度、井筒的井斜角和方位角、鉆井液性能等因素有關(guān)。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施二、井壁穩(wěn)定1.井斜角和方位角對井壁穩(wěn)定的影響（1）井斜角和方位角對坍塌壓力和破裂壓力的影響井壁巖石所受的地應(yīng)力由兩部分組成:重力與構(gòu)造應(yīng)力。地層沒有受構(gòu)造運(yùn)動作用時(shí)，其水平地應(yīng)力是均勻的；而當(dāng)?shù)貙邮軓?qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動作用，水平地應(yīng)力呈現(xiàn)不均勻性，其大小與上覆壓力之間的關(guān)系發(fā)生變化，引起坍塌壓力與破裂壓力的變化。在水平井定向井段鉆井過程中，其井斜角和方位角均會隨所鉆深度而發(fā)生變化，而井斜角和方位角對坍塌壓力和破裂壓力的影響又與井壁巖石所受的上覆壓力所產(chǎn)生的垂直應(yīng)力、最大水平地應(yīng)力、最小水平地應(yīng)力的大小及相互關(guān)系有關(guān)，還與地層是否有弱面存在有關(guān)。根據(jù)石油大學(xué)和西南石油學(xué)院所進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果及國外所進(jìn)行的研究得出以下認(rèn)識：1）所鉆地層基本上沒受構(gòu)造運(yùn)動的影響，坍塌壓力隨著井斜角的增大而增加，而地層破裂壓力則隨井斜角增大而下降，易發(fā)生井塌，但與井筒的方位角無關(guān)。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施二、井壁穩(wěn)定1.井斜角和方位角對井壁穩(wěn)定的影響（1）井斜角和方位角對坍塌壓力和破裂壓力的影響2）處在正斷層附近的地層。沿最大水平應(yīng)力方向鉆進(jìn)，坍塌壓力隨著井斜角的增大而增加，而地層破裂壓力則隨井斜角增大而下降，易發(fā)生井塌。而沿最小水平應(yīng)力方向鉆進(jìn)，隨井斜角增大，坍塌壓力增加，破裂壓力增加；當(dāng)在井斜角大于50°，而地層破裂壓力反而下降。隨著地應(yīng)力不均勻程度的增加，井壁越不穩(wěn)定。當(dāng)各種條件均相同時(shí)，隨井筒方位角的增大，坍塌壓力值降低，破裂壓力增高。故在正斷層附近鉆水平井，應(yīng)向最小地應(yīng)力方向鉆進(jìn)，井壁才容易穩(wěn)定。3）處在平推斷層附近的地層。坍塌壓力隨著井斜角的增大而減小，而地層破裂壓力則隨井斜角增大而增加，井塌不會更為嚴(yán)重。在平推斷層附近鉆水平井，隨井眼方位角增大，坍塌壓力增大，破裂壓力亦增大，當(dāng)方位角大于50°，破裂壓力稍有下降，但仍高于向最大水平應(yīng)力方向鉆進(jìn)時(shí)的破裂壓力值。綜合分析可認(rèn)為，在平推斷層附近鉆水平井，沿最大水平地應(yīng)力方向鉆進(jìn)，井眼不易坍塌，但易被壓裂；沿最小水平地應(yīng)力方向鉆進(jìn)，井眼易坍塌，但不易被壓裂。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施二、井壁穩(wěn)定1.井斜角和方位角對井壁穩(wěn)定的影響（1）井斜角和方位角對坍塌壓力和破裂壓力的影響4）處在逆斷層附近的地層。如井眼沿最大水平應(yīng)力方向鉆進(jìn)，隨井斜角增大，坍塌壓力下降，破裂壓力增加，當(dāng)井斜角大于40°，則地層破裂壓力大幅度下降；如沿最小水平應(yīng)力方向鉆進(jìn)，隨井斜角增大，坍塌壓力稍增，但破裂壓力大幅度下降，極易發(fā)生井塌。因此，當(dāng)在逆斷層附近鉆水平井，井斜角增大，井壁更穩(wěn)定，但是向靠近最小水平應(yīng)力方向鉆進(jìn)，大斜度井段易漏失，應(yīng)向最大地應(yīng)力方向鉆進(jìn)，這正好與在正斷層附近鉆水平井穩(wěn)定井壁規(guī)律相反。5）井斜角對存在弱面地層的坍塌壓力的影響。Aadony的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，弱面使巖石抗剪強(qiáng)度幾乎降低兩倍。鉆水平井時(shí)，如向最大水平應(yīng)力方向傾斜，則弱面起作用。對坍塌壓力影響最大的井斜角為10°-40°，此時(shí)巖石易沿層面發(fā)生破壞，井眼容易發(fā)生坍塌，但沿最小水平地應(yīng)力方向傾斜，地層趨于穩(wěn)定。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施二、井壁穩(wěn)定1.井斜角和方位角對井壁穩(wěn)定的影響（2）井斜角和方位角對井壁不穩(wěn)定物理化學(xué)因素的影響。鉆井過程中，在鉆井液與地層孔隙壓力之間的壓差、化學(xué)勢差、地層毛細(xì)管力等力的驅(qū)動下，鉆井液濾液進(jìn)入地層，引起地層中的粘土礦物發(fā)生水化膨脹，形成水化應(yīng)力，改變了井眼周圍地層的孔隙壓力與應(yīng)力分布，引起巖石強(qiáng)度的降低，導(dǎo)致地層坍塌壓力的增高，加劇了地層的坍塌趨勢；此外，由于地層中所含的各種粘土礦物的水化膨脹特性不同，蒙皂石>伊蒙間層>伊利石>高嶺石>綠泥石，因而當(dāng)鉆井液濾液進(jìn)入地層后，地層中所含的各種粘土礦物顆粒所產(chǎn)生的水化應(yīng)力不同，如鉆井液濾液的抑制性能較差，則顆粒之間所形成的應(yīng)力差值就有可能大于顆粒之間的聯(lián)結(jié)力，使巖石產(chǎn)生裂紋，造成更多的鉆井液濾液進(jìn)入地層，引起井塌。鉆水平井時(shí)，隨著井斜角的增加，井眼傾斜通過坍塌地層，易塌地層裸露在鉆井液中的面積增大，浸泡時(shí)間增長，由流阻引起的附加壓差變大，使侵入坍塌層的鉆井液濾液數(shù)量增加，由此而引起對坍塌地層的物理化學(xué)作用與直井相比大大加劇，從而造成井壁不穩(wěn)定的可能性增加。

對井壁穩(wěn)定影響的因素還有：地層孔隙壓力、地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力、井深、地層弱面結(jié)構(gòu)、地層的碎裂性等。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施二、井壁穩(wěn)定2.鉆水平井時(shí)穩(wěn)定井壁的技術(shù)措施。（1）選用合理的鉆井液密度。（2）優(yōu)化井身剖面設(shè)計(jì)。1）依據(jù)所鉆地層地應(yīng)力的不均勻程度及上覆地層壓力與地應(yīng)力的關(guān)系，優(yōu)選所鉆井的方位。2）在正斷層附近鉆水平井，應(yīng)盡可能向最小地應(yīng)力方向鉆進(jìn)；在平推斷層附近鉆水平井，應(yīng)沿最大水平地應(yīng)力方向鉆進(jìn)；在逆斷層附近鉆水平井，應(yīng)向最大地應(yīng)力方向鉆進(jìn)。3）為了縮短坍塌地層的浸泡時(shí)間，如坍塌地層正好處于大斜度井段，則盡量選用較小曲率半徑的井身剖面。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施二、井壁穩(wěn)定2.鉆水平井時(shí)穩(wěn)定井壁的技術(shù)措施。（3）依據(jù)地層組構(gòu)特性優(yōu)選鉆井液類型與配方。在選用鉆井液類型和配方時(shí)，除了考慮地層的組構(gòu)特性外，還必須考慮到坍塌層處于斜井段時(shí)被鉆井液浸泡時(shí)間較直井長這一因素。因而對于相同類別的地層，所選的鉆井液的抑制性和封堵性均應(yīng)比直井所選用的鉆井液強(qiáng)，HTHPFL與滲透濾失量應(yīng)更低，泥餅質(zhì)量更高。此外，由于井斜角的影響，封堵劑易在下井壁堆積，故必須增加封堵劑的加量才能保證對層理裂隙發(fā)育地層的有效封堵。不論井塌還是井漏，都與井壁裂隙的存在有關(guān)。通過改變鉆井液的固相粒度組成，對井下存在的裂隙進(jìn)行有效封堵，人為提高巖石的破裂壓力，在易坍塌地帶形成一個(gè)超低滲的環(huán)帶，借此提高井內(nèi)壓力與裂隙內(nèi)地層壓力的壓差，將井壁裂隙性巖石緊緊壓住，防止其脫離原位，達(dá)到防塌目的。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施二、井壁穩(wěn)定2.鉆水平井時(shí)穩(wěn)定井壁的技術(shù)措施。

