王信，張民立，莊偉，田增艷，王志彬，白冰，鐘新新

（1.渤海鉆探泥漿技術服務公司，天津 300280； 2.渤海鉆探新青玉事業(yè)部，甘肅敦煌 736200）

獅49H1井是青海油田部署在柴達木盆地英西區(qū)塊的一口小井眼水平井，三開儲層井段優(yōu)選BHWEI鉆井液，也是英西儲層專打首口高密度水平井。原設計鉆井液密度為1.45～1.70 g/cm3，因二開技術套管未封住高壓水層，致使三開上部存在高壓水層，而下部為易漏失層。為壓穩(wěn)高壓水層，確保井下安全，將鉆井液密度最高提至2.10 g/cm3。高密度鉆井液在小井眼水平井施工對鉆井液的性能有著較大要求，受小井眼、泵排量、水平段較長影響，易發(fā)生卡鉆、井漏、電測阻卡等井下復雜。三開目的層克服高密度BH-WEI鉆井液在小井眼水平井應用難題，發(fā)揮體系強抑制、強封堵、流變性與潤滑性好等特點，目的層井徑擴大率為4.9%，電測成功率為100%，為區(qū)塊后續(xù)勘探開發(fā)提供了技術保障[1-5]。

1 地質及工程簡況

1.1 地質概況

獅49H1井構造位置位于柴達木盆地西部坳陷區(qū)茫崖坳陷亞區(qū)獅子溝—油砂山背斜帶獅子溝構造，地層分層由上至下為：上油砂山組N22，下油砂山組N21，上干柴溝組N1，下干柴溝組上段E32。鉆探目的是為了提高獅49井區(qū)背斜構造高部位產能，擴展E32-V油組產能規(guī)模，同時為提供下步井位部署的依據；進一步了解獅子溝油田E32油藏油氣富集規(guī)律，為儲量計算提供參數；獲取獅子溝油田E32油藏開發(fā)所需的資料及相應的儲層參數及產能參數，為油田滾動勘探開發(fā)提供資料。

1.2 工程概況

獅49H1井設計為三開水平開發(fā)井， 該井一開采用311.1 mm 鉆頭鉆至井深 1998 m， 下入φ244.5 mm 表層套管， 下入深度為 1973.86 m ；二開使用φ215.9 mm 鉆頭鉆至井深 3500 m， 下入φ177.8 mm 技術套管， 下入深度為 3440.43 m ；三開使用φ152.4 mm鉆頭鉆至井深4642 m順利完鉆，油層采用裸眼滑套管完井， 最大井斜為80.13°，水平段長為772 m，井底位移為994.06 m。

2 鉆井液技術難點

1）施工井位于青海油田一級井控風險區(qū)，區(qū)塊N1下部至E32上部地層富含膏鹽層，易蠕動，且存在高壓水層，鉆井液極易受到污染。鉆井液使用密度高，窄窗口，且性能控制困難，采用小井眼鉆井，等量油氣進入井筒，上竄速度更快，上竄高度是φ215.9 mm井眼的2倍以上，發(fā)生溢流時反應時間短，對溢流更加敏感，流體在井筒中侵入高度越高，控制難度越大，增加了井控風險。

2）三開小井眼環(huán)空間隙小，環(huán)空壓耗大，排量受限，既要控制ECD值，又要確保環(huán)空返速。當鉆具轉動時鉆井液上返形成偏心螺旋流，小間隙井受影響更為明顯，而轉速越高，切向流速和偏心力越大，導致環(huán)空壓耗成倍增加。

3）井斜大，裸眼段較長，且井眼小、排量低，3440.4～3500 m井段為φ215.9 mm井眼，三開使用φ152.4 mm鉆頭，該井段形成人工“大肚子”。

4）目的層為高壓裂縫油氣藏，存在發(fā)育斷層。原設計鉆井液密度為1.45～1.70 g/cm3，二開中途完鉆井深3500 m，因變更靶點位置，技術套管下入井深 3440.4 m， 未封住 3460～3500 m 高壓水層， 致使三開上部存在高壓水層，而下部為易漏失層， 鉆進期間為確保井下安全，鉆井液密度提高至1.90～2.10 g/cm3，鉆遇裂縫段時，鉆井液密度“窗口窄”，存在溢漏并存、由漏轉噴等復雜問題。

