水平井鉆井液技術

水平井鉆井液技術第一頁，共72頁。概述水平井井眼凈化水平井井壁穩(wěn)定水平井摩阻控制水平井防漏堵漏水平井儲層保護水平井鉆井液第二頁，共72頁。

水平井是指一種井斜角大于或等于86°，并保持這種角度鉆完一定長度水平段的定向井。定義第三頁，共72頁。水平井技術是當代油氣資源勘探開發(fā)的重點技術之一.從80年代末期開始，為了提高勘探開發(fā)綜合經(jīng)濟效益，世界各油公司掀起了水平井的熱潮，在生產中取得了重大經(jīng)濟效益我國在四川打成了磨3井和巴24井之后，針對水平井鉆井技術中工程設計、軌跡控制、水平井鉆井完井液、水平井固井和完井及測井等5項關鍵技術進行攻關，取得了豐碩成果，并成功在各油田推廣應用證實了水平井“少井高產”的突出優(yōu)點，取得了減少油田勘探開發(fā)費用，縮短油出建設時間，加快資金回收，少占土地和減少環(huán)境污染等一系列經(jīng)濟效益和社會效益第四頁，共72頁。1863年，瑞士工程師首先提出鉆水平井的建議；

1870年，俄國工程師在勃良斯克市鉆成井斜角達60°的井；瑞典和美國研制出測量井眼空間位置的儀器，1888年俄國也設計出了測斜儀器；

1929年，美國加利福尼亞州鉆成了幾米長的水平分支井；

30年代，美國開始用撓性鉆具組合在垂直井內鉆曲率半徑小的水平分支井眼；

1954年蘇聯(lián)鉆成第一口水平井；

1964年一1965年我國鉆成兩口水平井，磨-3井、巴-24井；自從80年代以來，隨著先進的測量儀器、長壽命馬達和新型PDC鉆頭等技術的發(fā)展，水平井鉆井大規(guī)模高速度的發(fā)展起來。水平井鉆井技術發(fā)展概況第五頁，共72頁。水平井鉆井技術發(fā)展概況

“八五”期間進行水平井鉆井研究試驗，形成了配套技術。經(jīng)過“八五”攻關、“九五”攻關與推廣，形成成熟技術，可以完成多種類型的水平井鉆井設計與施工技術。“十五”以后，水平井鉆井技術得到了進一步發(fā)展，重點突出了深層水平井、薄油層水平井、大位移水平井、分支水平井、側鉆小井眼水平井等方面的關鍵技術，取得了重大進展。第六頁，共72頁?！笆晃濉币詠恚以簢@東濮油田、普光氣田勘探開發(fā)的需求，大力開展水平井鉆井技術配套應用，形成以東濮老區(qū)薄油層提高采收率、套管開窗側鉆挖掘剩余油、普光氣田超深天然氣安全高效開發(fā)等系列水平井鉆井技術，較好的滿足了油田勘探開發(fā)的需要。中原水平井概況第七頁，共72頁。中原水平井鉆井技術發(fā)展簡況1988年中原油田開始水平井鉆井技術研究1990年完成創(chuàng)多項全國技術指標的第一口水平井--衛(wèi)2-25井1994年完成第一口51/2″套管開窗側鉆井--側明151井1995年研究形成徑向水平井技術1998-2000年每年推廣100口51/2