對于松散砂巖儲層，為了防止其井塌，除抑制地層中粘土水化外，還必須采用強(qiáng)封堵材料在近井筒形成具有一定強(qiáng)度的暫堵帶來加固井壁，而此帶必須在投產(chǎn)時(shí)很容易被解堵。（4）確定合理的環(huán)空返速，減少對井壁的沖蝕。在大斜度井段鉆進(jìn)時(shí)，為了確保井眼的凈化，通常采用紊流鉆進(jìn)。盡管紊流有利于井眼凈化，但紊流易沖蝕井壁，如此沖蝕力過大，易引起井塌，造成井徑擴(kuò)大，環(huán)空返速降低，又不利于井眼凈化。因而必須優(yōu)選合理的環(huán)空返速，既保證井眼凈化，又不沖蝕井壁。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施三、摩阻控制1.摩阻控制的特殊性鉆水平井時(shí)，井斜角從0°增至90°，鉆具在重力的作用下，總是靠著井壁，鉆具與井壁的接觸面積比直井大幅度增加，因而起下鉆具的摩擦阻力和旋轉(zhuǎn)鉆具的扭矩與直井相比就會大幅度增加，其值隨井斜角的增大而增加，隨方位角的變化而增大。因而水平井鉆井過程中的卡鉆可能性較直井大得多。2.水平井鉆進(jìn)過程中影響摩阻的因素水平井摩阻大小主要取決于壓差、鉆柱與井壁（或套管）的接觸面積、巖屑床厚度、井眼清洗狀況、鉆井液潤滑性、泥餅的摩擦系數(shù)及厚度、地層特性等。其中壓差、地層特性等因素對摩阻的影響與直井相同，下面著重闡述影響水平井摩阻的特殊因素。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施三、摩阻控制2.水平井鉆進(jìn)過程中影響摩阻的因素（1）井身剖面摩阻力和扭矩與井眼軌跡密切相關(guān)，隨造斜率與狗腿度的增加而增大。我們的經(jīng)驗(yàn)是，通常情況下，造斜率越大扭矩和摩阻越大，但在低造斜率，長的水平位移情況下，與低造斜率相比，中造斜率扭矩和摩阻力要低，高造斜率扭矩則較大。Montigny采用井下鉆柱模擬裝置及計(jì)算機(jī)模式進(jìn)行井眼軌跡和鉆具組合的定量分析得出：在造斜率高的井底（30°/30m），拉力較小，但在造斜率低的井眼上部（1.5°/30m），拉力最大；穩(wěn)斜段如井斜適當(dāng)，則可使拉力與扭矩降低：穩(wěn)斜段穩(wěn)斜角愈大，鉆具與井壁接觸面就愈大，阻力增大：如果井眼軌跡允許只有一個(gè)造斜點(diǎn)，那么自造斜點(diǎn)到靶位造斜率恒定不變的軌跡所產(chǎn)生的扭矩和阻力最小。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施三、摩阻控制2.水平井鉆進(jìn)過程中影響摩阻的因素（2）鉆柱結(jié)構(gòu)鉆柱結(jié)構(gòu)對水平井的摩阻影響很大，隨著井斜角的增大，支撐鉆柱重量乘以井斜角的余弦為鉆頭的鉆壓，因而隨著井斜角的增大，鉆柱的阻力增加，當(dāng)井斜超過60°，此值增加很快，井斜角為75°，總支撐重量60%是有效的，當(dāng)井斜角增至85°時(shí)僅0.1%有效，鉆壓無法加至鉆頭上。此外，鉆柱的摩擦阻力還與鉆具的接觸面積有關(guān)，因而鉆具的尺寸及在井中所處的位置也影響鉆柱的摩阻力和扭矩，如鉆鋌放在鉆頭附近，其外徑大，與井壁接觸面積就會增大。（3）鉆井液潤滑性能鉆井液的潤滑性能是影響鉆柱摩阻力和扭矩的主要因素之一。降低鉆柱與套管的摩擦系數(shù)和鉆柱與井壁上鉆井液所形成泥餅的摩擦系數(shù)就可以大大降低鉆柱的摩阻力和扭矩。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施三、摩阻控制2.水平井鉆進(jìn)過程中影響摩阻的因素（4）鉆井液濾失量和泥餅質(zhì)量鉆柱的摩阻力和扭矩與鉆柱與井壁的接觸面積有關(guān)，如鉆井液固相含量高，HTHPFL大，泥餅厚，則鉆柱在斜井段和水平井段嵌入泥餅越深，接觸面積就愈大，摩阻力增高。（5）井眼凈化水平井鉆進(jìn)過程中如井眼凈化不好，則在斜井段和水平井段很容易形成巖屑床，從而增大了鉆柱與井壁的接觸面積，造成摩阻力的增加。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施三、摩阻控制2.水平井鉆進(jìn)過程中影響摩阻的因素（6）固控如水平井鉆井過程中固控不好，鉆井液中無用固相增多，一方面鉆井液密度增高，作用在地層的壓差增大；另一方面增大泥餅的摩擦系數(shù)。這一切均增加鉆柱的摩阻力。（7）井身結(jié)構(gòu)井身結(jié)構(gòu)影響鉆柱與套管和井壁的接觸面積，而且鉆柱與套管的摩擦系數(shù)和鉆柱與井壁的摩擦系數(shù)不同，因而井身結(jié)構(gòu)影響水平井的摩阻。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施三、摩阻控制3.降低水平井摩阻的技術(shù)措施從以上分析結(jié)果來看，水平井鉆井過程中，大部分扭矩增大和阻卡問題均是由于井眼清潔差而形成的巖屑床、井壁不穩(wěn)定、鍵槽和壓差過大等因素所引起的，只有當(dāng)這些復(fù)雜情況被排除之后，鉆井液的潤滑性能才能成為關(guān)鍵，因此降低水平井摩阻必須進(jìn)行綜合治理，可采取以下4項(xiàng)措施。（1）優(yōu)化水平井井身結(jié)構(gòu)和井身剖面設(shè)計(jì)（2）優(yōu)選鉆具結(jié)構(gòu)（3）優(yōu)選鉆井液類型與配方盡可能降低鉆井液的HTHPFL、滲透濾失量、潤滑系數(shù)與泥餅?zāi)Σ料禂?shù)，改善泥餅質(zhì)量。不同鉆井液的基液的潤滑系數(shù)各不相同：空氣0.50、清水0.35、柴油0.07。因而用不同基液所配制的鉆井液的潤滑系數(shù)亦不相同，油基鉆井液的潤滑系數(shù)低于水基鉆井液。如在水基鉆井液中加入高效潤滑劑，則其潤滑系數(shù)與泥餅?zāi)Σ料禂?shù)均大幅度降低，可以接近油基鉆井液的性能。我國各油田鉆進(jìn)水平井時(shí)所用的潤滑劑見下表。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施三、摩阻控制3.降低水平井摩阻的技術(shù)措施表.各油田部分水平井鉆井液所用的潤滑劑種類與泥餅?zāi)Σ料禂?shù)油田鉆井液類型潤滑劑種類與加量，%摩擦系數(shù)吉林陽離子聚合物鉆井液5%原油+1%RH-30.03-0.04遼河生物聚合物鉆井液6%柴油+1%RT880.07大港兩性離子聚磺鉆井液8%-10%原油+1.5%DG-5A+2%塑料小球＜0.08勝利正電膠聚合物鉆井液5%-10%原油+0.5%-1.5%SN-1＜0.01江蘇正電膠聚合物鉆井液8%-12%原油+0.4%SN-10.05-0.08長慶正電膠聚合物鉆井液10%原油+2%RT-988+0.5%COR-10.035吐哈兩性離子聚磺鉆井液10%原油+1.5%SN-1+3%溶解瀝青0.02新疆兩性離子聚磺鉆井液5%-8%原油+0.2%ABSN+0.5%RH-1010.02-0.03塔里木陽離子聚合物鉆井液0.5%RH-3+1%BD-LUBE＜0.03第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施從上表數(shù)據(jù)可以看出，采取混油加潤滑劑均可將泥餅?zāi)Σ料禂?shù)降至0.06-0.01，滿足了水平井鉆井的需要。由于水平井鉆井過程中鉆柱的摩擦不僅來源于鉆柱與井壁，亦來自鉆柱與套管金屬之間的摩擦，因此在鉆井液中不僅應(yīng)加入能降低泥餅?zāi)Σ料禂?shù)的潤滑劑，還應(yīng)加入能改善金屬之間摩擦的極壓潤滑劑。此外，為了提高鉆井液的潤滑性能，在鉆進(jìn)大斜度或水平井段時(shí)或起下鉆前（或電側(cè)下套管前），加入固體潤滑劑（塑料小球或玻璃小球或改性石墨或堅(jiān)果顆粒或炭珠等），把鉆柱與井壁的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，采用此法一般摩阻可降低20%左右，扭矩可降低30%左右。三、摩阻控制3.降低水平井摩阻的技術(shù)措施第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施為了進(jìn)一步降低摩阻，鉆進(jìn)大斜度與水平井段時(shí)，應(yīng)加入磺化酚醛樹脂類、磺化瀝青類產(chǎn)品和超細(xì)碳酸鈣等降低鉆井液HTHPFL與泥餅滲透率，改善泥餅質(zhì)量，減薄泥餅厚度，封堵滲透層近井筒井壁中孔喉，形成一個(gè)滲透率為零的環(huán)帶，隔絕井眼的壓力系統(tǒng)與地層的壓力系統(tǒng)，減輕壓差對摩阻的影響。為了確保水平井測井和下套管順利進(jìn)行，在測井和下套管前可在鉆井液中加入2%塑料小球或玻璃小球，進(jìn)一步降低泥餅?zāi)Σ料禂?shù)。（4）改善井眼凈化狀況。優(yōu)選環(huán)空返速、流型、鉆井液流變性能，提高井眼凈化效果，盡可能地降低環(huán)空鉆屑濃度與鉆屑床的厚度。三、摩阻控制3.降低水平井摩阻的技術(shù)措施第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施四、保護(hù)油氣層國內(nèi)外水平井鉆井實(shí)踐證明，絕大多數(shù)水平井均能獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，其原因：水平井鉆穿油氣層長度大，增加了油氣層的裸露面積，滲流阻力小，有利于提高產(chǎn)量；控制的泄油面積大，可減少開發(fā)井?dāng)?shù)，改善開采動態(tài)；生產(chǎn)壓差小，壓力梯度小，能有效地防范水錐和氣錐。