水平井钻井液技术

水平井钻井液技术

水平井钻井液技术

水平井技术是当代油气资源勘探开发的重点技术之一•从80十九 世纪末期开始，为了勘探提高钻探开发综合经济效益，全世界各油公 司掀起了水平井的热潮，在生产中所取得了重大经济效益，断定了水 平井“少井高产”的突出优点，取得了减少油田勘查勘探开发费用， 加快资金回收，少占土地减少和环境污染等一系列经济效益和社会效 益。

由于水平井催化裂化在钻井过程中井转角从0。~90。变化，因而 水平井与直井钻井工艺有较大的差别，为了确保水平井的钻成井保护 好油气层，对水平井的钻井液完井液提出了特殊要求，必须解决井眼 净化、井壁稳定、摩阻控制、防漏堵漏和保护储层堵漏等症结。

一、井眼净化

井眼净化是水平井钻井工程的一个主要组成部分，井眼雾化不好 会导致摩阻和扭矩增加、卡钻；下能影响下套管和固井作业正常进行。

（一）影响井眼净化的因素

1、 井斜角：环空岩屑或临界流速随井斜角的增加而变大，而清洁 率则随之下降

2、 环空返速：其大小直接影响环空岩屑的运移方式、状态和环空 岩屑浓度。提高环的空运速：

环空岩屑浓度降低，井眼减低净化状况得以改善；岩屑侵蚀床厚 度降低或被破坏，井眼下侧不形成明显的岩屑床。

3、 环空流型：完全一致态的携屑效果基本相同。通过调整钻井液 流变性能，改变层流速度剖面的平板

程度来取代紊流，使钻井液在环

空处于平板型层流，从而达到改善井眼净化旌善线的目的；55° ~90。 紊流比层流携屑效果好

4、钻井液密度：钻井液电阻率的提高，这有利于钻屑的携带5、 钻柱尺寸：当井身结构中己确定，随着钻杆尺寸柱塞的增大环空返速 增加，有利于携屑

6、 转速：钻柱的旋转，对沉积的岩床起搅动指导作用，有利于床 而岩屑的离去；转动钻柱可以钻

柱的偏心效应，从而改善井眼净 化；提高转速可防止钻井液在井壁周围形成不流动，从而不断提高井 眼净化；钻柱除了自转外，还围绕井眼周界作圆周运动，因而利于岩 屑的携带

7、 钻柱的偏心度：随着井斜角的增大，钻校的偏心度对环空岩屑 的影响较大；环空岩屑浓度随钻柱偏

心度的增大而增大8、钻井速度和 岩屑尺寸：当钻速过高时，会造成环空钻屑浓度过大，岩屑床内径增 加；岩屑尺寸大小亦会对井眼净化效果带来影响（二）技术措施

水平井的井眼清洗在现场经常采用机械清洗和水力清洗相结合的 措施来解决，实现水平井净化的技术措施可归纳为以下几个方面：

1、增强环空返速；2、选用合理流型与钻井液流变参数；3、改变 下部钻具组合4、适当增加钻井液密度；5、转动钻具或上下大范围活 动；6、使用钻杆扶正器；7、压制钻进速度；8、采改采高转速金刚石 钻头；9、倒划眼二、井壁稳定

井壁稳定是钻井工程中最常见的井下复杂情况之一。酿成井壁不 稳定的原因可归纳为力学因素与物理化学因素，但最终均归结为井壁 岩石所受的应力超过其自身强度风速造成岩石发生捏切破坏，井眼钻 开前，地下岩石在上覆地层压力、水平地应力及地层孔隙压力的作用 下，继续保持应力平衡状态，井眼被钻开后，井筒内的钻井液柱压力 取代了所钻岩石对井壁的支撐，惹起引起井壁邻近的应力重新分布， 当井筒的液柱压力小于地层坍塌压力时，井壁周围的岩石所受的远远 超过应力就会己经超过岩石木身的强度，造成井壁四周岩石摧毁发生 剪切破坏。钻水平井时稳定井壁的技术措施