″套管開窗側鉆井2000年引進第一套無線MWD2001年完成4口水平井2004年完成側鉆小井眼水平井6口，側鉆短半徑水平井2口

第八頁，共72頁。序號井號類型井深(m)垂深(m)最大井斜(°)開窗側鉆井深位移(m)最大造斜率（°/m）水平段長(m)完成年份施工地點1TK318CH-1短半徑側鉆水平井5705.085451.8497.053962731.42132004塔河油田2TK318CH-2短半徑側鉆水平井5793.865444.9895.25399.99337.811.4276.72004塔河油田3豐收3-平181/2″井眼常規(guī)水平井2448.282120.796.21690669.10.38333.482004江蘇油田4周9-5-3CH51/2″套管開窗側鉆水平井2685240088.22320.593000.401502004江漢油田5濮側平13095/8″套管開窗側鉆水平井30682859.59217602850.45702004中原油田6濮側平1651/2″套管開窗側鉆水平井2549.67239387.321072420.6078.112004中原油田7橋69-平181/2″常規(guī)天然氣水平井42483692.4192.13280721.420.42461.732004中原油田8濮1-側平23951/2″套管開窗側鉆水平井26622430.6893.72156254.220.55612004中原油田9濮6-側平6551/2″套管開窗側鉆水平井2856.672751.16762503196.680.46802004中原油田第九頁，共72頁。序號井號類型井深(m)垂深(m)最大井斜(°)開窗或側鉆井深位移(m)最大造斜率（°/m）水平段長(m)施工日期施工地點10濮2-平1

81/2″井眼常規(guī)水平井28802371.5592.72086.02629.220.45389.512004中原油田11文92-平181/2″井眼常規(guī)水平井36803177.794.92844606.20.44376.52003中原油田12云2-平181/2″井眼常規(guī)水平井32002234.12941890.871099.660.41757.612003中原油田13胡5-平181/2″井眼常規(guī)水平井26102096.5993.11755.69646.830.532842003中原油田14濮1-側平23151/2″套管開窗側鉆水平井2600240896.52042265.90.601092005中原油田15濮1-側平19351/2″套管開窗側鉆水平井2788240191.321375000.60158.112005中原油田第十頁，共72頁。1．采用水平井開發(fā)，占地面積小，綜合投入少，資金流動加快，油田整體開發(fā)綜合效益提高2．水平井眼增大了油藏泄油面積，減緩、減小水錐氣錐，大大提高原油采收率。通常水平井單井單產量是直井的4-7倍水平鉆井的意義第十一頁，共72頁。1、開發(fā)低滲透油氣藏增加泄油長度增大傳導率通過水平井穿透低滲透儲層中的天然裂縫，亦可對水平井進行增產處理，可顯著提高油氣采收率2、開發(fā)裂縫性油氣藏3、開發(fā)薄層的油氣藏4、減少氣、水錐進，延長無水開采期5、改善蒸汽驅效率，開發(fā)稠油油藏第十二頁，共72頁。6、提高聚合物驅油效果水平井能大大提高注入能力和區(qū)域掃油效率，尤其對聚合物和活性劑的注入很有效7、改善水驅和注水利用水平井開發(fā)，壓力降不像直井那樣集中在某一點上，而是分散在比較長的瀉油井段上，因而壓力降較小，油水界面的變形也比較小,含水量緩慢增加。8、避免出砂，或者降低出砂幾率出砂量與井眼附近的流體流速成正比。由于水平井的瀉油長度遠遠大于垂直井的瀉油長度，因而水平井井壁附近的流體流速遠遠小于直井井壁附近的流體流速第十三頁，共72頁。水平井的類型及各種類型水平井的特點（1）水平井的類型：根據(jù)水平井曲率半徑的大小分為：長曲率半徑水平井（小曲率水平井）；中曲率半徑水平井（中曲率水平井）；短曲率半徑水平井（大曲率水平井）。造斜率分類造斜率半徑國際長2°－8°/25.4m2865－716m中8°－30°/25.4m716－191m中短30°－60°/25.4m191－95m短60°－200°/25.4m95－28m國內長＜8°/30m286.5m中8°－20°/30m286.5－86m中短20°－70°/30m85－24m短70°－300°/30m24－5.77m第十四頁，共72頁。水平井的分類長半徑水平井造斜率：2°/30m－6°/30m

