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摘 要通过对水平井施工过程中易出现的钻井复杂进行分析，总结各复杂相应的泥浆处理方法和措施，研究各次开相应的泥浆配套技术，为今后水平井优快钻井提供保障。
关键词水平井；钻井液；固井；储层保护
中图分类号TE文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)091-0203-02
1老君庙浅层水平井泥浆技术难点
老君庙油田纵向上分布有K、L、M三个主力油层，地层压力分布的不均衡，使一个井筒剖面上存在上下油层压力低、中间油层压力高的异常压力体系。钻井过程中极易发生上下两头漏、中间喷、易缩径、易垮塌等问题，给钻井施工中泥浆处理和维护造成了很大难度。主要表现在以下几方面：
1）上部井段为玉门组、疏勒河组胶结疏松的灰色砾石层和砂砾岩层，渗漏和裂缝性漏失同时存在，如何处理上部井漏是表层泥浆处理的关键。
2）K油层正常情况下能够承受1.4g/cm3~1.6g/cm3的泥浆密度，在实际钻井中，需采用2.0g/cm3以上的高密度泥浆来克服BC层底部缩径，从而导致K层的承压能力进一步降低，漏失机率增大。泥浆处理上需要确定准确的合适的泥浆密度，既要平衡BC层底部地层压力，又要降低K油层漏失风险。
3）BC层为暗棕红色泥岩，水敏性极高，水浸产生严重水化膨胀，钻井过程中应力集中、易缩径。该段需要高密度、低失水、强抑制性的钻井液体系。
4）由于BC层底部缩径、L层压力高易井喷，相对应的高密度钻井液固相含量高，钻井液粘度、初终切力等性能难以控制，需要保证泥浆较好的润滑性和流变性以减少井下复杂情况的发生。
5）高密度、高固相钻井液，进一步加大水平井钻具摩阻，极易钻具刺坏或卡钻事故，泥浆处理上要尽可能减少有害固相的含量，这给地面固控配套处理设施提出了更高的要求。
1.1开钻井液技术
针对老君庙浅部地层岩性疏松、井壁吸水膨胀、浅部易发生井漏等特点，一开（50M-15M）井段主要采用高坂土防漏钻井液，钻井液配方：5%-8%膨润土+4%Na2CO3（土量）+0.2%NaOH+0.5%~0.8%单向压力封闭剂，控制好钻井液粘度70s-90s，初终切4Pa-10Pa。
在正常钻进时，维护处理好泥浆，调整好泥浆的流变性，尽量采用胶液维护处理，若粘度较低时，采用加预水化坂土，提高粘切，确保钻井施工顺利进行。一开钻完下表层套管前，充分循环清洁井筒，粘度降至48s，为下套管和固井工作做好准备，也为二开泥浆体系转化创造
条件。
对于易发生漏失的区域，钻开漏失层前，先提高钻井液粘度，并加入单向封闭剂等小颗粒堵漏材料，以达到防漏和先期堵漏效果。现场采用8%-10%的膨润土浆中加入1%-1.5%单封和5%的石灰石粉，钻进中加入膨润土、烧碱、纯碱，保证密度在1.1g/cm3以内，粘度80s-120s、失水在10ml以上，膨润土含量大于80g/L。现场备用一定数量的桥接堵漏
材料。
1.2二开钻井液技术
二开（150M-630M）井段，针对老君庙油田上部地层易造浆分散，采用抑制性强的聚合物钻井液体系。配浆前将循环池清理干净，保持钻井液的低固相。二开配方为4%膨润土+5%Na2CO3+0.1%NaOH+（0.3-0.5）%K-PAM+（1-1.5）%NH4-HPAN。
1）直井段：地层主要以棕红色泥岩夹棕红色、厚层暗棕红色泥岩、棕黄色粉细砂岩为主。钻井液技术方面，主要加强钻井液的包被抑制性能，防止上部地层垮塌和造浆，确保井眼稳定；严格控制低坂土含量，以利于调整钻井液性能，防止劣质土分散；控制API滤失量
＜8.0ml，增强井壁的稳定性。以2.5%NH4-PAN+0.3-0.5%K-PAM胶液维护处理，保证快速钻进。
