元坝超深水平井钻井液技术
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摘 要： 川东北元坝构造是国内少见的三高地区，存在储层埋藏深、易漏、井温高、井眼净化难度大、易发生阻卡等复杂情况。通过室内研究，优选出针对超深水平井钻进的金属离子聚磺混油钻井液体系，该体系具有良好的抗高温稳定性、流变性能、性能、抗污染性能，在现场使用中较好的解决了元坝构造超深水平井施工的技术难题。
关键词：元坝构造 超深井 水平井 井眼净化 防卡
元坝构造位于四川盆地东北部的巴中、南充及广元地区，地层产状平缓，构造变形弱，储层整体埋藏较深。区域构造位置位于南秦岭米仓山推覆构造带南缘、大巴山弧形冲断构造带的西南侧。元坝构造主要以海相长兴组储层为主要目的层，埋藏井深平均在7000m左右。根据前期对元坝地区长兴组储层敏感性结果表明，长兴组储层具无水敏、弱碱性、强应力敏特征，并且长兴组为常压地层，压力系数1.01～1.17。
一、钻井液处理剂优选
1.抗高温保护剂优选
[基浆]：4%膨润土+0.3%增粘剂+4～6%抗盐钙降滤失剂+1～2%稀释剂+1～3%井壁封固剂+1%流型调节剂+0.1～0.3%乳化剂+0.5～0.8%pH调节剂
对3种抗高温处理剂（分别为A1、A2、A3）进行实验评价。
备注：钻井液密度为1.30g/cm3，老化条件170℃×16h，测试温度70℃。
从表中的数据可知，A2与金属离子聚磺体系配伍性较好，在高温条件下，钻井液的流变性能和失水造壁性更优良。
2.剂的优选
元坝地区深井水平段钻井施工进入造斜段和水平井段之后，为了防止起下钻、下套管、电测等施工出现卡钻、电测遇阻等复杂工程事故，需要混入一种或多种剂，达到水平井钻进、起下钻、下套管、电测等施工的要求。在基浆中加入不同种类剂对钻井液进行性评价，老化条件170℃×16h。
备注：钻井液密度1.30g/cm3，测试温度70℃。
通过对不用类型相同加量的剂进行分别评价，B1和B2引入体系后对基浆流变性能无较大影响，但实际施工中考虑到井下条件，需要加入多种剂复配使用，达到水平井钻进、起下钻、电测、下套管等施工要求。下表中数据为多种剂复配使用后的优化实验。
备注：钻井液密度1.30g/cm3，测试温度70℃，老化条件170℃×16h。
可以看出，减磨剂配合使用B1、B2、极压剂，可以使钻井液具有很好的性能，Ep降低至0.16，Kf降低至0.09，满足元坝水平井钻井工程的需要。
经过处理剂的优选，形成了适用于水平段施工的钻井液体系：金属离子聚磺混油钻井液体系，具体配方如下。
4%膨润土+0.3%增粘剂+4～6%抗盐钙降滤失剂+1～2%稀释剂+1～3%井壁封固剂+1%流型调节剂+0.1～0.3%乳化剂+0.5～0.8%pH调节剂+0.2%A2+0.5%A3+2%减磨剂+5%B1+3%B2+1%极压剂
二、现场应用及效果
1.水平段的井眼净化
元坝121H井五开井段（6914～7786m）排量控制在17～19L；钻进期间共进行短程起下钻8次，全程起下钻7次，有效的破坏了岩屑床，同时结合注低粘切清扫浆3次清洗井底，携带出滞留在井壁上的岩屑，降低钻井液中岩屑的浓度。
2.防卡
元坝121H井水平段采用的滑动定向在实钻过程起下钻摩阻最高仅12吨，钻进期间扭矩均处于7～12KN.m；元坝272H井水平段采用滑动、复合常规定向钻井，在造斜率高达42°/100m、储层相对较薄、横向高差起伏变化大、水平段三次增斜、二次降斜的情况下，完成元坝工区内第一口超深台阶式水平井，同时创下了水平段最长记录。钻进期间扭矩12～16KN.m，起下钻摩阻24吨。
三、结论与认识
1.元坝构造的超深井施工属于世界级难题，特别是防卡的要求更加苛刻，通过对剂的优选与组合、钻井液流变性能的控制、井眼净化、工程措施的配合等方面需要全面考虑，确实优选出适合于川东北超深水平井钻井液技术服务配套技术。
2.金属离子聚磺混油钻井液体系抗温超过170℃、可控密度1.30～2.40g/cm3；复合使用多种高效剂，实钻钻井液粘附系数Kf45′控制在0.1以内，粘滞系数控制≤0.05以内；元坝121H井钻进期间扭矩均处于7～12KN.m。
参考文献
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[3] 涂茂川，王希勇，等.元坝地区超深含硫气井安全快速钻井技术难点及对策.天然气工业,2009，29(7)：1-4.
作者简介：张勇，男，1983年生，助理工程师，毕业于西南石油大学应用化学专业，现主要从事钻井液技术研究工作。