1、 选用合理的钻井液密度：下陷密度必须大于地层钻井液压力而 低于地层破裂压力

2、 优化井身剖面模块化：优选所钻井的方位，尽量选用较小曲率 半径的井身

3、 依据地层组构特性优选钻井液类型与配方：地层的组构特性； 钻井液的抑制性和封堵性；

4、 确知合理的环空返速，减少对井壁的冲蚀三、摩阻控制

钻具在重力的指导作用下，钻具与井壁的接触而积比直井大幅度 墙垣增加，因而起下钻具的摩擦阻力和旋转钻具的扭矩与直井相比就 会大幅度增加，其值随井变小斜角的增大而增加；随方位角的变化而 增大，因而水平井钻井过程中的卡钻可能性比直井大得多。钻进水平 井控制摩阻的技术措施1、优化水平井井身结构和井身剖面设计：进行 各种井身结构和井身的摩阻计算，既要考虑降低摩阻与扭矩，又要主 要考虑尽可能短的拐弯井段

2、 优选钻具结构：在大斜度或湿法水平井段应将常规钻柱总成换 成倒置总成

3、 优选钻井液类型聚四氟乙烯与配方：降低石蜡的滤失量、润滑 系数与泥饼摩擦系数，改善泥饼质量

4、 改善井眼净化经济状况：丰泓环空返速、流型、钻井液流变性 能，提高井眼纠偏效果，尽可能地降

低环空钻屑浓度与钻屑床的厚度 四、防漏堵漏

井漏是钻井工程的井下复杂情况之一，但在水平井钻井过程中井 漏更容易发生，而且防漏堵漏比直井难度更大，特别是水平井段为油 气层时，既要堵住漏失，确保水平井顺利完井，又油气田不能对油气 第二层产生损害，因而必须寻求有效的防漏堵漏措施。（一）原因分 析

水平井井漏发生的原因除与直井引起凿井漏基本一致的起因之外, 还由于钻水平井作用于相向垂深地层的压差较直井大，造成钻水平井 比钻直井井漏更容易发生，其原因：

1、 水平段压耗非常大，在水平井的尾部井漏的危险性最大2、水 平井井眼净化难度大点，严重时还会

出现因堵井眼而造成开泵时蹩漏 地层

3、取用粘度的钻井液，更易产生较大流阻，使压差增大；在下钻 过程中，形成更大的激动压力，增大了对地层的压差（二）技术措施1、 斜井段和水平井段上井壁的封堵：

2、 增加堵漏材料的加量来提高堵漏材料通过井眼上侧的机会3、 提高堵漏浆液的粘度和动切力，增强

运载堵漏材料的能力4、降低堵漏 浆液的顶替流速，流速宜降到可避免井漏进一步加剧的程度五、保护 储层

（一）水平井油气损害层损害的特殊性：1、钻井液与油气聚四氟 乙烯层的接触表而积较大2、油气层浸泡时间较长3、钻进矿产层时的 压差较高4、一旦损害，难以恢复（二）技术措施

1、优选完井方式：完井方式直接影响对油气目的损害程度，因而 进行水平井设计时应依据储层特性确定完井方式。2、优选含水量钻井 方式和钻井液密度

压差是造成油气层损害的主要因素之一。通常油气层敏感度的损 害程度随压差增大而增加：负压差可以减少

钻井液对油气层的损害， 但过高的负压差也会引起油气层出砂、有机垢的形成、裂缝闭合，反 而会对油气层带来损害，水平井段钻进过程中会，必须依据来特性和 孔隙压力储层优选钻井方式和钻井液密度。3、使用油层保护剂

打开油气层前50米，加入油保陶瓷材料，有的放矢能有效防止泥 质颗粒膨胀、加速形成桥堵屏蔽环，有效的保护了油气层。

钻进大斜度和水平井段过程中，钻井液必须解决需要井眼净化、 井壁稳定、摩阻控制、防漏堵漏卡首进和保护储层等技术难题，然而 钻进不同储层时，上述几大重重困难有的是共存共生的，有的所表现 的严重程度不完全相同，因此钻进水平井时确定钻井液类型必须遵循 下述原则：