二开前使用原膨润土钻井液钻完水泥塞后，排掉部分受水泥污染的钻井液，加Na2CO3处理完受侵钻井液后，补充基浆并转换钻井液为聚合物体系，采用4%-6%的膨润土浆中加入0.2%-0.3%KPAM、0.2%-0.4%NaPAＭ和0.5%的润滑剂，钻进中坚持细水长流的方式，逐步加入KPAM、NaPAN和润滑剂，使钻井液的密度稳步提高到1.4g/cm3
以内，粘度40s、失水小于7ml，动切力10Pa，初切2Pa-6Pa、终切
4Pa-12Pa，摩阻系数小于0.2，为二开造斜段提供保障。
2）造斜井段：地层仍然以棕红色泥岩棕黄色粉细砂岩为主。钻井液性能主要以提高钻井液包被抑制性能为主，加强流变性能的控制，提高钻井液井眼净化能力，防止岩屑床的形成。在钻井液技术方面主要增大包被剂和铵盐加量，确保造斜前钻井液具有很强的抑制性；造斜开始前，降低API滤失量≤5.0ml；在润滑防卡方面，主要以硅油极压润滑剂和阳离子乳化沥青极压润滑防塌剂为主，在井斜30°左右增大硅油极压润滑剂用量，降低泥饼摩阻系数0.20以下；随井斜角的不断增大，不断补充硅油极压润滑剂和阳离子乳化沥青极压润滑防塌剂，确保钻井液具有很强的润滑防卡性能，并能充分携带、悬浮岩屑，清洗井眼，增强钻井液润滑性能，保证井下畅通和井眼规则。
钻至造斜点起钻前使用离心机进一步降低膨润土含量小于50g/L，固相含量小于10 %，并根据邻井资料在钻进中逐步提高钻井液密度，解决好流变性与粘度、失水之间的矛盾，同时加入润滑剂，使润滑剂的含量提高到3 %-5 %。
3）增斜井段：地层以暗棕红色泥岩为主，夹薄层粉砂岩、粉砂质泥岩。由于增斜井段井眼轨迹曲率大，井壁稳定和井眼畅通问题非常突出；部分井段为膏质泥岩，含钙量高，钙离子污染较为严重。该井段钻井液性能控制的重点在于：加强流变性能调控，增强钻井液井眼净化能力，防止岩屑床的形成，同时逐步增加硅油极压润滑剂加量，降低泥饼的摩阻系数＜0.2，提高钻井液润滑防卡能力；控制钻井液的pH值为9-10，增强钻井液抗污染能力；以SMP及SPNH、等保持钻井液API滤失量＜5.0ml；加大硅油极压润滑剂和阳离子乳化沥青极压润滑防塌剂的用量，增强钻井液的润滑防塌性能，提高井眼的稳定性；加强固相控制，确保井下安全。
进入BC层，需要提高钻井液密度来平衡地层压力。因此，必须优选超高密度钻井液才能安全穿越此地层。超高密度钻井液要着重解决好密度与流变性、粘切、失水之间的矛盾，主要用FCLS做为稀释剂，防止形成虚泥饼，SPNH、SMP抗钙降失水。密度达到2.43g/cm3，粘度不能超过120s，失水小于7ml。并且具有良好的流动性，保证正常钻井。并逐步加入硅油极压润滑剂和阳离子乳化沥青极压润滑防塌剂，使含量提高到3%-5%。
4）水平井段（430M-830M）：由于老君庙油田已开采多年，地层注水频繁，地层压力紊乱，水平段是在油层穿行，钻进此地层，常常会遇井喷或井漏，确定一个合适的密度，就显得尤为重要，密度、井壁稳定和岩屑携带成为水平段钻进技术难点。
该井段的技术重点在于：进一步优化流变参数，提高动塑比，增强钻井液净化井眼的能力，防止岩屑床的形成，进入水平井段，补充抑制性材料强包被剂，使钻井液具有更强的抑制性和良好的携砂性能；补充硅油极压润滑剂和阳离子乳化沥青极压润滑防塌剂，降低泥饼摩阻系数＜0.18，使钻井液的润滑性完全符合水平井段安全施工；补充SPNH和铵盐等，控制钻井液API滤失量在＜5.0ml，加入0.5%-1%的单向压力封闭剂以防漏。提高地层承压能力，确保井壁稳定和安全钻进，提高泥饼质量，保护储气层。