應用范圍：水平位移較大的水平井鉆具組合：常規(guī)的鉆具組合（彎接頭、彎外殼、多穩(wěn)定器鉆具組合）測量工具：常規(guī)測量工具（單點、多點、有線和無線MWD）水平段長度：取決于可用的工藝技術水平完井：常規(guī)完井技術，完井方式取決于油藏條件第十五頁，共72頁。水平井的分類中半徑水平井造斜率：6°/30m－20°/30m

應用范圍：水平位移較大的水平井鉆具組合：常規(guī)的鉆具組合（彎外殼、導向鉆具組合）測量工具：常規(guī)測量工具（單點、多點、有線和無線MWD）水平段長度：300m－900m

完井：常規(guī)完井技術，完井方式取決于油藏條件第十六頁，共72頁。短半徑水平井造斜率：1°/m－10°/m

應用范圍：水平位移不大的水平井鉆具組合：特殊鉆具組合（鉸接馬達、撓性鉆桿等）測量工具：特殊的測量工具水平段長度：60m－120m

完井：多數(shù)裸眼水平井的分類第十七頁，共72頁。優(yōu)點缺點長半徑水平井1.穿透油層段最長2.使用標準的鉆具及套管3.“狗腿嚴重度”最小4.使用常規(guī)鉆井設備5.可使用多種完井方法6.可采用多種舉升采油工藝7.測井及取芯方便8.井眼及工具尺寸不受限制1.井眼軌道控制段最長2.全井斜深增加最多3.鉆井費用增加4.各種下部鉆具組合較長5.不適合薄油層和淺油層6.轉盤扭矩較大7.套管用量最大8.穿過油層長度與總水平位移比最小中半徑水平井1.進入油層時無效井段較短2.使用的井下工具接近常規(guī)工具3.使用動力鉆具成導向鉆井系統(tǒng)4.離構造控制點較近5.可使用常規(guī)的套購及完井方法6.井下扭矩及阻力較小7.較高及較穩(wěn)定的造斜率8.井眼軌跡控制井段較短9.穿透油層段較長（1000米）10.井眼尺寸不受限制11.可以測井及取芯12.從一口直井可以鉆多口水平分枝井13.可實現(xiàn)有選擇的完井方案1.要求使用MWD測量系統(tǒng)2.要求使用加重鉆桿或抗壓縮鉆桿短半徑水平井l.井眼曲線段最短2.側鉆容易3.能夠準確擊中油層目標4.從一口直井可以鉆多口水平分枝井5.直井段與油層距離最小6.可用于淺油層7.全井斜深最小8.不受地表條件的影響1．非常規(guī)的井下工具2．非常規(guī)的完井方法3．穿透油層段短（120—180米）4．井眼尺寸受到限制5．起下鉆次數(shù)多6．要求使用頂部驅動系或動力水龍頭7．井眼方位控制受到限制8．目前還不能進行電測（2）各種類型水平井的特點第十八頁，共72頁。

由于水平井在鉆井過程中井斜角從0°~90°變化，因而水平井與直井鉆井工藝有較大的差別為了確保水平井的鉆成井保護好油氣層，對水平井的鉆井液完井液提出了特殊要求，必須解決：井眼凈化井壁穩(wěn)定摩阻控制防漏堵漏保護儲層第十九頁，共72頁。

井眼凈化是水平井鉆井工程的一個主要組成部分，井眼凈化不好會導致：摩阻和扭矩增加、卡鉆影響下套管和固井作業(yè)正常進行第二十頁，共72頁。影響井眼凈化的因素井斜角環(huán)空返速環(huán)空流型鉆井液流變性能鉆井液密度鉆柱尺寸轉速鉆柱的偏心度鉆井速度和巖屑尺寸井眼凈化第二十一頁，共72頁。井斜角環(huán)空巖屑濃度或臨界流速隨井斜角的增加而變大，而清潔率則隨之下降環(huán)空返速其大小直接影響環(huán)空巖屑的運移方式、狀態(tài)和環(huán)空巖屑濃度。提高環(huán)空運速：