5）小井眼鉆井在定向井軌跡剖面井身結構不變的基礎上實施，鉆井過程中鉆井提速、裸眼段長、摩阻大、軌跡控制難度大，定向井鉆具完全與下井壁接觸，易發(fā)生黏附卡鉆（鄰井獅49H3井，采用密度為1.85 g/cm3鉆井液定向鉆進至井深3869 m發(fā)生卡鉆事故），滑動鉆進時，小尺寸鉆具工具面受反扭角作用，井斜、方位、鉆井液性能對反扭角的作用影響更為嚴重，轉動鉆具不易傳至工具面，同時受地層傾角影響，定向過程，隨井深增加，鉆井液性能不穩(wěn)定易出現托壓現象。

6）三開井段含砂質泥巖、 泥質粉砂巖、 灰質粉砂巖， 裂縫較發(fā)育， 小井眼鉆井施工過程泵壓高，起下鉆抽吸壓力和激動壓力增加， 加大了鉆進過程易漏失層位的井漏及井壁垮塌風險。目的層為高壓裂縫油氣藏，且發(fā)育斷層，鉆遇裂縫段時，極易發(fā)生井噴井漏、 縮徑、 井壁失穩(wěn)和鉆井液受污染等情況。

3 鉆井液體系確定

優(yōu)選BH-WEI鉆井液體系，該體系為環(huán)境友好型雙保鉆井液，具有“三低兩強”特性，可以實現低ECD值，解決高密度鉆井液的固相與流變性、濾失量控制與流變性、抑制與分散這3大矛盾，以及窄密度窗口“溢-漏”同層的難題，保證小井眼水平井井眼清潔、井壁穩(wěn)定與潤滑防卡，同時對儲層具有良好的保護作用，是區(qū)塊首口高密度水基鉆井液能否確保安全鉆井的關鍵?；九浞饺缦?。

H2O+（0.2%～0.3%）NaOH+（1.5%～2.5%）BZ-TQJ+（1.5%～2.5%）BZ-KLS-1+（0.25%～0.35%）BZ-BYJ-I+（0.2%～0.3%）JXC-HV+（2.0%～3.5%）BZ-YFT+（1.5%～2.5%）BZ-YRH+（1%～2%）BZDFT+（1%～2%）YX+40%BZ-YJZ-Ⅰ+20%BZ-YJZ-Ⅱ

4 鉆井液室內及現場小型對比實驗

4.1 滾動回收率

采用易水化泥巖巖屑，評價了BH-WEI基液（復合鹽水溶液）和清水、BH-WEI鉆井液與常規(guī)聚磺鉆井液的巖屑回收率，見表1。從同區(qū)塊鉆井現場取鉆井液樣品，與清水及常規(guī)聚胺有機鹽鉆井液進行回收率對比實驗，巖屑回收率數據對比見表2。實驗結果表明，在常規(guī)體系對比中，BH-WEI鉆井液的抑制性極強，能抑制黏土顆粒的分散與膨脹，其抑制性遠高于常規(guī)水基鉆井液。

表1 室內滾動回收率評價實驗（135 ℃、16 h）

表2 現場鉆井液滾動回收率對比評價實驗

4.2 膨脹性

使用由50%高嶺土與50%膨潤土制成的巖心做膨脹率實驗，見表3。

表3 室內膨脹率評價實驗（135 ℃、16 h）

由表3可以看出，BH-WEI鉆井液體系的膨脹率遠遠低于清水的膨脹率，與常規(guī)聚磺鉆井液體系相比僅為該體系膨脹率的37.65%，抑制效果明顯。

4.3 現場老化實驗

對密度為1.93 g/cm3的現場鉆井液進行老化實驗，老化前將鉆井液升溫至60～70 ℃，后降至40～50 ℃測性能；在160 ℃進行老化，老化后高速攪拌10 min，升溫至40～50 ℃測性能，結果見表4。實驗結果表明，鉆井液老化后，玻璃棒均能自由到底，無明顯沉淀。

表4 現場井漿老化實驗（160 ℃）

4.4 現場熱滾實驗

對密度為1.93 g/cm3的現場鉆井液進行熱滾實驗，熱滾前將鉆井液升溫至60～70 ℃，然后降至40～50 ℃測性能；熱滾后高速攪拌10 min，升溫至40～50 ℃測性能，見表5。由熱滾實驗可以看出，鉆井液流變性無明顯變化，濾失微漲。