各种处理剂的含量，在进入油层前必须达到配方要求，着陆前50m使用离心机降低固相含量和膨润土含量，同时由于水平井段砂层胶结疏松，容易发生漏失，因而进入水平段起下钻、短起下钻或下套管时，先用小排量开泵再逐步增大排量，控制起下钻和下套管速度，避免压力激动，钻井液的粘切不宜过高，一般粘度不超过50s，终切不大于9Pa。
完钻前提前对钻井液进行处理，适当降低钻井液的粘度和切力，完钻后大排量循环钻井液，充分清洗井眼。必要时可配制高粘度清扫液10m3-20m3，充分清洗、净化井眼。
充分使用固控设备降低有害固相的含量，定期大排量循环钻井液清洗井眼、按要求进行短拉起下钻，破坏钻井过程中形成的岩屑床、修整井壁等均是不可缺少的技术辅助措施。
下套管前循环处理钻井液，降低粘度和切力，加入1.5%-2%的塑料润滑小球注入水平段及斜井段，保证下套管作业安全顺利进行。
2现场应用及认识
1）经室内试验和评价证明，超高密度钻井液流变性、沉降稳定性及其它性能良好。配制及维护处理简易，该研究可以给超高密度钻井液在现场的应用提供指导和经验。
2）聚合物超高密度钻井液体系为老君庙油田浅层定向、水平井钻井提供了有力的保障。目前，可完全满足不同钻井液密度下老君庙油田水平井、定向井及各种井身结构井的钻井要求。
3）聚合物超高密度钻井液体系完全能解决老君庙油田BC层水化膨胀缩径这一钻井瓶颈。
4）聚合物超高密度钻井液体系成本低，维护处理方便易行，能有效降低遇阻、倒划眼、卡钻等事故复杂率。
5）现场固控设备还不能高效运行，有待于进一步加强维修和保养。
参考文献
[1]周金葵.钻井液工艺技术[M].石油工业出版社,2009,2.
[2]王效祥.钻井液工艺原理[M].石油工业出版社,1991,5.
[3]王玉泉,等.华北油田浅层气井钻井液技术[J].钻井液与完井液,2008,4.
[4]时江涛,等.河南油田直井钻机钻浅层水平井钻井技术[J].钻采工艺,2010,2.
[5]秦红祥.TK430K水平井钻井技术[J].石油钻采工艺,2009,2.
作者简介
张倍强，男，籍贯：甘肃酒泉，学历：大学本科，职称：助理工程师，研究方向：石油工程，从事浅层水平井钻井工作。
关键词水平井；钻井液；固井；储层保护
中图分类号TE文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)091-0203-02
1老君庙浅层水平井泥浆技术难点
老君庙油田纵向上分布有K、L、M三个主力油层，地层压力分布的不均衡，使一个井筒剖面上存在上下油层压力低、中间油层压力高的异常压力体系。钻井过程中极易发生上下两头漏、中间喷、易缩径、易垮塌等问题，给钻井施工中泥浆处理和维护造成了很大难度。主要表现在以下几方面：
1）上部井段为玉门组、疏勒河组胶结疏松的灰色砾石层和砂砾岩层，渗漏和裂缝性漏失同时存在，如何处理上部井漏是表层泥浆处理的关键。
2）K油层正常情况下能够承受1.4g/cm3~1.6g/cm3的泥浆密度，在实际钻井中，需采用2.0g/cm3以上的高密度泥浆来克服BC层底部缩径，从而导致K层的承压能力进一步降低，漏失机率增大。泥浆处理上需要确定准确的合适的泥浆密度，既要平衡BC层底部地层压力，又要降低K油层漏失风险。
3）BC层为暗棕红色泥岩，水敏性极高，水浸产生严重水化膨胀，钻井过程中应力集中、易缩径。该段需要高密度、低失水、强抑制性的钻井液体系。
4）由于BC层底部缩径、L层压力高易井喷，相对应的高密度钻井液固相含量高，钻井液粘度、初终切力等性能难以控制，需要保证泥浆较好的润滑性和流变性以减少井下复杂情况的发生。
5）高密度、高固相钻井液，进一步加大水平井钻具摩阻，极易钻具刺坏或卡钻事故，泥浆处理上要尽可能减少有害固相的含量，这给地面固控配套处理设施提出了更高的要求。
1.1开钻井液技术