但亦有極少數(shù)的水平井沒有獲得好的效果，其原因是多方面的，例如井位設(shè)計(jì)、鉆井和完井措施是否有誤，還有一個(gè)原因就是油氣層在鉆井完井過程中受到損害，造成油氣井產(chǎn)量的降低。因此在水平井鉆井和完井過程中必須采取有效措施來減少對油氣層的損害。常規(guī)鉆井和水平鉆井傷害產(chǎn)層的對比示意圖第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施四、保護(hù)油氣層1.水平井油氣層損害的特殊性在同一構(gòu)造鉆同一油氣層的直井和水平井，由于油氣層特性相同，造成油氣層損害的內(nèi)因相同，但引起油氣層損害的外因，卻有較大的差別：（1）水平井鉆穿油氣層長度比直井長，因而鉆井液與油氣層的接觸面積比直井大得多。（2）水平井鉆進(jìn)油氣層時(shí)間長，因而油氣層浸泡時(shí)間較直井長得多。（3）水平井鉆進(jìn)油氣層時(shí)的壓差比直井高，油氣層的損害隨壓差的增大而增加。對于同一個(gè)油氣層來說，其孔隙壓力是相同的，但隨水平井段的延伸，鉆井液的流動阻力不斷增加，此壓力直接作用在油氣層上，因而壓差隨水平段所鉆長度的增長而增大。（4）水平井所鉆油氣層井段長，因而消除油氣層所受的損害難度比直井難得多，而且所花費(fèi)的費(fèi)用昂貴。（5）由于水平井段各點(diǎn)油氣層浸泡時(shí)間與壓差不同，因而其受損害程度亦不相同，距目標(biāo)點(diǎn)越遠(yuǎn)，損害帶半徑越大，表皮系數(shù)增加。水平井鉆進(jìn)油氣層中，損害油氣層的上述外因的變化，均會對油氣層帶來較直井更為嚴(yán)重的損害。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施四、保護(hù)油氣層2.油氣層的損害對水平井產(chǎn)能的影響評價(jià)油氣層損害對水平井的產(chǎn)能影響的方法，通?？刹捎帽砥は禂?shù)（S）、流動效率（指在相同產(chǎn)能條件下，油氣層受到損害之后的實(shí)際采油指數(shù)與未受損害的理想采油指數(shù)之比）、條件比（指在儲層受到損害時(shí)，油氣井供油氣面積之內(nèi)的平均有效滲透率與遠(yuǎn)離井底附近地帶儲層未受損害的有效滲透率之比值）、產(chǎn)能比（指在相同生產(chǎn)壓差的條件下，油氣層受到損害的產(chǎn)能與未受到損害的產(chǎn)能之比）等方法。雖然采用水平井來開采油氣藏可以獲得更多的油氣，但損害油氣層使水平井造成的產(chǎn)能損失和所帶來的經(jīng)濟(jì)損失均有可能比直井大，因此水平井鉆井完井過程中必須保護(hù)好油氣層，減少對其所產(chǎn)生的損害。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施四、保護(hù)油氣層3.油氣層特性的研究。保護(hù)油氣層技術(shù)措施具有很強(qiáng)的針對性，因而確定水平井保護(hù)油氣層技術(shù)措施，必須研究油氣層特性，并以此為依據(jù)，搞清所鉆油氣層的潛在損害因素，才能確定有效的保護(hù)油氣層技術(shù)措施。為此必須研究下述油氣層特性：（1）儲層巖性和類型。（2）油氣層巖石物理性質(zhì)：孔隙度、水平滲透率及其各向異性情況、垂直滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)、巖石表面性質(zhì)等。（3）巖石礦物組分與結(jié)構(gòu)。（4）流體特性。（5）油氣層壓力和溫度。（6）原地應(yīng)力大小及方向。（7）敏感性（包括水敏、酸敏、速敏、鹽敏、堿敏、應(yīng)力敏感）等。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施四、保護(hù)油氣層4.水平井鉆井過程中減少損害油氣層的技術(shù)措施。（1）優(yōu)選完井方式。完井方式直接影響對油氣層的損害程度，因而進(jìn)行水平井設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)依據(jù)儲層特性確定完井方式。水平井常用的完井方式：裸眼完井、射孔完井、篩管完井、礫石充填完井等。（2）優(yōu)選鉆井方式和鉆井液密度。壓差是造成油氣層損害的主要因素之一，通常油氣層的損害程度隨壓差增大而增加。負(fù)壓差可以減少鉆井液對油氣層的損害，但過高的負(fù)壓差也會引起油氣層出砂、有機(jī)垢的形成、裂縫閉合，反而會對油氣層帶來損害。因此水平井段鉆進(jìn)過程中，必須依據(jù)儲層特性和孔隙壓力來優(yōu)選鉆井方式和鉆井液密度。1）灰?guī)r、白云巖、巖漿巖等裂縫型或孔隙裂縫型低壓儲層，最好選用低密度鉆井液，采用適當(dāng)負(fù)壓差的欠平衡壓力鉆井，防止鉆井液進(jìn)入儲層造成損害，如不具備欠平衡條件，則盡可能采用近平衡壓力鉆井，鉆油層時(shí)附加壓力系數(shù)采用0.05-0.10，鉆氣層時(shí)則采用0.07-0.15，盡可能將壓差降至安全的最低限。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施四、保護(hù)油氣層4.水平井鉆井過程中減少損害油氣層的技術(shù)措施。2）大斜度和水平裸眼井段的最高地層坍塌壓力與該層段油氣層最高孔隙壓力相接近時(shí)，采用近平衡壓力鉆井，按油氣層壓力系數(shù)確定鉆井液密度，鉆油層時(shí)附加壓力系數(shù)采用0.05-0.10，鉆氣層時(shí)則采用0.07-0.15。3）所鉆水平井處于強(qiáng)地應(yīng)力作用下的構(gòu)造帶中，大斜度和水平裸眼井段的最高地層坍塌壓力超過該層段油氣層最高孔隙壓力時(shí)，則應(yīng)按地層坍塌壓力系數(shù)來確定鉆井液密度，同時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)技術(shù)措施減少過高壓差對油氣層造成的損害。（3）優(yōu)選鉆井液完井液類型依據(jù)儲層類型、油氣層特性和所確定的完井方式來優(yōu)選與儲層特性相配伍的低損害或暫堵型鉆井液完井液類型，見下表。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施儲層類型巖性地層壓力完井方式鉆井方式鉆井液類型裂縫或裂縫孔隙型灰?guī)r、白云巖、巖漿巖、泥巖低壓裸眼或篩欠平衡壓力鉆井低密度鉆井掖、無固相鉆井液、無粘土相鉆井液、水包油鉆井液、充氣鉆井液、泡沫鉆井液酸溶或油溶或水溶暫堵型低粘固相或無粘土相或水包油鉆井液各種壓力系數(shù)射孔完成欠平衡壓力鉆井屏蔽暫堵各種類型鉆井液、酸深或油溶或水溶暫堵型低粘土相或無粘土相或水包油鉆井液孔隙型強(qiáng)水敏砂巖各種壓力系數(shù)射孔完成欠平衡壓力鉆井油基鉆井液、油包水鉆井液、強(qiáng)抑制性各種鉆井液砂巖孔隙壓力系數(shù)小于1篩管完成或射孔完成欠平衡壓力鉆井低損害暫堵型的水包油鉆井液、無粘圭相暫堵型鉆井液、充氣鉆井液、泡沫鉆井液孔隙壓力系數(shù)大于1射孔完成欠平衡壓力鉆井屏蔽暫堵各種類型鉆井液，低損害的各種類型鉆井液，酸溶或油溶或水溶暫堵型低粘土相或無粘土相鉆井液稠油膠結(jié)差的砂巖孔隙壓力系數(shù)小于1射孔完成欠平衡壓力鉆井低損害暫堵型、可隨溫度自動降解、密度小于1.0g/cm3水基鉆井液、懸浮鹽粉鉆井液、充氣鉆井液、泡沫鉆井液孔隙壓力系數(shù)大于1射孔完成欠平衡壓力鉆井低損害、可隨溫度自動降解的酸溶或水溶暫堵型的水基鉆井液，懸浮鹽粉鉆井液表.水平井鉆井液完井液類型的選擇四、保護(hù)油氣層4.水平井鉆井過程中減少損害油氣層的技術(shù)措施。（4）屏蔽暫堵保護(hù)油氣層技術(shù)對于不可能采用欠平衡壓力鉆進(jìn)并采用射孔完成的水平井，為了減少對油氣層的損害，可采用屏蔽暫堵保護(hù)油氣層技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的構(gòu)思是利用油氣層被鉆開時(shí)，鉆井液液柱壓力與油氣層壓力之間形成的壓差，在極短時(shí)間內(nèi)迫使鉆井液中入為加入的各種類型和尺寸的固相粒子進(jìn)入油氣層孔喉或裂縫中，在井壁附近形成滲透率接近零的屏蔽暫堵帶，此帶能有效地阻止鉆井液、水泥漿中的固相和濾液繼續(xù)進(jìn)入油氣層，此暫堵帶的厚度必須大大地小于射孔彈射入深度（通常應(yīng)小于3cm），以便在完井投產(chǎn)時(shí)通過射孔、反排、酸化等措施解堵。此項(xiàng)技術(shù)在我國各油氣田所鉆的大部分水平井中使用，取得較好的效果。滲透率為零的屏蔽暫堵帶應(yīng)由架橋粒子、填充粒子和可變形粒子組成?？紫缎蛢优c裂縫型儲層形成屏蔽暫堵帶的各種粒子組成、加量、尺寸有所區(qū)別，見下表。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施儲層類型架橋粒子填充粒子可變型粒子粒徑加量，%粒徑加量，%加量，%孔隙型孔喉直徑的1/2-2/3＞3%孔喉直徑的1/3-1/4＞1.5%＞1.5%裂縫型裂縫平均寬度的3/4-1＞3%裂縫平均寬度的1/3-1/2＞1.5%＞1.5%

