大斜度大位移井鉆井液技術(shù)探討

李鐘

【摘 要】針對大斜度大位移井鉆井實際情況，分別對井壁穩(wěn)定、潤滑防卡、井眼凈化、油氣層保護等鉆井液關(guān)鍵技術(shù)和大斜度大位移井鉆井液技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行深入分析，并對其發(fā)展方向及趨勢進行了預(yù)測，旨在為大斜度大位移井鉆井液體系研發(fā)和工藝技術(shù)集成提供指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】大斜度大位移井；鉆井液；技術(shù)；防塌；潤滑

Discussion on Drilling Fluid Technology of High-Angle Well and Extended-Reach Well

LI Zhong

（Linpan Drilling Company，Sinopec Xinan Oilfield Service Corporation，Linyi Shandong 251500，China）

【Abstract】Aiming at the actual situation during drilling of high-angle well and extended-reach well，the key technologies of drilling fluid，such as wellbore stability，lubrication，hole cleaning and reservoir protection and research status at home and abroad of drilling technology in high-angle well and extended-reach well were deeply analyzed.And its development direction and trend were predicted，aiming to provide guidance for the development of drilling fluid system and technology integration for high-angle well and extended-reach well.

【Key words】High-angle well and extended-reach well；Drilling fluid；Technology；Anti-sloughing；Lubrication

從20世紀80年代開始，隨著定向井和測井技術(shù)的發(fā)展，世界各石油公司為了提高勘探、開發(fā)綜合經(jīng)濟效益，大斜度大位移井鉆井規(guī)模呈現(xiàn)迅速發(fā)展趨勢。大斜度井一般是指最大井斜角在60°～86°的定向井，大位移井一般指水垂比（水平位移與垂深之比）≥2，且測量井深>3000m的定向井或水平位移大于3000m的井。由于大斜度大位移井具有能大范圍地控制含油面積、提高油氣采收率、降低油田開發(fā)成本等優(yōu)點，具有顯著的經(jīng)濟、社會效益，所以此類井越來越成為目前開發(fā)邊際油田的最有效手段之一，已在世界70多個國家得到了廣泛應(yīng)用[1]。鉆井液作為鉆井過程的血液，也就成為影響該類井成敗的關(guān)鍵因素，是該類井鉆井技術(shù)的核心部分。

1 大斜度大位移井鉆井液關(guān)鍵技術(shù)

1）井壁穩(wěn)定技術(shù)。石油天然氣鉆井中鉆遇地層的75%以上是泥頁巖地層，而由泥頁巖引起的井眼不穩(wěn)定問題超過了90%，井壁失穩(wěn)一直是石油天然氣鉆井中的一個十分復(fù)雜的問題[2]；并且，隨著井斜的增大，特別是在大斜度井段和水平段，井眼上側(cè)井壁處于懸空狀態(tài)，更易造成井眼的不穩(wěn)定。因此，確保井壁穩(wěn)定是大斜度大位移井施工成功的關(guān)鍵。

2）潤滑防卡技術(shù)。大斜度大位移井由于井斜大、水平位移長，在鉆井及其它作業(yè)中，鉆具、測井儀器等與井壁的接觸面積大，使得摩阻和扭矩增大，因此鉆井液必須具有良好的潤滑性能，防止托壓現(xiàn)象和粘附卡鉆事故的發(fā)生，確保鉆井和完井作業(yè)的順利進行。

3）井眼凈化技術(shù)。在大斜度大位移井施工中，井斜角大于45°后，極易在井眼下井壁形成巖屑床，導(dǎo)致摩阻和扭矩增大，起下鉆不暢甚至發(fā)生卡鉆事故。因此，在大斜度大位移井鉆進中，如何及時有效地將井底巖屑攜帶出來，保持井眼清潔，防止巖屑床的形成，也是能否順利施工的關(guān)鍵。

4）油氣層保護技術(shù)。在大斜度大位移井鉆進時往往與油氣層的接觸面積更大、浸泡時間更長，且外加壓力直接作用于油氣層，更易受到鉆井液固相、濾液的深度侵入，造成孔喉、空隙的堵塞使儲層滲透率嚴重下降。因此，油氣層保護對后期開發(fā)施工至關(guān)重要。