针对老君庙浅部地层岩性疏松、井壁吸水膨胀、浅部易发生井漏等特点，一开（50M-15M）井段主要采用高坂土防漏钻井液，钻井液配方：5%-8%膨润土+4%Na2CO3（土量）+0.2%NaOH+0.5%~0.8%单向压力封闭剂，控制好钻井液粘度70s-90s，初终切4Pa-10Pa。
在正常钻进时，维护处理好泥浆，调整好泥浆的流变性，尽量采用胶液维护处理，若粘度较低时，采用加预水化坂土，提高粘切，确保钻井施工顺利进行。一开钻完下表层套管前，充分循环清洁井筒，粘度降至48s，为下套管和固井工作做好准备，也为二开泥浆体系转化创造
条件。
对于易发生漏失的区域，钻开漏失层前，先提高钻井液粘度，并加入单向封闭剂等小颗粒堵漏材料，以达到防漏和先期堵漏效果。现场采用8%-10%的膨润土浆中加入1%-1.5%单封和5%的石灰石粉，钻进中加入膨润土、烧碱、纯碱，保证密度在1.1g/cm3以内，粘度80s-120s、失水在10ml以上，膨润土含量大于80g/L。现场备用一定数量的桥接堵漏
材料。
1.2二开钻井液技术
二开（150M-630M）井段，针对老君庙油田上部地层易造浆分散，采用抑制性强的聚合物钻井液体系。配浆前将循环池清理干净，保持钻井液的低固相。二开配方为4%膨润土+5%Na2CO3+0.1%NaOH+（0.3-0.5）%K-PAM+（1-1.5）%NH4-HPAN。
1）直井段：地层主要以棕红色泥岩夹棕红色、厚层暗棕红色泥岩、棕黄色粉细砂岩为主。钻井液技术方面，主要加强钻井液的包被抑制性能，防止上部地层垮塌和造浆，确保井眼稳定；严格控制低坂土含量，以利于调整钻井液性能，防止劣质土分散；控制API滤失量
＜8.0ml，增强井壁的稳定性。以2.5%NH4-PAN+0.3-0.5%K-PAM胶液维护处理，保证快速钻进。
二开前使用原膨润土钻井液钻完水泥塞后，排掉部分受水泥污染的钻井液，加Na2CO3处理完受侵钻井液后，补充基浆并转换钻井液为聚合物体系，采用4%-6%的膨润土浆中加入0.2%-0.3%KPAM、0.2%-0.4%NaPAＭ和0.5%的润滑剂，钻进中坚持细水长流的方式，逐步加入KPAM、NaPAN和润滑剂，使钻井液的密度稳步提高到1.4g/cm3
以内，粘度40s、失水小于7ml，动切力10Pa，初切2Pa-6Pa、终切
4Pa-12Pa，摩阻系数小于0.2，为二开造斜段提供保障。
2）造斜井段：地层仍然以棕红色泥岩棕黄色粉细砂岩为主。钻井液性能主要以提高钻井液包被抑制性能为主，加强流变性能的控制，提高钻井液井眼净化能力，防止岩屑床的形成。在钻井液技术方面主要增大包被剂和铵盐加量，确保造斜前钻井液具有很强的抑制性；造斜开始前，降低API滤失量≤5.0ml；在润滑防卡方面，主要以硅油极压润滑剂和阳离子乳化沥青极压润滑防塌剂为主，在井斜30°左右增大硅油极压润滑剂用量，降低泥饼摩阻系数0.20以下；随井斜角的不断增大，不断补充硅油极压润滑剂和阳离子乳化沥青极压润滑防塌剂，确保钻井液具有很强的润滑防卡性能，并能充分携带、悬浮岩屑，清洗井眼，增强钻井液润滑性能，保证井下畅通和井眼规则。
钻至造斜点起钻前使用离心机进一步降低膨润土含量小于50g/L，固相含量小于10 %，并根据邻井资料在钻进中逐步提高钻井液密度，解决好流变性与粘度、失水之间的矛盾，同时加入润滑剂，使润滑剂的含量提高到3 %-5 %。
3）增斜井段：地层以暗棕红色泥岩为主，夹薄层粉砂岩、粉砂质泥岩。由于增斜井段井眼轨迹曲率大，井壁稳定和井眼畅通问题非常突出；部分井段为膏质泥岩，含钙量高，钙离子污染较为严重。该井段钻井液性能控制的重点在于：加强流变性能调控，增强钻井液井眼净化能力，防止岩屑床的形成，同时逐步增加硅油极压润滑剂加量，降低泥饼的摩阻系数＜0.2，提高钻井液润滑防卡能力；控制钻井液的pH值为9-10，增强钻井液抗污染能力；以SMP及SPNH、等保持钻井液API滤失量＜5.0ml；加大硅油极压润滑剂和阳离子乳化沥青极压润滑防塌剂的用量，增强钻井液的润滑防塌性能，提高井眼的稳定性；加强固相控制，确保井下安全。