架橋粒子通常采用不同尺寸的碳酸鈣或超細(xì)碳酸鈣或單向壓力封閉劑。對于裂縫性儲層，為了有效地封堵，還必須使用纖維狀堵劑，先將縫變?yōu)榭缀?，才能有效利用粒狀架橋粒子進(jìn)行封堵。填充粒子可用超細(xì)碳酸鈣、膨潤土、樹脂類和腐植酸類降濾失劑等?？勺冃瘟Ｗ油ǔＪ褂梅蹱钛趸癁r青、磺化瀝青、石蠟、氧化石蠟等。

準(zhǔn)確地測定油氣層的孔喉直徑或裂縫寬度是屏蔽暫堵技術(shù)的關(guān)鍵。

表.滲透率為零的屏蔽暫堵帶的組成四、保護(hù)油氣層4.水平井鉆井過程中減少損害油氣層的技術(shù)措施。（5）可解堵的保護(hù)油氣層技術(shù)射孔完成的水平井，采用屏蔽暫堵技術(shù)可在完井后通過射孔解堵，但是裸眼或篩管完成的水平井，鉆井過程對油氣層所產(chǎn)生的損害，完井后難以通過降壓差反排解堵，為了減少對裸眼完成的水平井油氣層的損害，往往采用酸溶或油溶或水溶或隨在井下溫度作用下自動降解的聚合物等各種暫堵劑在近井筒的井壁形成暫堵帶，完井后對裸眼井段用酸浸或油浸或水洗等措施來解堵。屬于此類的完井液有：鹽粒完井液、油溶正電膠完井液、可酸溶解堵的完井液及能自動降解的聚合物完井液等。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施五、防漏堵漏在水平井鉆井過程中井漏更容易發(fā)生，而且防漏堵漏比直井難度更大，特別是水平井段為油氣層時(shí)，既要堵住漏失，確保水平井順利完井，又不能對油氣層產(chǎn)生損害，因而必須尋求有效的防漏堵漏措施。從10年來塔里木油田水平井鉆井施工來看，水平段鉆井未發(fā)生嚴(yán)重的井漏，長裸眼井段由于巖性和地層壓力的差異，時(shí)常發(fā)生漏失。1.水平井井漏發(fā)生的特殊性。