2 大斜度大位移井鉆井液技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，世界上難度大的大斜度大位移井鉆井作業(yè)中多數(shù)采用油基鉆井液和合成基鉆井液，這是因為它們具有良好的潤滑性能，其潤滑系數(shù)比一般的水基鉆井液低30%以上，而且它們均具有良好的頁巖抑制能力，可以有效地防止井壁坍塌。例如，EXXOM公司選用了Versa-Clean低毒油基鉆井液，成功鉆成了最大井斜角為79°、水平位移為8220m的西江2-3-A14大位移井；StatOord油田使用合成基鉆井液成功鉆成了C02井，水平位移達7290m，且大部分井段是在70°～84°的井斜角下鉆成的[3]。但油基鉆井液和合成基鉆井液存在成本高、環(huán)境污染和現(xiàn)場使用不便等問題，隨著對環(huán)保要求的不斷提高，以及低鉆井成本和現(xiàn)場易處理的要求，使大斜度大位移井鉆井作業(yè)在地質(zhì)條件尚不十分復(fù)雜的前提下盡可能采用水基鉆井液。

近些年來，隨著水基鉆井液技術(shù)水平的不斷提高，國內(nèi)外相繼開發(fā)出了適用于大斜度大位移井鉆井常用的水基鉆井液體系，主要有：KCl/聚合物鉆井液、硅基防塌鉆井液、硅酸鹽鉆井液、聚合醇類鉆井液、甲基葡萄糖甙、烷基糖苷鉆井液、聚胺仿油基鉆井液、鋁胺高性能水基鉆井液、無機鹽（氯化鈣）或有機鹽（甲酸鹽等）無粘土相鉆井液等[4-7]。例如，鋁胺高性能水基鉆井液體系由于具有抑制性強、封堵能力強、潤滑性好、機械鉆速高、儲層保護效果好、保護環(huán)境等特點，已在巴西、阿根廷、哥倫比亞、美國、澳大利亞、沙特阿拉伯等地進行了成功應(yīng)用；緊接著國內(nèi)山東大學(xué)的孫德軍教授、中國石油大學(xué)（華東）的邱正松教授等也分別自主研發(fā)出核心主劑——胺基抑制劑，并形成了性能優(yōu)良的鋁胺水基鉆井液體系，目前已在勝利油田、江蘇油田、大港、新疆等地得到成功應(yīng)用，取得了很好的效果。另外，勝利鉆井工藝研究院合成了一種高效潤滑劑BH-1，并結(jié)合胺基抑制劑等核心處理劑研發(fā)出了一套高效清潔鉆井液體系，順利鉆成水平位移為3814.32m，位垂比為4.02的高平1井，該井是目前國內(nèi)陸地上位垂比最大的大位移井[8]。但是總的來說，水基鉆井液與油基、合成基鉆井液相比，在潤滑性方面仍有明顯差距，至今使用水基鉆井液作業(yè)的最大水平位移為4582m。

3 發(fā)展方向及趨勢

水基鉆井液的摩阻問題是制約其在大斜度大位移井鉆井過程中應(yīng)用程度的一個非常關(guān)鍵問題，因此，今后大斜度大位移井鉆井的一個重要研究方向仍然在于進一步研制和優(yōu)選出高效潤滑劑，以及采用復(fù)合潤滑技術(shù)等手段來改善水基鉆井液的潤滑防卡性能，以達到接近油基、合成基鉆井液的潤滑效果，以提高其作業(yè)能力。

大斜度大位移井鉆井技術(shù)是一項實施難度極高的鉆井技術(shù)，其涉及到的井壁穩(wěn)定、潤滑防卡、井眼凈化、油氣層保護等關(guān)鍵技術(shù)難點均與鉆井液技術(shù)密切相關(guān)，但僅僅依靠優(yōu)選出性能優(yōu)異的鉆井液體系是無法解決的。因此，除了需要形成集井壁穩(wěn)定、潤滑防卡、井眼凈化、油氣層保護于一體的鉆井液工藝技術(shù)，今后還要形成集鉆井液、鉆井工藝、定向、測井、固井、完井、信息處理、軟件開發(fā)、作業(yè)過程管理等一系列尖端技術(shù)于一體的配套工藝技術(shù)，只有具有這種全局性和系統(tǒng)性的技術(shù)思想，才能保證大斜度大位移井施工的順利完成。因此，對于大斜度大位移井鉆井技術(shù)的研究還任重道遠，還有許多工作要做，值得我們所有石油科技工作者更加深入的研究。

【參考文獻】

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[責任編輯：田吉捷]