进入BC层，需要提高钻井液密度来平衡地层压力。因此，必须优选超高密度钻井液才能安全穿越此地层。超高密度钻井液要着重解决好密度与流变性、粘切、失水之间的矛盾，主要用FCLS做为稀释剂，防止形成虚泥饼，SPNH、SMP抗钙降失水。密度达到2.43g/cm3，粘度不能超过120s，失水小于7ml。并且具有良好的流动性，保证正常钻井。并逐步加入硅油极压润滑剂和阳离子乳化沥青极压润滑防塌剂，使含量提高到3%-5%。
4）水平井段（430M-830M）：由于老君庙油田已开采多年，地层注水频繁，地层压力紊乱，水平段是在油层穿行，钻进此地层，常常会遇井喷或井漏，确定一个合适的密度，就显得尤为重要，密度、井壁稳定和岩屑携带成为水平段钻进技术难点。
该井段的技术重点在于：进一步优化流变参数，提高动塑比，增强钻井液净化井眼的能力，防止岩屑床的形成，进入水平井段，补充抑制性材料强包被剂，使钻井液具有更强的抑制性和良好的携砂性能；补充硅油极压润滑剂和阳离子乳化沥青极压润滑防塌剂，降低泥饼摩阻系数＜0.18，使钻井液的润滑性完全符合水平井段安全施工；补充SPNH和铵盐等，控制钻井液API滤失量在＜5.0ml，加入0.5%-1%的单向压力封闭剂以防漏。提高地层承压能力，确保井壁稳定和安全钻进，提高泥饼质量，保护储气层。
各种处理剂的含量，在进入油层前必须达到配方要求，着陆前50m使用离心机降低固相含量和膨润土含量，同时由于水平井段砂层胶结疏松，容易发生漏失，因而进入水平段起下钻、短起下钻或下套管时，先用小排量开泵再逐步增大排量，控制起下钻和下套管速度，避免压力激动，钻井液的粘切不宜过高，一般粘度不超过50s，终切不大于9Pa。
完钻前提前对钻井液进行处理，适当降低钻井液的粘度和切力，完钻后大排量循环钻井液，充分清洗井眼。必要时可配制高粘度清扫液10m3-20m3，充分清洗、净化井眼。
充分使用固控设备降低有害固相的含量，定期大排量循环钻井液清洗井眼、按要求进行短拉起下钻，破坏钻井过程中形成的岩屑床、修整井壁等均是不可缺少的技术辅助措施。
下套管前循环处理钻井液，降低粘度和切力，加入1.5%-2%的塑料润滑小球注入水平段及斜井段，保证下套管作业安全顺利进行。
2现场应用及认识
1）经室内试验和评价证明，超高密度钻井液流变性、沉降稳定性及其它性能良好。配制及维护处理简易，该研究可以给超高密度钻井液在现场的应用提供指导和经验。
2）聚合物超高密度钻井液体系为老君庙油田浅层定向、水平井钻井提供了有力的保障。目前，可完全满足不同钻井液密度下老君庙油田水平井、定向井及各种井身结构井的钻井要求。
3）聚合物超高密度钻井液体系完全能解决老君庙油田BC层水化膨胀缩径这一钻井瓶颈。
4）聚合物超高密度钻井液体系成本低，维护处理方便易行，能有效降低遇阻、倒划眼、卡钻等事故复杂率。
5）现场固控设备还不能高效运行，有待于进一步加强维修和保养。
参考文献
[1]周金葵.钻井液工艺技术[M].石油工业出版社,2009,2.
[2]王效祥.钻井液工艺原理[M].石油工业出版社,1991,5.
[3]王玉泉,等.华北油田浅层气井钻井液技术[J].钻井液与完井液,2008,4.
[4]时江涛,等.河南油田直井钻机钻浅层水平井钻井技术[J].钻采工艺,2010,2.
[5]秦红祥.TK430K水平井钻井技术[J].石油钻采工艺,2009,2.
作者简介
张倍强，男，籍贯：甘肃酒泉，学历：大学本科，职称：助理工程师，研究方向：石油工程，从事浅层水平井钻井工作。