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小井眼钻井液技术研究与应用张京

发表时间：2021/6/28 来源：《基层建设》2021年第6期作者：张京

[导读] 摘要：小井眼钻井液技术在地面条件恶劣的区域勘探与开发中应用非常广泛。

        中海油田服务股份有限公司油田化学事业部广东湛江 524057
        摘要：小井眼钻井液技术在地面条件恶劣的区域勘探与开发中应用非常广泛。因小井眼钻井的环空压耗过程中泵压高、环空间隙窄、排量小，对井眼冲蚀极为敏感。在应用小井眼钻井液施工时，应根据具体环境条件及地层压力的预测选择设备。本文简单介绍了小井眼钻井液技术，探讨了小井眼钻井液技术的应用。旨在为小井眼钻井液技术的规范应用和风险控制提供一些参考。
        关键词：小井眼钻井液技术；应用；
        引言：小井眼钻技术环隙小、环形截面小、循环压高，在钻井开发的过程中井眼清洁性控制难度高，因而对钻井液的要求高于常规钻井。一般建议使用固相含量低、粘度低、有一只和稳定作用的润滑液作为钻井液。在实际的应用中，小井眼钻井液会因为地质条件及施工环境造成钻井液稳定性的变化。当钻井液稳定性较差时，就会影响井壁的稳定性，引发塌落等问题。为了安全可靠的完成钻井，并提升钻井出油的效益，在小井眼钻井施工中应该根据现场的条件建立小井眼钻井液体系，并加强对小井眼钻井液应用过程中的控制及维护。研究小井眼钻井液技术及应用对提升小井眼钻井开发的经济效益有着重要的意义。
        一、小井眼钻井液技术
        （一）定义
        小井眼钻井技术是指90%的井深直径小于177.8mm到70%的井深直径小于127mm之间的井。
        （二）优点与缺点
        1.小井眼钻井的优点
        小井眼钻井具有节约钻井液用量、节约水泥的作用。此外，由于小井眼钻井采用的设备小、能耗低，方便打井现场运输和管理，且占地面积小，污染面积小，所以小井眼钻井施工具有降低设备能耗成本、运输成本及其他劳动成本较低的作用。它的应用对有效的降低钻井开发的成本和提升经济效益有着重要的意义。
        2.小井眼钻井的缺点
        目前，国内小井眼钻井工具类型较少，且产品产量供应不足。还因为小井眼钻井由于会产生分层裂压，不适用于分层开发。此外，由于小井眼钻井对钻头的损耗较大，不合理的使用会加剧钻头的损耗和井壁的塌落。受环隙小、循环压高的影响，小井眼钻井对钻井液的要求极高。
        二、小井眼钻井液技术的应用及风险控制
        （一）实践应用
        1.工程概况
        南海西部莺歌海盆地北部海域某油田加深井段位于4000～4500米的黄流组。该目的层为地质结构硬脆性易塌易掉地层，有裂缝发育。为了确保钻井开发时的安全，确立了在原177.8mm套管内用149.2mm钻头进行开窗侧钻或加深钻井的开发方案。采用小井眼钻井连续作业时环空压力损失严重，几乎站泵压的90%。泵压的损失会增加钻井开发的成本。为了钻井开发过程中更好的控制成本，预防井塌事故，决定采用阳离子—正电胶—有机（硅）醇钻井液来改善小井眼钻井的润滑性，并提升油层对井壁的塌落抑制和保护作用。本次小井眼钻井液在DF1H井、DF2H井、DF3H、DF4H井内的应用不仅确保了钻井施工安全有效的进行，还获得了良好的工业油流。
        2.小井眼钻井液应用情况
        该气田加深段采用的小井眼钻井液的应用指标如下：密度1.45～1.9g•cm-3；黏度50～65s；FLAPI30mL；滤饼厚0.5mm；含砂率0.1%；AV35～45mPa•s；PV20～25mPa•s；YP15～20Pa；初切4～9Pa；终切9～15Pa；固相16%～22%；MBT30mg•L-1。对钻井液性能的控制采用了改善抑制性与防塌性、增加流动性、改善润滑性、控制固相和加强油层保护作用的方法实现。
        2.1抑制性与防塌性
        通过调整配方，用NW-1、CHM胶液+阳离子乳化沥青YRF-1+KCl+K-HPAN的配方来增强小井眼钻井液的抑制作用，用改良羧甲基酚醛树脂SD-101+SD-202+SD-301+SDFD-160来增强钻井液的稳定性和抗温性能。此外，还配套适用了有机硅醇井壁稳定剂YGC。依据储存特性计算的结果在主油气层保护剂中添加不同粒径的碳酸钙离子，来增强井壁的密封性和承压能力。以上处理成功的提升了井壁的防塌性。
        2.2流动性
        采用了清水滴虫生石灰的方法，使钻井液的钙含量保持在300～400g/L。该含量能够保持钻井液的最佳流动性，同时还能增加井壁的韧性（如下图1）。还使用的MMH与黏土+水—MMH复合体的“固—液”+FCLS、SM碱液+适量红矾来改善钻井液的流动性，来提高小井眼钻井液体系的清洁净化能力，来预防钻井液污染问题。

        图1 清水滴虫生石灰图示
        2.3润滑性
        钻井液润滑采用原油+乳化剂的方式，并通过添加RH-3润滑剂+阳离子乳化沥青+有机硅醇来改善钻井液的润滑性能。同时，加入RH-4清洁剂来预防井壁污染，提升小井眼钻井液体系整体的润滑作用。
        2.4固相控制与油层保护
        由于井深段地层密度高，钻井过程中井壁与钻具的啮合作用极为明显。为了预防钻具与井壁黏附摩擦带来的井壁塌落风险，在控制和维持钻井液洁净工作是采用了膨润土含量较低的钻井液来降低小井眼钻井液体系的固相。此外，还根据理想充填的原理通过暂堵剂颗粒来预防固相侵入储层，加强了对油层的保护作用。
        （二）风险控制
        在小井眼钻井液体系中，抑制性、防塌性、流动性、润滑性、固相、钻井液的渗透率是影响器应用安全性的重要风险因素。钻井液抑制性、防塌性、流动性、润滑性、固相、钻井液的变化是控制小井眼钻井液体系应用可靠性的关键。建议在应用小井眼钻井液钻井开发时，应该通过对这些性能的控制增加井壁的稳定性，预防钻井液污染和侵入油层，预防井壁的塌方风险。本文研究方法可以保持92.4%的岩屑回收率，井的滤饼磨擦系数小于0.1，油层渗透率恢复值为90%-95%，表皮系数小于1.5，且钻井液对井壁具有较强的冲刷性能。不仅起到钻井过程中预防井塌事故的作用，还有效的保证了钻井的出油量。
        三、结语
        综上所述，小井眼钻井液技术在复杂地层、地表环境条件恶劣的地区应用具有降低湿度风险、降低钻井成本的作用。为了使小井眼钻井液的技术能够得到高架高效、可靠、安全的应用，在施工时应该强化润滑剂配方的控制，提升润滑性能，储层保护能力和抑制防塌能力，来增加井壁整体的稳定性。
        参考文献：
        [1]杨刚，朱振今，周思远，李业勋.小井眼钻井液技术研究与应用[J].化工管理，2020（07）：53-54.
        [2]于洋.吉林油田侧钻小井眼水平井钻井液技术研究与应用[J].内蒙古石油化工，2017（05）：65-67+79.