環(huán)空巖屑濃度降低，井眼凈化狀況得以改善巖屑床厚度降低或被破壞，井眼下側不形成明顯的巖屑床井眼凈化第二十二頁，共72頁。環(huán)空流型<45°：層流比紊流攜屑效果好45°~55°：兩種流態(tài)的攜屑效果基本相同。通過調整鉆井液流變性能，改變層流速度剖面的平板程度來取代紊流，使鉆井液在環(huán)空處于平板型層流，從而達到改善井眼凈化的目的55°~90°：紊流比層流攜屑效果好井眼凈化第二十三頁，共72頁。鉆井液流變性能層流狀態(tài)下，提高鉆井液的動切力和動塑比，有較好的攜巖效果；隨著井斜角增大，動切力的作用減弱，但動塑比對攜巖的影響仍較大，故必須盡可能使用高動塑比鉆井液紊流狀態(tài)下，在整個環(huán)空傾角范圍內，鉆井液的攜巖能力不受其流變性能的影響環(huán)空鉆井液必須保持一定的初切力，但初、終切力之間的差值不宜過大。過高的觸變性，會加劇巖屑床的形成并增加清除的難度井眼凈化動切力YP=0.48(φ300－PV)塑性粘度PV=φ600－φ300動塑比=YP/PV塑性粘度反映了在層流情況下，鉆井液中網(wǎng)架結構的破壞與恢復處于動態(tài)平衡時，懸浮的固相顆粒之間、固相顆粒與液相之間以及連續(xù)液相內部的內摩擦作用的強弱動切力反映了鉆井液在層流情況下，粘土顆粒之間及高分子聚合物分子之間相互作用力的大?。葱纬煽臻g網(wǎng)架結構能力的強弱第二十四頁，共72頁。鉆井液密度鉆井液密度的提高，有利于鉆屑的攜帶鉆柱尺寸當井身結構已確定，隨著鉆桿尺寸的增大環(huán)空返速增加，有利于攜屑井眼凈化第二十五頁，共72頁。轉速鉆柱的旋轉，對沉積的巖床起攪動作用，有利于床面巖屑的離去轉動鉆柱可以限制鉆柱的偏心效應，從而改善井眼凈化提高轉速可防止鉆井液在井壁周圍形成不流動層，從而提高井眼凈化鉆柱除了自轉外，還圍繞井眼周界作圓周運動，因而有利于巖屑的攜帶井眼凈化第二十六頁，共72頁。鉆柱的偏心度隨著井斜角的增大，鉆校的偏心度對環(huán)空巖屑的影響較大環(huán)空巖屑濃度隨鉆柱偏心度的增大而增大鉆井速度和巖屑尺寸當鉆速過高時，會造成環(huán)空鉆屑濃度過大，巖屑床厚度增加巖屑尺寸大小亦會對井眼凈化效果帶來影響井眼凈化第二十七頁，共72頁。

水平井的井眼清洗在現(xiàn)場經(jīng)常采用機械清洗和水力清洗相結合的措施來解決：機械清洗主要是頂部驅動和加強固控水力清洗指采用適當?shù)乃?shù)和鉆井液性能來提高清洗效果井眼凈化第二十八頁，共72頁。實現(xiàn)水平井凈化的技術措施可歸納為以下幾個方面：提高環(huán)空返速選用合理流型與鉆井液流變參數(shù)

改變下部鉆具組合適當增加鉆井液密度轉動鉆具或上下大范圍活動使用鉆桿扶正器泵硬果殼段塞控制鉆進速度采用高轉速金剛石鉆頭倒劃眼帶噴嘴的鉆井工具接頭檢測返出鉆屑量井眼凈化計算機軟件井眼凈化第二十九頁，共72頁。選用合理流型與鉆井液流變參數(shù)