水平井井漏發(fā)生的原因除與直井引起井漏相同的起因之外，還由于鉆水平井作用于垂深地層的壓差較直井大，造成鉆水平井比鉆直井井漏更容易發(fā)生，其原因:第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施五、防漏堵漏1.水平井井漏發(fā)生的特殊性。（1）水平井循環(huán)當(dāng)量鉆井液密度高于相同垂直井深的直井（因?yàn)殂@水平井時(shí)鉆井液循環(huán)所經(jīng)過的井段大大長于直井），因而處于相同垂深的地層，在鉆水平井時(shí)所受到的壓差大于直井，特別是鉆水平井段時(shí)，隨著水平井段的延伸，地層孔隙壓力沒有變化而壓耗卻愈來愈大，必然形成更大的壓差，故水平井段的尾部井漏的危險(xiǎn)性最大。（2）水平井井眼凈化難度大，因而環(huán)空鉆屑濃度往往高于直井，從而增加了對地層的壓差，嚴(yán)重時(shí)還會出現(xiàn)因堵井眼而造成開泵時(shí)蹩漏地層。（3）水平井鉆進(jìn)過程中為了凈化井眼，往往使用較高粘度的鉆井液，從而產(chǎn)生了更大流阻，因而又加大了壓差；在下鉆過程中，因鉆井液靜切力大而形成更大的激動壓力，增大了對地層的壓差。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施五、防漏堵漏1.水平井井漏發(fā)生的特殊性。（4）由于井斜的影響，鉆相同地層的坍塌壓力水平井高于直井而地層破裂壓力卻相同，為了保持井壁穩(wěn)定，必須使用更高密度的鉆井液，從而又增加了對地層的壓差，亦增加了壓裂地層的可能性。（5）水平井常用來鉆進(jìn)開發(fā)后期的枯竭儲層和裂縫性儲層，地層壓力低，故潛在著發(fā)生井漏的極大可能。2.水平井鉆井過程中防漏堵漏技術(shù)難點(diǎn)（1）水平井在斜井段和大斜度井段循環(huán)過程中，所加入的堵漏劑極易被沉積在井眼的下側(cè)，而無法封堵井眼上側(cè)的漏失地層，造成防漏堵漏失敗。（2）絕大多數(shù)水平井的水平井段為儲層，故在水平井段鉆進(jìn)所采用的防漏堵漏技術(shù)措施，既要堵住漏層，又不能損害儲層，故增加了難度。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施五、防漏堵漏3.水平井防漏堵漏技術(shù)措施水平井鉆遇漏失層段時(shí)，可與直井一樣依據(jù)漏失地層和漏失通道的特點(diǎn)、漏速大小、漏層中液體性質(zhì)等因素來優(yōu)選防漏堵漏方法和堵漏材料（詳見石油工業(yè)出版社出版的《鉆井工程防漏堵漏》一書），以求在距井筒很近范圍的漏失通道里建立一道堵塞隔墻，用以隔斷鉆井液的通道。但由于水平井鉆井的特殊性，因而在防漏堵漏施工中還必須采取以下措施才能確保斜井段和水平井段上井壁的封堵:（1）增加堵漏材料的加量來提高堵漏材料通過井眼上側(cè)的機(jī)會。例如采用橋接堵漏時(shí)，堵漏材料的加量應(yīng)大于150-200kg/m3。（2）提高堵漏漿液的粘度和動切力，增強(qiáng)攜帶堵漏材料的能力。（3）降低堵漏漿液的頂替速度，流速宜降到可避免井漏進(jìn)一步加劇的程度。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施五、防漏堵漏3.水平井防漏堵漏技術(shù)措施漏失層為水平井段儲層時(shí)，可采取以下技術(shù)措施來防漏堵漏:（1）采用欠平衡壓力鉆水平段。當(dāng)水平段儲層為不易垮塌的裂縫及其發(fā)育的碳酸鹽巖類和巖漿巖類低壓儲層、膠結(jié)強(qiáng)度大的枯竭砂巖油氣層時(shí)，可采用欠平衡壓力鉆進(jìn)。塔里木盆地解放128井，華北石油管理局的任平1井等采用此方法取得較好的效果。（2）采用屏蔽暫堵技術(shù)。對于射孔完成的水平井，在鉆水平井段儲層時(shí)，可依據(jù)儲層的孔喉直徑或裂縫寬度，優(yōu)選架橋粒子、填充粒子和可變形粒子，在近井筒井壁形成厚度小于2cm，滲透率為零，并能提高承壓能力的暫堵帶。此暫堵帶既可以防止井漏，又可以阻止鉆井液及其濾液進(jìn)入儲層，減少了對儲層的損害。完井后可通過射孔來解堵，消除了對儲層的損害。（3）采用能酸溶或油溶或水溶的堵漏材料進(jìn)行防漏堵漏?？刹捎貌煌６鹊挠腿苄詷渲?、鹽粒、CaC03、酸溶水泥堵劑等堵劑進(jìn)行堵漏。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施五、防漏堵漏3.水平井防漏堵漏技術(shù)措施漏失層為水平井段儲層時(shí)，可采取以下技術(shù)措施來防漏堵漏:（4）采用水力射流堵塞法。該方法是在鉆進(jìn)中，從鉆頭上部接頭噴嘴中噴出高速射流(70-130m/s)，并由鉆具帶動噴嘴旋轉(zhuǎn)使射流脈沖地作用于井壁的每一點(diǎn)上（實(shí)際上可在5-20s間使井壁受到1~4次射流作用）。此種高速射流沖破鉆井液，使漏層的縫隙為射流中的材料和沖落的部分巖屑所堵塞。在脈沖的作用下，使它與孔道壁緊密接觸而被壓實(shí)，因而承受更大的壓差。該法對儲層形成的堵塞是暫時(shí)的，容易清除，其侵入深度不大，故不會對地層造成嚴(yán)重?fù)p害。（5）采用水力渦流堵塞法。通過調(diào)整噴嘴的數(shù)目、配置、形狀、直徑、流量及壓降對渦流流動壓力的幅頻特性進(jìn)行控制，可根據(jù)鉆井液中固相粒度及漏層孔隙而把握堵塞層的厚度。試驗(yàn)證實(shí)，水力脈沖頻率為40-180Hz，幅值為0.05-0.15MPa時(shí)，在原始滲透率為500-2000μm2的巖心上堵塞層深度僅為0.1-0.5mm，而可承受的壓差達(dá)15MPa，且?guī)r心上泥餅僅有1-2mm。該法對儲層形成的堵塞是暫時(shí)的，容易清除，故不會對地層造成嚴(yán)重?fù)p害。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施五、防漏堵漏3.水平井防漏堵漏技術(shù)措施漏失層為水平井段儲層時(shí)，可采取以下技術(shù)措施來防漏堵漏:（6）優(yōu)選合理的水平井段長度，防止因水平段過高的壓耗形成高壓差而發(fā)生井漏。（7）優(yōu)選環(huán)空返速和鉆井液流變參數(shù)，既確保井眼凈化，降低環(huán)空鉆屑濃度使其低于5%，避免大量鉆屑在井眼任何一處的堆積及過厚的巖屑床。此外，應(yīng)盡可能降低環(huán)空的壓耗及激動壓力，達(dá)到降低壓差。為了降低壓耗，可在鉆井液中加入流阻降低劑，此劑吸附在井壁表面增加表面的光滑度，從而降低鉆井液的流動阻力。以上分析闡述了鉆水平井所帶來的特殊技術(shù)難題和我們可以采用的方法措施，既有工程方面的，也有鉆井完井液方面的，而就鉆井完井液技術(shù)來說，無外乎解決好攜砂、潤滑、防塌、防漏堵漏和保護(hù)油氣層等幾個(gè)方面的問題。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施六、水平井鉆井完井液設(shè)計(jì)

1.水平井鉆井完井液設(shè)計(jì)原則適合地層地質(zhì)特點(diǎn)的原則（巖性、溫度、地應(yīng)力、裂縫、孔喉等）滿足工程施工需要的原則（鉆具結(jié)構(gòu)、工具特性、特殊施工、為復(fù)雜和事故留出富余量）直井段、斜井段、水平段一體化設(shè)計(jì)的原則（一體化設(shè)計(jì)，便于組織、便于材料的準(zhǔn)備和節(jié)約利用、便于轉(zhuǎn)化、便于現(xiàn)場操作、便于環(huán)保）保護(hù)油氣層優(yōu)先的原則（最終目標(biāo)采油，優(yōu)先考慮。）經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則有利于保護(hù)環(huán)境的原則第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施六、水平井鉆井完井液設(shè)計(jì)

2.鉆井液類型選擇原則水平井鉆進(jìn)大斜度和水平井段過程中，鉆井液必須解決井眼凈化、井壁穩(wěn)定、摩阻控制、防漏堵漏和保護(hù)儲層等技術(shù)難題，然而鉆進(jìn)不同儲層時(shí)，上述5大技術(shù)難題有的是共存的，有的所表現(xiàn)的嚴(yán)重程度不完全相同，見下表:技術(shù)難題儲層類型碳酸鹽巖砂巖裂縫性頁巖井眼凈化突出突出突出摩阻控制突出突出突出井壁穩(wěn)定不突出基本不突出（鉆進(jìn)疏松砂、礫巖時(shí)此問題突出）非常突出防漏堵漏非常突出不突出基本不突出保護(hù)儲層基本不突出突出突出表.鉆進(jìn)不同儲層時(shí)所遇到技術(shù)難題的難易程度第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施六、水平井鉆井完井液設(shè)計(jì)

2.鉆井液類型選擇原則因而鉆進(jìn)水平井時(shí)確定鉆井液類型必須遵循下述原則:地層礦物組分、理化性能、井溫及潛在的各種井下復(fù)雜情況。地層壓力剖面(孔隙壓力、破裂壓力、地應(yīng)力、坍塌壓力)。儲層的組構(gòu)特征和各種敏感性。井身結(jié)構(gòu)和完井方式。鉆井參數(shù)。鉆井設(shè)備條件、后勤供應(yīng)。經(jīng)濟(jì)的合理性。環(huán)保。第二部分、水平井對鉆井完井液特殊要求

技術(shù)難題和措施一、概述

二、水平井對鉆井完井液特殊要求技術(shù)難題和措施

三、塔里木油田深超深水平井鉆井完井液技術(shù)典型實(shí)例四、總結(jié)第三部分、塔里木油田深超深水平井鉆井

完井液技術(shù)典型實(shí)例一、塔中（輪南）地區(qū)水平井鉆井液技術(shù)

二、長裸眼水平井鉆井液技術(shù)

三、哈得地區(qū)雙臺階水平井鉆井液工藝技術(shù)

四、東河1-H3井鉆井液技術(shù)