1、地层矿物组分、理化性能、井温及潜在的各种井下情况非常复 杂情况；2、地层压力线型（孔隙压力、破裂压力、地应力、坍塌压力）;

3、储层的组构表现形式特征和各种敏感性；4、井身结构和完井方式;

5、钻井参数；6、经济的合理性；7、环保

由于水平井工艺的特殊性，决定了其钻井液性能的堰顶清洁井眼、 防塌防漏、润滑、固控等方面提出了更高的强烈要求。随着实施水平 井的逐渐激增，生产经验和教训FI趋丰富；随着钻井液处理剂的不断 发展壮大发展，钻井液技术不断得到提高，下步其他工作中我们还要 继续学习新技术、引进新方法才能使水平井钻井液水平得到更大的技 术水平提高。

扩展阅读：水平井钻井工艺技术

水平井钻井工艺技术

水平井钻井工艺技术在促进我国石油工业的发展有着重要的作用。 本文从水平井钻井工艺技术概述出发，在现有的水平井钻井工艺技术 现状的基础上，提出了水平井钻井工艺技术的应对。该研究对优化我 国水平井钻井工艺技术有一定的调节作用参考作用。

【关键词】水平井钻井粉末冶金应用应用

钻井水平井钻井的工艺技术从我国六十年代八十年始得以广 泛的发展，该工艺技术作为综合性的配套钻井技术，在包括水平井油 藏工程与优化设计技术在内的等一系列关键技术环节中得以广泛的应 用。正因为其自身在促进石油工业发展中所具有的重要性，因而本文 探讨水平井钻井工艺技术的应用进行深入的指由。1钻探水平井钻井工 艺技术概述

水平井作为定向井的特殊形式之一，指的是井眼的最大井斜角维 持在九十度左右，同时在目的层中延伸一定长度的水平四段段。而水 平井钻井工艺技术是常规定向井钻井工艺技术的扩展［1］。水平井在设 计时通常要关

注到油气藏描述和精细地质设计、水平井完井方法的确 定、水平井靶区参数的设计以及水平井井身的剖面设计。应用这就决 定了水平井钻井工艺技术在运用中主要的关注点是着陆控制和水平段 控制。水平井钻钻井工业木身包括了、计算机与信息工程以及油气藏 工程等多类先进的科学技术，同时其本身的主要作用是提高油气产量 或者油气采收率，因而能够给油气田本身带来较多的。正因为如此， 水平井钻井工艺技术对石油工艺技术的发展重要的作用。伴随着水平 井的仪器以及配套钻井工艺技术工具不断发展，我国现有的水平井钻 工艺技术的应用己经建立出成套了一整套的综合配套技术，同时作为 常规的钻井技术应用在所有类别核心技术的油气藏中，正因为如此有 必要不断的优化水平井钻井工艺技术的应用效果。

2水平井钻井工艺技术应用现状

从现有的水平井钻工艺技术的应用情况来看，钻井的水平井国内 工艺技术在我国气田的生产方而起着不可低估的作用，但是在钻井提 速方而还半导体技术存在一定的技术问题。这与我国油田地质情况较 为复杂的实际情况有着的联系，一些油田存在这地层研磨性强、水平 段长以及井壁易分散情形垮塌等情况，金矿油田的开采难度总的来说 较大，进而拖累影响了油田水平井钻井所具有的速度［2］。同时我国国 内的水平井钻井工艺技术本身存在着工艺技术配套性不强，缺乏专业 的技术人员与专业的施工队伍，同时在设备配套等还存在着性能差与 不稳定方而方而的问题；工具与仪器本身还存在着不配套的现状，实 用性也并不稳定。造成我国水平井钻井工艺技术应用现状存在问题的 主要我国是原因虽然在水平井采油工艺技术的设计以及井眼轨道控制 等诸多方而井眼有一定的进步，但是在水平井下部钻具组合受力分析 以及水平井采油等方而所作的研究还存在一定的不足，全面因而无法 适应我国油田大规模应用的消费，进而影响了水平井的应用水平井功 效［3］。除此以外，由于各个油田的实际情况不同，进而在确定

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