井斜角較小井段(小于45°)，層流能獲得最佳的井眼清洗效果，盡可能提高鉆井液的動切力和動塑比大斜度井段中，使用紊流的清除效果更高：由于紊流只取決于流體的動量特性，而與鉆井液的流變性能無關，因而應使用低粘度鉆井液。鉆井液在環(huán)空無法達到紊流，可通過提高鉆井液動塑比，使其在環(huán)空形成平板型層流來提高巖屑清洗效果；采用高粘度清掃液在此井段只能對液流中巖屑起作用，而對清除巖屑床不起作用，但可通過間斷注入低粘劑，促成局部紊流，來清掃巖屑床。必須保持一定低剪切速率下的鉆井液粘度(3轉和6轉讀數(shù))，以提高懸浮鉆屑能力及防止鉆屑床的形成。嚴格控制初、終切力差值，力求避免鉆井液觸變性過大而帶來的各種不利的影響，避免起下鉆過程產生過高的抽吸和激動壓力井眼凈化第三十頁，共72頁。

井壁穩(wěn)定是鉆井工程中最常見的井下復雜情況之一。發(fā)生井壁不穩(wěn)定的原因可歸納為力學因素與物理化學因素，但最終均歸結為井壁巖石所受的應力超過其自身強度造成巖石發(fā)生剪切破壞第三十一頁，共72頁。井眼鉆開前，地下巖石在上覆地層壓力、水平地應力及地層孔隙壓力的作用下，保持應力平衡狀態(tài)井眼被鉆開后，井筒內的鉆井液柱壓力取代了所鉆巖石對井壁的支撐，引起井壁周圍的應力重新分布當井筒中的液柱壓力小于地層坍塌壓力時，井壁周圍的巖石所受的應力就會超過巖石本身的強度，造成井壁四周巖石發(fā)生剪切破壞

第三十二頁，共72頁。鉆水平井時穩(wěn)定井壁的技術措施選用合理的鉆井液密度鉆井液密度必須大于地層坍塌壓力而低于地層破裂壓力優(yōu)化井身剖面設計優(yōu)選所鉆井的方位盡量選用較小曲率半徑的井身剖面依據(jù)地層組構特性優(yōu)選鉆井液類型與配方地層的組構特性鉆井液的抑制性和封堵性HTPFL與滲透濾失量應更低，泥餅質量更高封堵劑易在下井壁堆積采用強封堵材料確定合理的環(huán)空返速，減少對井壁的沖蝕因而必須優(yōu)選合理的環(huán)空返速，既保證井眼凈化，又不沖蝕井壁第三十三頁，共72頁。

鉆具在重力的作用下，鉆具與井壁的接觸面積比直井大幅度增加，因而起下鉆具的摩擦阻力和旋轉鉆具的扭矩與直井相比就會大幅度增加，其值隨井斜角的增大而增加；隨方位角的變化而增大

因而水平井鉆井過程中的卡鉆可能性比直井大得多

第三十四頁，共72頁。井身剖面鉆柱結構鉆井液潤滑性能鉆井液濾失量和泥餅質量

井眼凈化固控井身結構摩阻控制第三十五頁，共72頁。鉆井液潤滑性能鉆井液的潤滑性能是影響鉆柱的摩阻力和扭矩的主要因素之一。降低鉆柱與套管的摩擦系數(shù)和鉆具與泥餅的摩擦系數(shù)就可以大大降低鉆柱的摩阻力和扭矩鉆井液濾失量和泥餅質量鉆柱的摩阻力和扭矩與鉆柱與井壁的接觸面積有關，如鉆井液固相含量高，HTHPFL大，泥餅厚，則鉆柱在斜井段和水平井段嵌入泥餅越深，接觸面積就愈大，摩阻力增高摩阻控制第三十六頁，共72頁。優(yōu)化水平井井身結構和井身剖面設計進行各種井身結構和井身剖面的摩阻計算，既要考慮降低摩阻與扭矩，又要考慮盡可能短的拐彎井段優(yōu)選鉆具結構在大斜度或水平井段應將常規(guī)鉆柱總成換成倒置總成在套管中的鉆柱應加橡皮護箍，起下鉆具使用頂驅，邊起下鉆具邊轉動鉆具優(yōu)選鉆井液類型與配方降低鉆井液的濾失量、潤滑系數(shù)與泥餅摩擦系數(shù)，改善泥餅質量