五、低固相保護(hù)油氣層PRD鉆井完井液體系在YH23-1-H1井應(yīng)用

六、TK812（X）等四口定向井段鉆井液技術(shù)塔中（輪南）地區(qū)水平井鉆井液技術(shù)塔里木油田深超深水平井鉆井完井液技術(shù)典型實(shí)例之一一、概述塔中地區(qū)水平井井深一般在4100-4300米左右，造斜點(diǎn)-般在3300-3500米左右，水平段長400-600米。在鉆進(jìn)過程中，需要穿過多套地層，有些還較復(fù)雜。主要表現(xiàn)為:表層300m厚的散砂層易垮塌、易竄漏；上部第三系大井眼井段易阻卡；下部三疊系、二疊系、石炭系泥巖造漿、剝落坍塌、阻卡嚴(yán)重。通過室內(nèi)研究和現(xiàn)場多口水平井的試驗(yàn)，針對不同層段，發(fā)展和完善了3套鉆井液體系、2項(xiàng)保護(hù)油氣層技術(shù)，成功地解決了這兩個(gè)地區(qū)的上部直井段阻卡、造漿、坍塌和造斜段水平段鉆井液技術(shù)和儲層保護(hù)等問題。鉆頭套管直徑mm井深m直徑mm井深mφ584308φ508306.5φ444.52202φ339.72201φ3113786φ244.53785.61φ2164293φ177.8+423.71(水平段)φ139.7TZ34-17-H4井井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表二、水平井鉆井液技術(shù)及應(yīng)用效果通過對水平井鉆井難點(diǎn)及特殊要求的分析，不難看出，要搞好水平井鉆井工作，鉆井液技術(shù)是關(guān)鍵之一。經(jīng)過大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)，我們已總結(jié)和完善出了一套能滿足塔里木水平井鉆井作業(yè)要求的鉆井液技術(shù)。1.水平井鉆井液體系由于塔中地區(qū)表層為散砂井段，塔中和輪南大井眼存在阻卡，下部小井眼存在嚴(yán)重造漿、剝蝕、垮塌、井漏等問題，因此在選用鉆井液體系時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮抑制性強(qiáng)、攜砂性能良好、潤滑效果優(yōu)良的體系。據(jù)此我們在水平井選用了三種體系：正電膠-聚合物體系、聚磺體系及油基鉆井液體系。(1)正電膠一聚合物體系。該體系的最大特點(diǎn)是，除了具備正電膠體系的優(yōu)點(diǎn)之外，通過加入適量的大分子聚合物，增強(qiáng)了體系的包被性和抑制性，尤其是在造漿地層使用效果很好，TZ4-16-8井首次使用了這種體系，很好地應(yīng)付了三疊系、二疊系的泥巖造漿地層，未出現(xiàn)復(fù)雜情況。正電膠一聚合物體系的標(biāo)準(zhǔn)配方為:以3%-5%的膨潤土漿為基漿，以干基含量為0.2%-0.3%的MMH，0.2%-0.5%的80A51或KPAM為主劑，配合使用CMC-LV、DFD-140(上部)、SPNH、SMP-1(下部)為降濾失劑，NH4PAN、SMT為降粘劑，同時(shí)混入10%左右的原油和0.3%的的SN-1、1.6%WFT-666增強(qiáng)體系的潤滑性和防塌性能，達(dá)到降低摩阻和穩(wěn)定井壁的效果，該體系的主要鉆井液性能見表2。性能ρ

g/cm3AV

mPa.sPV

mPa.sYP

PaAPI

FL

mlHTHP

FL

mlKfGel

PaMBT

g/L數(shù)據(jù)1.10-1.2555-6512-198-153-612＜0.024-7/11-2035-50正電膠——聚合物體系鉆井液性能(2)聚磺體系。聚磺體系除了具有強(qiáng)抑制以外，還具有配方簡單，處理維護(hù)方便，有較強(qiáng)的抗溫能力，能保持良好熱穩(wěn)定性的特點(diǎn)。聚磺體系在TZ4-36-16等井得到應(yīng)用，該體系的標(biāo)準(zhǔn)配方為：4%的膨潤土漿作為基漿，主處理劑為陽離子包被劑SP-II(0.2%-0.4%)，以小陽離子CSW-1(0.3%〉作為流型調(diào)節(jié)劑，上部用0.2%MAN101中分子處理劑降濾失量，下部用SPNH、SMP等磺化處理劑降低濾失量，體系使用SMT(0.2%)降粘，加入適量的RH-3(0.5%)，BD-LUBE(1%)和WFT-666（0.8%）提高潤滑性和防塌能力。性能ρ

g/cm3AV

mPa.sPV

mPa.sYP

PaAPI

FL

mlHTHP

FL

mlKfGel

PaMBT

g/L數(shù)據(jù)1.10-1.2550-6817-3010-154-82-3＜0.033-8/8-1436-46聚磺體系鉆井液性能(3）油基鉆井液體系由于水平井水平段對鉆井液有特殊的要求，強(qiáng)調(diào)潤滑性和保護(hù)油層。水平1井、水平5井的水平段使用油基鉆井液。體系配方為:以柴油+3%-5%的有機(jī)土配方基漿，以油漿流型調(diào)節(jié)劑(12%)調(diào)節(jié)流型，以2%的油漿降濾失劑來控制濾失量，用8%左右的氧化瀝青提高泥餅質(zhì)量，另外，可加入2%的油漿懸浮劑增強(qiáng)對鉆屑的懸浮能力，有時(shí)也加入0.3%的SN-1固體乳化劑，對混入油漿中的地層水和地表水進(jìn)行乳化。性能ρ

g/cm3FV

sPV

mPa.sYP

PaAPI

FL

mlKfGel

PaMBT

g/L數(shù)據(jù)1.15-1.2980-12060-9017-261.5-3.505-8/10-2118以上介紹的3種體系均是在塔中水平井中使用過，并且已經(jīng)配套成熟的體系，這些體系在使用過程中均能很好地適應(yīng)該區(qū)塊地層，解決了遇到的復(fù)雜情況。2.分段鉆井液技術(shù)措施1)表層井段(0-300m)塔中四油田表層300m為細(xì)砂和粉砂質(zhì)粘土，砂子未膠或膠結(jié)不好，疏散易流動，該段應(yīng)注意防止井壁垮塌和竄漏。針對這一情況，應(yīng)采取如下鉆井技術(shù)：(1)選用聚合物鉆井液或正電膠鉆井液體系，利用其高粘切，攜砂性能好，強(qiáng)擴(kuò)壁的特點(diǎn)達(dá)到維護(hù)井壁穩(wěn)定和凈化井眼的目的。(2)基漿中的膨潤土含量要求很高，一般為8%-12%，如果使用正電膠，可適當(dāng)降低膨潤土含量至5%-7.5%。鉆進(jìn)中，可用CMC-LV或PAC-HV配成的膠液維護(hù)補(bǔ)充，以控制體系的濾失量或提高粘切。粘度一般維持在80-110s(加足正電膠后粘度可稍低)。井段

性能ρ

g/cm3FV

sPV

mPa.sYP

PaAPI

FL

mlHTHP

FL

mlKfGel

PaMBT

g/LpH固相含量%表層井段

（0-300m）1.05-1.1580-11015-2511-207-12-＜0.55-10/10-2050-809-1015φ444.5mm或φ311mm大井眼井段

（300-1800m）1.10-1.1550-6512-1912-183-6-＜0.045-12/10-2535-459-118-14φ241mm或φ216mm小井眼井段