表5 現場鉆井液熱滾實驗的性能

4.5 潤滑效果

在密度為1.93 g/cm3的現場鉆井液中通過加入BH-YRH、BZ-YFT等處理劑改善泥餅質量解決小井眼潤滑性難題，實驗結果見表6。由表6可以看出，BH-WEI鉆井液加入1%BZ-YRH與2%BZ-YFT復配可以改善泥餅質量，與固體石墨復配，降低了泥餅黏附系數，可以解決小井眼滑動摩擦阻力大造成的托壓問題。

表6 鉆井液潤滑性實驗

5 鉆井液現場應用技術

三開地層主要為砂泥巖、灰質泥巖、鹽質泥巖及膏鹽，地層相對膠結穩(wěn)定性差，由于存在多套壓力體系，二開高壓水層未封住，施工難度大。三開采用φ152.4 mm鉆頭，應用BH-WEI鉆井液體系，鉆井液最高密度達2.10 g/cm3，黏度為70～80 s，發(fā)揮其強抑制、強封堵的優(yōu)勢，鉆進、起下鉆過程體系穩(wěn)定，安全鉆進至井深4642 m完鉆，裸眼滑套完井座封順利。

5.1 鉆井液配制

在基地配制鹽水前需對配制罐進行清砂， 沖洗干凈， 不能留有殘余鉆井液， 全面檢查配漿泵循環(huán)系統(tǒng)的所有閘門， 不得有滲漏、 竄漏問題?，F場通過混合漏斗依次加入 BZ-YFT、 BZ-BYJ-Ⅱ、 BZ-KLS-Ⅰ、BZ-YRH、 JXC-HV、 BZ-YJZ-Ⅱ、 BZ-YJZ-Ⅰ。配好基液后， 測量靜切力為1～2/2～3 Pa/Pa，加入加重劑至所需密度。配制期間始終開啟攪拌器、剪切泵，實現充分循環(huán)攪拌， 配制過程簡單， 配制完成及時檢測鉆井液各項性能， 滿足水平井施工要求。

5.2 鉆井液應用

針對三開井段小井眼施工難點， 優(yōu)化鉆井液配方， 調整鉆井液各項性能參數。鉆進中采用BZYFT、 BZ-YRH、 BZ-KLS-Ⅰ、 BZ-KLS-Ⅲ、 BZYJZ-Ⅰ、 JXC-HV等處理劑配成鹽水膠液，根據鉆進進度和井下情況適量調整加藥配方，每次膠液配方調整前均在室內先做小型實驗。鉆井液使用密度達2.10 g/cm3，日常加強對鉆井液性能監(jiān)測，及時通過鹽水膠液調整鉆井液黏度和切力的同時，調整膨潤土含量至19～21 g/L，控制鉆井液良好的流變性能。

隨井深增加，井底溫度達140 ℃，現場及時加強對鉆井液高溫高壓濾失量的監(jiān)控，膠液維護中將抗高溫降濾失劑加量提高至3%～4%，加入3%BZ-KLS-Ⅲ，將高溫高壓濾失量嚴格控制在10 mL以下，提高鉆井液泥餅質量。日常膠液維護中將BZ-YRH的加量提高至3%以上，及時測量泥餅黏度系數，控制黏度系數不大于0.07，從而充分保證體系的抑制性及良好的潤滑性，防止定向及水平段發(fā)生黏卡事故。

1）井壁穩(wěn)定。提高體系強抑制性， 將鉆井液有機鹽含量提高至70%以上， 現場根據濾液檢測及井下需要及時補充 BZ-YJZ-Ⅱ、 BZ-YJZ-Ⅰ， 同時將抑制性防塌劑BZ-YFT加量提高至3%， 現場取樣測得鉆井液滾動回收率達到75.60%， 確保定向及水平段井壁穩(wěn)定， 為后續(xù)鉆井作業(yè)打下良好基礎。

2）井眼凈化。針對施工井存在環(huán)空返速差異，泵排量受限的客觀現狀，定向及水平井段鉆進時，密切觀察出口巖屑返出情況，檢測返出鉆屑量，按照實鉆返砂情況及時調整流變參數，及時采取措施，根據需要補充流型調節(jié)劑等其他處理劑。受泵壓與機泵負荷的影響，采用變排量循環(huán)措施，鉆進過程控制泵排量為12～13 L/s，根據機械鉆速和返砂情況，接單根及起鉆前（含短程起下鉆）提高排量到13～14 L/s。每鉆進100～200 m或每鉆進48 h循環(huán)短程起下鉆1次，及時清除井壁鉆屑，起鉆前調整好鉆井液性能，在膠液中加入（0.1%～0.3%）BZ-HXC-1，提高鉆井液的攜砂能力，監(jiān)控固控設備的使用，充分保證定向及水平段井眼清潔，防止形成巖屑床造成井下復雜。通過控制鉆井液較低黏度和切力、低固相以及工程上變排量循環(huán)、下鉆采取分段循環(huán)等技術措施，避免因鉆井液觸變性過大對控制較低ECD值帶來的各種不利影響，防止了起下鉆過程產生過高的抽吸和激動壓力。