改善井眼凈化狀況優(yōu)選環(huán)空返速、流型、鉆井液流變性能，提高井眼凈化效果，盡可能地降低環(huán)空鉆屑濃度與鉆屑床的厚度

摩阻控制第三十七頁，共72頁。摩阻控制第三十八頁，共72頁。

井漏是鉆井工程常見的井下復雜情況之一，但在水平井鉆井過程中井漏更容易發(fā)生，而且防漏堵漏比直井難度更大，特別是水平井段為油氣層時，既要堵住漏失，確保水平井順利完井，又不能對油氣層產生損害，因而必須尋求有效的防漏堵漏措施第三十九頁，共72頁。水平井井漏發(fā)生的原因除與直井引起井漏相同的起因之外，還由于鉆水平井作用于相向垂深地層的壓差較直井大，造成鉆水平井比鉆直井井漏更容易發(fā)生，其原因：水平段壓耗較大，在水平井段的尾部井漏的危險性最大水平井井眼凈化難度大，嚴重時還會出現(xiàn)因堵井眼而造成開泵時蹩漏地層使用高粘度的鉆井液，易產生較大流阻，使壓差增大；在下鉆過程中，形成更大的激動壓力，增大了對地層的壓差防漏堵漏第四十頁，共72頁。水平井在斜井段和大斜度井段循環(huán)過程中所加入的堵漏劑極易被沉積在井眼的下側，無法封堵井眼上側的漏失地層，造成防漏堵漏失敗絕大多數(shù)水平井的水平井段為儲層，故在水平井段鉆進所采用的防漏堵漏技術措施堵住漏層，又不能損害儲層，故增加了難度防漏堵漏第四十一頁，共72頁。斜井段和水平井段上井壁的封堵：增加堵漏材料的加量來提高堵漏材料通過井眼上側的機會提高堵漏漿液的粘度和動切力，增強攜帶堵漏材料的能力降低堵漏漿液的頂替速度，流速宜降到可避免井漏進一步加劇的程度防漏堵漏第四十二頁，共72頁。漏失層為水平井段儲層時：采用欠平衡壓力鉆水平段采用屏蔽暫堵技術采用能酸溶或油溶或水溶的堵漏材料進行防漏堵漏采用水力射流堵塞法采用水力渦流堵塞法優(yōu)選合理的水平井段長度優(yōu)選環(huán)空運速和鉆井液流變參數(shù)防漏堵漏水平段儲層為不易坍塌的裂縫及其發(fā)育的碳酸鹽巖類和巖漿巖類低壓儲層、膠結強度大的枯竭砂巖油氣層時，可采用欠平衡壓力鉆進

暫堵帶既可以防止井漏，又可以阻止鉆井液及其濾液進入儲層，減少了對儲層的損害。完井后可通過射孔來解堵，消除了對儲層的損害

采用不同粒度的油溶性樹脂、鹽粒、超細碳酸鈣、酸溶水泥堵劑等堵劑堵漏

第四十三頁，共72頁。水平井油氣層損害的特殊性：鉆井液與油氣層的接觸面積較大油氣層浸泡時間較長

鉆進油氣層時的壓差較高

一旦損害，難以恢復第四十四頁，共72頁。儲層巖性和類型油氣層巖石物理性質巖石礦物組分與結構流體特性油氣層壓力和溫度原地應力大小及方向敏感性儲層保護第四十五頁，共72頁。優(yōu)選完井方式優(yōu)選鉆井方式和鉆井液密度優(yōu)選鉆井液完井液類型屏蔽暫堵保護油氣層技術可解堵的保護油氣層技術儲層保護第四十六頁，共72頁。優(yōu)選完井方式完井方式直接影響對油氣目的損害程度，因而進行水平井設計時應依據(jù)儲層特性確定完井方式。裸眼完井射孔完井篩管完井礫石充填完井