（1800-3800m）1010-1.2550-7016-2610-253-58-12＜0.025-15/15-3540-508-108-15水平井段

（3800-4300m）1.2650-5520-2513-152-3.86-7.20.028-9/20-2440-429-1014-151.28-1.2980-12060-9017-261.5-4-05-8/10-21--18(3)充分使用好固控設(shè)備，最大限度地除去無用劣質(zhì)固相，避免由于鉆速較高，而引起鉆井液含砂量大幅度上升，影響鉆井液性能。(4)要控制好鉆井液密度，使密度達(dá)到設(shè)計(jì)上限，避免因密度過低，引起散砂層井壁坍塌或縮經(jīng)而引起鉆具阻卡和套管遇阻。(5)快速鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深，下套管之前應(yīng)適當(dāng)提高鉆井液的粘切，同時(shí)一次性加足RH-4(0.5%)和RH-3(1%)，達(dá)到清洗鉆頭和提高鉆井液潤滑性能的目的，保證固井和下套管作業(yè)順利。2)φ444.5mm或φ311mm大井眼井段(300-1800m)塔中300-1800m大井眼井段地層屬第三系，地層特點(diǎn)是粗、中、細(xì)砂巖全段均很發(fā)育，滲透性好，易形成虛厚的假泥餅，引起阻卡，同時(shí)該段500-1000m井段存在易垮塌層，大量劣質(zhì)固相易附著在泥餅上，導(dǎo)致起下鉆不暢。因此本段鉆井液首要的任務(wù)是防止阻卡，使井眼暢通。本段鉆井液技術(shù)包括以下幾點(diǎn):(1)鑒于該段的特點(diǎn)，應(yīng)選用低固相、強(qiáng)包被、抑制性強(qiáng)的聚合物體系，以達(dá)到強(qiáng)包被、抑制鉆屑分散的目的。(2)本段鉆井液性能要求有適當(dāng)?shù)恼城?，加足大分子處理?加量可視不同體系、不同包被劑來定)，起到對鉆屑有很強(qiáng)的包被作用，減少劣質(zhì)固相分散附著于泥餅。(3)搞好固相控制，充分使用四級固控設(shè)備，及時(shí)清除劣質(zhì)固相，維持體系低的固體含量是本段的關(guān)鍵之一，為此，固控設(shè)備利用率應(yīng)達(dá)到純鉆時(shí)間的100%。(4)降低體系的濾失量和提高泥餅質(zhì)量是該段的又一關(guān)鍵。由于該段砂巖滲透性好，因此鉆井過程中應(yīng)加足各類降濾失劑(不同體系，加量不同)，將濾失量控制在最低限度，減少泥餅厚度，使之達(dá)到薄而韌。(5)該段易阻卡，在搞好泥餅質(zhì)量的同時(shí)，還應(yīng)注意降低鉆井液和泥餅的摩阻系數(shù)，地面實(shí)驗(yàn)Kf應(yīng)小于0.01。因此，在本段鉆進(jìn)過程中可適當(dāng)混入一定量的原油(5%-10%)和0.3%SN-1或加足其他潤滑劑，加量為1%-2%，達(dá)到降低摩阻，減小阻卡的目的。(6)由于井眼大，鉆井液返速低(0.31-0.33m/s)〉，因此，在鉆進(jìn)過程中應(yīng)向鉆進(jìn)液中及時(shí)補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)膨潤土漿，提高鉆井液對鉆屑的懸浮和攜帶能力，MBT值穩(wěn)定在45g/l左右，YP值控制在10-14Pa，動塑比在0.86-1.18之間，保證平板型層流，使巖屑及時(shí)輸送率達(dá)到85%以上。(7)在下套管和固井前，要適當(dāng)降低鉆井液的粘切值，使FV達(dá)到40-50s，同時(shí)大排量循環(huán)洗井，達(dá)到充分清洗井眼和沖刷井壁的目的，正電膠鉆井液尤其需要如此。同時(shí)在最后一次循環(huán)鉆井液時(shí)，向鉆井液中加入足量的潤滑劑，達(dá)到降低摩阻的目的，從而使下套管作業(yè)順利，并保證固井質(zhì)量。3)φ241mm或φ216mm小井眠井段(1800-3800m)φ241mm或φ216mm小井眼段存在全段阻卡，穿過的三疊系、二疊系、石炭系泥巖造漿嚴(yán)重、坍塌、井徑擴(kuò)大等問題，同時(shí)水平井的造斜、穩(wěn)斜井段均在該段中，給鉆井液技術(shù)提出了很高的要求，另外，該段也是目的層所在井段，還要求鉆井液具有保護(hù)油層的特點(diǎn)，因此搞好該段的鉆井液技術(shù)，是水平井成功的關(guān)鍵，針對這些問題，應(yīng)采取如下鉆井液技術(shù)措施：(1)由于下部井段井溫較高（90-100℃)，同時(shí)結(jié)合以上分析的特點(diǎn)，本段應(yīng)選用聚磺防塌體系，一方面使體系具有很強(qiáng)的抑制性和防塌性，另一方面可以達(dá)到抗高溫的目的。(2)本段三疊系、二疊系、石炭系泥巖易水化造漿，在鉆進(jìn)過程中必須加足抑制性的大分子聚合物，加量為0.3%-0.6%左右，達(dá)到抑制粘土水化分散造漿的目的。(3)在鉆進(jìn)過程中應(yīng)儲備一定量的預(yù)水化膨潤土漿，以備補(bǔ)充，使體系的MBT值維持在35-45g/l(造漿地層可適當(dāng)降低)，使體系有足夠的結(jié)構(gòu)力。(4)為了防止砂巖井段因膠結(jié)疏松而垮塌，必須提高泥餅質(zhì)量，加足降濾失劑和FT-1或SAS等防塌劑，使濾失量控制在5m1以下，具體各項(xiàng)性能見表6。(5)由于井溫上升，井底溫度較高，不管使用何種體系，必須向體系中加足SPNH、SMP等磺化處理劑以代替原來的降濾失劑，以增強(qiáng)體系的抗溫能力。

(6)由于本段是造斜井段，為了避免巖屑床的形成，鉆井液體系除了應(yīng)具備低粘高切的特點(diǎn)以外，還要使低剪切速度下的粘切值大于8.5(φ216mn)井眼或9.5(φ241mm)井眼，即φ3＞8.5或9.5。(7)充分利用四級固控設(shè)備，尤其是用好離心機(jī)，本段應(yīng)控制低固相含量(8%-10%)，一方面是為了維持鉆井液性能穩(wěn)定，另一方面可以大大降低巖屑床的厚度。(8)本段鉆井液密度一定要控制好，要維持在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)，既不能靠上限也不能靠下限，因?yàn)槿绻芏冗^大，一方面對油層保護(hù)不利(有油層保護(hù)措施時(shí)除外)，另一方面可以促進(jìn)巖屑床的形成；如果密度過低，則不利于易塌井段的井壁穩(wěn)定和易發(fā)生井涌井噴事故。(9)為了保證起下鉆順利，要求提高泥餅質(zhì)量，尤其是斜井段泥餅應(yīng)具有很好的潤滑性，應(yīng)向體系中混10%-12%的原油和0.3%的SN-1固體乳化劑，同時(shí)加入RH-4(0.5%)和其他潤滑劑(2%)來防止泥包和提高潤滑性，保證井眼暢通，降低扭矩。(10)在循環(huán)洗井過程中，工程上應(yīng)積極配合鉆井液工程師，共同搞好井眼凈化工作，即在洗井過程中，鉆具應(yīng)上下活動或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，達(dá)到充分?jǐn)y砂出井的目的，該工作對斜井段清除巖屑床尤其重要。(11)在鉆進(jìn)至目的層(油層)前50-100m，鉆井液中應(yīng)加入QS-2(2%)、FT-1(2%)或JHY：QCX-1=1：1(總量2.5%)等油層保護(hù)材料，使鉆井液達(dá)到保護(hù)油層的要求，避免損害和污染油層，同時(shí)這些材料的加入，還有利于提高泥餅質(zhì)量。4)水平井段(3800-4300m)