加強四級固控設備的使用， 采用孔徑為0.076～0.098 mm篩布，振動篩使用率為100%，壓力不低于0.25 MPa，根據鉆井液性能的需要合理使用離心機，及時清除鉆井液中的有害固相。

3）防噴防漏。由于三開存在不同壓力地層，使用鉆井液密度“窗口窄”，鉆進控制近平衡鉆井，減小井底循環(huán)壓耗，加入（1%～2%）BZ-DFT（或BZ-DSA）隨鉆封堵材料，防止發(fā)生漏失。每次正式起鉆前根據短程起下鉆的后效情況，在確保不漏失的前提下，提高鉆井液密度0.05～0.10 g/cm3，起鉆前控制鉆井液密度為1.98～2.05 g/cm3，既減少上部高壓水層水侵，實現平衡壓井，防止發(fā)生溢流造成井控風險，污染鉆井液，同時又防止目的層發(fā)生漏失。工程上嚴格控制起下鉆速度，避免產生較大壓力激動，下鉆采取分段循環(huán)等技術措施。

4）儲層保護。將油氣層保護及提高鉆井速度作為工作重點， 提高體系抑制性， 降低黏土礦物水化分散和吸水膨脹，保證儲層孔隙滲透率恢復值大于80%， 鉆進時控制鉆井液密度在1.93～1.95 g/cm3之間，保持鉆井液優(yōu)質低固相，配合PDC鉆頭+螺桿，彌補小井眼鉆壓小機械破巖動載荷低、排量小水力破巖效率低的問題，通過提高機械鉆速，縮短鉆完井液對油氣層的浸泡時間。

6 應用效果

在青海英西儲層專打項目中，BH-WEI鉆井液首次應用于水平井，解決了小井眼水平井水平段鉆進過程井壁穩(wěn)定、井眼凈化、潤滑防卡等復雜問題，完井作業(yè)施工順利，投產后獲得高產工業(yè)油流。體系應用效果表現在以下幾方面。①強抑制、剪切稀釋性好，該井地層存在多套壓力體系且存在鹽膏層。現場返出鉆屑完整，取樣鉆井液回收率為75.6%，最高鉆井液密度為2.10 g/cm3，鉆井液流動性良好。三開儲層段井眼規(guī)則， 平均井徑為 159.88 mm， 平均井徑擴大率4.9%， 較好的控制了泥巖段剝落、坍塌問題。②潤滑性、攜砂能力強，鉆井液摩阻系數小于0.07， 定向及起下鉆均無阻卡現象。③封堵性強， 采用BZ-DFT復配其他復合堵漏劑， 提高地層承壓能力， 解決了多壓力體系安全鉆進問題， 解決了“窄密度窗口”預防漏失技術難題， 封堵效果明顯。④保護儲層效果好， 體系所用材料均為酸溶性材料， 在目的層段投產獲得工業(yè)油流， 用直徑為3 mm 的油嘴放噴， 日產原油 40.06 t/d。

儲層井段分段鉆井液性能見表7。

表7 儲層井段分段鉆井液性能

7 結論

1.BH-WEI鉆井液體系為環(huán)保友好型體系，鉆井液配制方便，維護簡單，效率高，減少了現場勞動強度，鉆井液實現零排放，有利于環(huán)境保護。

2.采用（1%～2%）BZ-DFT、（1%～2%）BZ-DSA與BZ-FPA復配進行隨鉆封堵，提高了地層承壓能力，解決了多套壓力體系安全鉆進難題， 封堵效果明顯。

3.小井眼水平井鉆進，應提前控制鉆井液良好的流變性能，降低高溫高壓濾失量，提高復合鹽含量，提高體系潤滑性與強抑制性。

4. 采取小井眼鉆井技術是減少鉆井液用量實現控制鉆井綜合成本的有效途徑。