儲層保護第四十七頁，共72頁。優(yōu)選鉆井方式和鉆井液密度

壓差是造成油氣層損害的主要因素之一。通常油氣層的損害程度隨壓差增大而增加：負壓差可以減少鉆井液對油氣層的損害，但過高的負壓差也會引起油氣層出砂、有機垢的形成、裂縫閉合，反而會對油氣層帶來損害水平井段鉆進過程中，必須依據(jù)儲層特性和孔隙壓力來優(yōu)選鉆井方式和鉆井液密度儲層保護第四十八頁，共72頁。優(yōu)選鉆井液完井液類型儲層保護第四十九頁，共72頁。屏蔽暫堵保護油氣層技術使用于不能采用欠平衡壓力鉆進，并采用射孔完成的水平井儲層保護第五十頁，共72頁?？山舛碌谋Ｗo油氣層技術裸眼或篩管完成的水平井，采用鹽粒完井液、油溶正電膠完井液、可酸溶解堵的完井液及能自動降解的聚合物完井液儲層保護第五十一頁，共72頁。鉆井液類型選擇原則國內外水平井鉆井液中原油田水平井鉆井液第五十二頁，共72頁。

水平井鉆進大斜度和水平井段過程中，鉆井液必須解決井眼凈化、井壁穩(wěn)定、摩阻控制、防漏堵漏和保護儲層等技術難題，然而鉆進不同儲層時，上述5大技術難題有的是共存的，有的所表現(xiàn)的嚴重程度不完全相同水平井鉆井液第五十三頁，共72頁。

鉆進水平井時確定鉆井液類型必須遵循下述原則：地層礦物組分、理化性能、井溫及潛在的各種井下復雜情況地層壓力剖面(孔隙壓力、破裂壓力、地應力、坍塌壓力)儲層的組構特征和各種敏感性井身結構和完井方式鉆井參數(shù)鉆井沒備條件、后勤供應經(jīng)濟的合理性環(huán)保水平井鉆井液第五十四頁，共72頁。水平井鉆井液第五十五頁，共72頁。

國內外用來鉆進大斜度和水平井段的鉆井液有油基鉆井液、水基鉆井液、無土相鉆井液和氣基鉆井液

油基鉆井液

優(yōu)點:對儲層損害程度低，易穩(wěn)定井壁，能有效地抑制泥頁巖水化膨脹，潤滑性能好，性能穩(wěn)定缺點:其成本高，對環(huán)境有污染，嚴重井漏時堵漏難度較大水平井鉆井液第五十六頁，共72頁。水基鉆井液

優(yōu)點:流變性易調整，能滿足相對付鉆井過程中多種因素和多變情況的需求，成本低，對環(huán)境污染程度低、易預防井漏和封堵漏失層缺點:抑制性、潤滑性、保護儲層等方面均不及油基鉆井液水平井鉆井液第五十七頁，共72頁。水基鉆井液正電膠聚合物鉆井液：固液雙重特性，強抑制性，抗鹽污染強，熱穩(wěn)定性好兩性離子聚磺鉆井液：強抑制性、封堵性，穩(wěn)定井壁，對儲層的損害減少陽離子聚合物鉆井液：抑制粘土水化膨脹和穩(wěn)定井壁，流變參數(shù)易調，抗溫、抗鹽、能力強，對油氣層損害程度低