水平井的水平段，存在穩(wěn)定井壁、井眼凈化和降低摩阻等三個(gè)問題，完井時(shí)還存在電測難度大、采用篩管完井等特殊難點(diǎn)和問題，因此水平段鉆井和完井作業(yè)對鉆井液提出了更加苛刻的要求。(1)水平段鉆井液體系選擇油基鉆井液和聚磺鉆井液。(2)盡管水平井段形成巖屑床的速度沒有中角度井斜段(45°-55°)那么快，巖屑床清洗起來比中間井段(35°-55°)稍容易些，但鉆水平段時(shí)，也會形成較難清除的巖屑床。為了盡量減少巖屑床的厚度，體系應(yīng)保持低粘高切的流變性，增強(qiáng)鉆井液的攜巖能力；使體系的流型維持非牛頓流體，形成不對稱的速度剖面，n值要盡量降低，K值要盡量增大；保證體系中有足夠的膨潤土含量，及時(shí)補(bǔ)充有機(jī)土漿(有機(jī)土+氧化瀝青油漿(油基))，使體系有足夠的結(jié)構(gòu)力，對巖屑的懸浮能力增強(qiáng)，減低巖屑的沉降速度；低剪切速率下的φ3與φ6讀值應(yīng)大于8.5。由于巖屑床厚度與環(huán)空返速成正比，因此應(yīng)適當(dāng)加大排量，增大環(huán)空返速，使體系保持紊流狀態(tài)，減少巖屑床的形成。（3)針對水平段的井眼穩(wěn)定問題，應(yīng)采取兩項(xiàng)措施，即一方面控制鉆井液密度不能太低，保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，另一方面要加足SPNH(4%-5%)、FT-1（2%-2.5%)(水基漿)或油漿降濾失劑(2%)、氧化瀝青(9%)(油漿)，達(dá)到降濾失和改善泥餅的目的。(4)由于水平井具有特殊的井身結(jié)構(gòu)，鉆進(jìn)時(shí)扭矩和起下鉆時(shí)的摩阻均較大，因此增強(qiáng)鉆井液的潤滑性，降低摩阻是水平井段鉆井液的又一關(guān)鍵。油基鉆井液本身的潤滑性較好，無需特別的處理，只是有時(shí)可加入0.3%左右的SN-1固體乳化劑。而水基鉆井液鉆水平時(shí)，除混原油10%+0.3%SN-1和加足潤滑劑(2%)以外，還要配合使用塑料小球(1%-2%)來增強(qiáng)體系的潤滑性。(5)充分利用固控設(shè)備，徹底清除無用固相，控制密度和含砂量(0.2%)。固控設(shè)備主要以振動篩和離心機(jī)為主，保證優(yōu)良的鉆井液性能，保證水平段的施工需要。3.現(xiàn)場施工技術(shù)關(guān)鍵水平井鉆井液技術(shù)現(xiàn)場施工關(guān)鍵有以下幾點(diǎn):(1)控制適當(dāng)?shù)呐驖櫷梁恳垣@得良好的流變性及攜砂、懸浮能力?，F(xiàn)場可根據(jù)不同體系控制合適的MBT值，膨潤土含量的控制以淡水預(yù)水化膨潤土漿形式在需要時(shí)直接均勻補(bǔ)充進(jìn)井漿中。(2〉處理劑均應(yīng)根據(jù)需要量配成膠液，細(xì)水長流地補(bǔ)充到井漿中。(3)為了保證鉆井液有良好的潤滑性，可以向體系中混入10%-12%的原油，同時(shí)加入0.3的SN-1固體乳化劑，造漿泥巖井段還可加入2%的RH-3和0.5%RH-4，提高潤滑性和防泥包。(4)三疊系、二疊系、石炭系造漿地層，不管使用何種體系，均要加足強(qiáng)包被、強(qiáng)抑制的大分子處理劑(最好是幾種復(fù)配)，加量為0.35%左右。(5)加足磺化瀝青(2%)和超細(xì)碳酸鈣(2%)改善泥餅質(zhì)量。(6)充分利用四級固控，使固控設(shè)備運(yùn)行時(shí)間達(dá)到鉆進(jìn)時(shí)間的100%，下部井段要求使用離心機(jī)更好地清除劣質(zhì)固相。(7)進(jìn)入油層前50-100m，向體系中加足QS-2（2%）、JT-1(2%)或JHY:QCX-1=1：1(總量2.5%)等材料，起到保護(hù)油層的效果。三、塔中水平井保護(hù)油層鉆井液技術(shù)及應(yīng)用效果塔中（輪南）地區(qū)的水平井為開發(fā)井或預(yù)探井，除了要求鉆進(jìn)時(shí)的鉆井液技術(shù)必須保證鉆井作業(yè)順利進(jìn)行以外，還要為各井提供優(yōu)良的保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)，以保護(hù)油層免受損害。為此，通過與有關(guān)院校的合作，先后推出和發(fā)展了適合塔中、輪南地區(qū)儲層特點(diǎn)的兩套保護(hù)油層技術(shù)，即：一是QS-2+FT-1技術(shù)；二是JHY+QCX-1技術(shù)。這兩套技術(shù)的共同點(diǎn)是材料加入體系之后，能對油層起到屏蔽暫堵作用，減少濾液和固相侵入地層，使油層免受損害，并且可以返排，不同點(diǎn)是前者不能油溶，只能酸溶，而后者既可油溶又可酸溶，下面具體介紹一下這兩種技術(shù)。1.配方2.施工技術(shù)關(guān)鍵由于這兩種技術(shù)沒有質(zhì)的區(qū)別，同時(shí)又是在同一種地層中使用，因而其施工技術(shù)關(guān)鍵也大致相同，具體施工如下：(1)進(jìn)入油層前50-100m，開始改造鉆井液，首先使用離心機(jī)徹底清除鉆井液中的劣質(zhì)固相及部分重晶石，控制鉆井液密度小于設(shè)計(jì)上限0.02-0.03g/cm3，同時(shí)盡可能地將鉆井液性能調(diào)整至最佳，使其能滿足正常鉆進(jìn)的要求。(2)調(diào)整鉆井液的酸堿度，控制pH<10。

QS-2+FT-1技術(shù)配方為：2%FT-1+2%QS-2+原漿+1%NaCl；JHY+QCX-1技術(shù)配方為：JHY：QCX=1：1(總量為2.5%)+0.02%-0.05%OP-10+2%FT-1+1%NaCL+原漿。兩種技術(shù)均用石灰石粉加重。(3)向鉆井液體系中加入1%的NaC1，以使體系的總礦化度大于10000mg/L。(4)補(bǔ)充預(yù)水化膨潤土漿，控制MBT值為35-45g/L。(5)向體系中加入屏蔽式暫堵劑，QS-2+FT-1技術(shù)按2%的QS-2+2%的FT-1加量加入，而JHY+QCX-1技術(shù)則按JHY:QCX-1=1:1(總量2.5%)的加量加入井漿中，同時(shí)向井漿中加入0.02%-0.05%的表面活性劑OP-10，再加2%的FT-1。上述幾種材料也可配成膠液按循環(huán)周均勻地補(bǔ)入井中鉆井液性能ρ

g/cm3FV

sPV

mPa.sYP

PaAPI

濾失量

mlHTHPGelPaPHCl-

Mg/lCa2+

Mg/l數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

上限45-6015-258-15＜4/0.5＜12/14/109-10＞8000＜200表6(6)使用石灰石粉加重，將密度調(diào)至地質(zhì)設(shè)計(jì)上限(壓差大有利于暫堵效果的提高)。(7)使用SMT或PAC-HV調(diào)節(jié)流型，控制好鉆井液性能，性能可參考表6。(8)由于JHY遇油基潤滑劑，可能出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，同時(shí)JHY能溶于原油中，因此，如果使用JHY+QCX-1技術(shù)，就應(yīng)注意，在進(jìn)入油層后要盡量少加潤滑劑(≤0.5%)和不加原油，另外還可適當(dāng)增加JHY的加量，以彌補(bǔ)因結(jié)塊而損失的部分。3.應(yīng)用效果塔中（輪南）地區(qū)完成的12口井中，有10口井使用了QS-2+FT-1技術(shù)和JEY+QCX-1技術(shù)，還有兩口水平井使用的是油基鉆井液體系。使用這兩種保護(hù)油層鉆井液技術(shù)有施工方便和效果顯著的特點(diǎn)。如水平3井和水平1井，其日產(chǎn)均為1000方左右，且日產(chǎn)氣28×104m3，套壓為19MPa左右(水平2井、水平4井日產(chǎn)原油均達(dá)1000m3以上)。JF128井日產(chǎn)油168m3，天然氣1084047m3。總之，保護(hù)油層效果明顯。四、小結(jié)1.塔里木油田塔中（輪南）地區(qū)水平井應(yīng)用了三套鉆井液技術(shù)，三套鉆井液體系都能較好地解決塔中、輪南地區(qū)水平井?dāng)y砂、井壁穩(wěn)定和摩阻控制帶來的技術(shù)難題。2.與直井段相比，提高鉆井液的封堵和抑制性是保證水平井順利施工的關(guān)鍵技術(shù)之一。3.在電測、下套管前，鉆井液中加入了固體潤滑劑SN-1等特殊技術(shù)措施，較好地解決了特殊施工的摩阻控制問題。4.在保護(hù)油層方面，大部分井使用了QS-2+FT-1技術(shù)和JEY+QCX-1技術(shù)，還有兩口水平井使用的是油基鉆井液體系。使用這兩種保護(hù)油層鉆井液技術(shù)有施工方便和效果顯著的特點(diǎn)。長裸眼水平井鉆井液技術(shù)塔里木油田深超深水平井鉆井完井液技術(shù)典型實(shí)例之二一、概述長裸眼水平井鉆井是隨著塔里木油田簡化井身結(jié)構(gòu)的整體部署而被確定實(shí)施的。如何保證長裸眼水平井鉆井施工的順利進(jìn)行，很大程度上取決于鉆井液技術(shù)是否過硬，它包括如何選擇鉆井液體系，如何進(jìn)行現(xiàn)場配制，如何進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)處理等等較為現(xiàn)實(shí)的操作問題。事實(shí)上，優(yōu)良的鉆井液性能是保證長裸眼水平井鉆探優(yōu)、快成功的關(guān)鍵，也是制約鉆井總成本的重要因素。近幾年來，在塔里木地區(qū)進(jìn)行了近百口長裸眼水平井的鉆井工作，對鉆井液體系和材料進(jìn)行了優(yōu)選和復(fù)配，總結(jié)出一些認(rèn)識。一、概述20”133/8”95/8”7”＋5?”（復(fù)合）133/8”95/8”7”＋5?”（復(fù)合）7”＋5?”（復(fù)合）95/8”一、概述井身結(jié)構(gòu)簡化：由四層結(jié)構(gòu)變?yōu)閮蓪咏Y(jié)構(gòu)二、長裸眼水平井帶來的技術(shù)難題由于裸眼段增長，往往同一裸眼段，存在不同壓力系數(shù)、不同巖性特征的多套復(fù)雜地層段，存在抑制與分散的矛盾，同時(shí)存在上噴下漏問題；長裸眼水平井存在流變性與螺桿水馬力發(fā)揮的矛盾；由于裸眼段的增長，致使地層滲透性漏失嚴(yán)重，泥漿消耗量增大，存在大量補(bǔ)充與深井對鉆井液性能穩(wěn)定性要求的矛盾；長裸眼水平井存在避免巖屑床形成與壓耗的矛盾；二、長裸眼水平井帶來的技術(shù)難題由于裸眼段的增長，地層滲透性漏失嚴(yán)重，泥漿消耗量增大，存