生物聚合物鉆井液：抗剪切能力強，能顯著地提高粘度和動塑比，懸浮和攜帶巖肩能力強水平井鉆井液第五十八頁，共72頁。無土鉆井液

為了減少對儲層的損害，在條件許可情況下，應盡可能采用無土相鉆井液。此類鉆井液的密度可采用加入各種可溶性鹽(如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、甲酸鈉、甲酸鉀等)或油來調節(jié)；其粘度和濾失量可通過加入各種聚合物來實現(xiàn)；為減少對儲層的損害，可采取加入與儲層孔喉直徑相匹配的酸溶、油溶、水溶和其他等暫堵劑

水平井鉆井液第五十九頁，共72頁。無土鉆井液

水包油鉆井液：壓力系數(shù)低于1，易發(fā)生漏失的裂縫性儲層，強水敏砂巖和松散儲層。與油基鉆井液相比，其成本低，對環(huán)境污染小

鹽粉懸浮鉆井液：使用一定顆粒尺寸的特制鹽粒在聚合物溶液中所形成的懸浮液流體體系。保持井眼規(guī)則、穩(wěn)定

顆粒碳酸鈣(或油溶性樹脂)/鉀鹽聚合物鉆井液

甲酸鹽聚合物鉆井液：加入不同種類和加量的甲酸鹽來調節(jié)密度，不需要固體的加重劑；通過加入聚合物來控制流變參數(shù)，不需要膨潤土

水平井鉆井液第六十頁，共72頁。密度：防止發(fā)生井壁失穩(wěn)和漏失，在地層各種應力之間尋求平衡塑性粘度、動切力和靜切力：鉆屑懸浮和井眼凈化濾失量與泥餅：減少儲層傷害，減小摩阻潤滑性：減小摩阻固相控制：減少儲層傷害，減小摩阻，控制含砂量油氣層滲速率恢復值

井壁穩(wěn)定性：提高鉆井液抑制性和封堵性水平井鉆井液第六十一頁，共72頁。

中原油田是個斷塊油氣田，地層巖性復雜、東營組以上地層以泥巖和細粉砂巖為主，膠結性差、造漿嚴重；沙一、沙二、三段地層砂巖發(fā)育，泥頁巖破碎嚴重，斷層面較陡且大部分地層都含有不同程度的鹽膏成分。作為水平井最重要的兩個井段造斜段和水平段正是要鉆遇這些易造漿、易坍塌、易污染的不穩(wěn)定地層水平井鉆井液第六十二頁，共72頁。

具有一般水平井泥漿具有的優(yōu)良的潤滑性、良好的攜砂性，還必須具有強抑制、抗污染、防塌等方面的優(yōu)良特性鉆井液預處理：在造斜段前50米進行預處理。泥漿的搬含控制在40g/cm3,粘度36-40s的范圍開鉆。全井鉆進過程中主要以聚合物降濾失劑、防塌劑維護，增強鉆井液的抑制性、防塌性和抗污染能力，全井鉆井液性能穩(wěn)定、起下鉆順利

水平井鉆井液第六十三頁，共72頁。

摩阻控制：當井斜大于30°后一次性混入原油20方，到井斜為60°前分三次混入原油30方，配合使用OP－10來提高鉆井液的乳化性能。同時嚴格控制鉆井液的含砂量，全井段含沙量不大于0.2%、泥餅粘滯系數(shù)不大于0.1，通過這些措施所鉆井摩阻控制良好，井斜50°之前摩阻在10～15KN，井斜50°之后摩阻20～60KN。保證短起下、電測、懸掛尾管完井作業(yè)順利水平井鉆井液第六十四頁，共72頁。井眼凈化：為了減少鉆屑沉淀，提高鉆井液攜巖能力，鉆井液采取了以下幾種措施：大排量（28L/S以上）、高環(huán)空返速，讓鉆井液在環(huán)空處于紊流鉆井液流變性控制：嚴格控制鉆井液的粘切，使鉆井液具有較高的動切力，提高動塑比。在大斜度井段和水平井段把鉆井液的動塑比值控制在0.45以上、初切3～9Pa、終切10～25Pa、動切力10～16Pa水平段之前每鉆進50m、水平段之后