２０１８年６月 石油工业技术监督 Ｊｕｎｅ ２０１８ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．６ ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液在大庆致密油水平井中的 应用 －王发现，陶官忠，吕德庆 ＿中国石油大庆油田有限责任公司油藏评价部（黑龙江大庆１６３４１ １） 摘要为解决聚合物类水基钻井液钻打致密油水平井存在诸多不适应性的问题，大庆油田在源２１１致密油区块开展了ｕＬ— ＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液钻打水平井现场试验。试验表明ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液在润滑性、泥页岩抑制方面表现突出，有效降低 了复杂情况的发生，大幅度提高固井质量和水平段机械钻速，为大庆油田致密油水平井高效钻井及合理大规模压裂方案设计提 供了保障。 关键词致密油；水平井；水基钻井液；固井质量 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｗａｔｅｒ ｂａｓｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｌｆｕｉｄ ｉｓ ｎｏｔ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ ｉｎ ｔｉｇｈｔ ｏｉｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ｔｈｅ ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ ｂｒｉｎｅ ｂａｓｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｌｆｕｉｄ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌｓ ｉｎ Ｙｕａｎ ２１ １ ｔｉｇｈｔ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｂｌｏｃｋ ｏｆ Ｄａｑｉｎｇ ｏｉｌｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ ｂｒｉｎｅ ｂａｓｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｈａｓ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ ｓｈａｌｅ ｓｕｐ— ｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｉｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｔｉｇｈｔ ｏｉｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｏｆ Ｄａｑｉｎｇ ｏｉｌｉｆｅｌｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｔｉｇｈｔ ｏｉｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ；ｗａｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｌｆｕｉｄ；ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ 随着新安全环保法的出台，大庆油田油基钻井 液已全部被水基钻井液取代，受地层地质特性的影 灰色粉砂质泥岩组成，底部夹薄层灰色泥质粉砂 岩。青山口上部以绿灰、深灰、黑色泥岩为主，夹灰 黑色粉砂质泥岩；中部为黑色泥岩；下部为黑色泥 岩及灰黑色粉砂质泥岩、黑褐色油页岩呈不等厚互 层。泉头组主要是灰绿、绿灰、紫红灰绿杂紫红、紫 响及开发致密油藏井身结构的特殊性，利用聚合物 水基钻井液钻打致密油水平井出现了井壁坍塌、摩 阻大、下套管遇阻及固井质量差等问题，甚至造成 部分井地质目的无法实现，严重影响致密油开发效 率和效果。通过国内外水基钻井液技术的调研发 现：ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液具有较强的页岩抑制 红杂灰绿、深灰色泥岩、粉砂质泥岩、灰白色钙质粉 砂岩、绿灰、灰褐、棕、棕褐、黑褐色油迹、油斑、油浸 泥质粉砂岩、粉砂岩、含油粉砂岩，呈不等厚互层， 属下白垩统泉头组四段及泉头组三段上部。 性和井眼稳定性，较低的结块和泥包趋势，且性能 相对稳定，易于维护，该体系在地层塑性极高的渤 海区域得到了成功，并得以大范围应用于该区域的 水平井钻井。通过室内实验检测证实该体系可有 扶余油层顶界岩性界限确定在青一段底部油 页岩以下与下部灰绿色泥岩的分界。扶一油层组 岩性为灰色、灰绿色砂泥岩不等厚互层，夹紫色薄 层泥岩，锆石含量高（一般４０％～６０％）；扶二油层组 效提高大庆油田青山口地层活性强、易分散泥页岩 的稳定性，且润滑性接近油基钻井液。ＵＩＪＴＲＡＤＲＩＬ 水基钻井液在大庆致密油藏开发应用可行。 岩性主要以紫、紫红色、肉红色等氧化色为主，磁铁 矿含量高（一般７０％～９０％）。 １地层地质情况 源２１ １致密油水平井采用二开井身结构，设计 封固嫩江组；三开裸眼段主要姚家组、青山口及泉 头组。 ２技术难点 １）青山口大段泥岩，且微裂缝发育，易吸水膨 胀，造成井壁大段垮塌，导致下钻发生阻卡等复杂 情况。 姚家组主要是由大段绿灰、黑灰、灰黑色泥岩、 ２）钻进过程中地层中的泥质成分易水化分解 作者简介：王发现（１９６３一），男，高级工程师，现主要从事油藏评价方面的工作。 王发现等：ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液在大庆致密油水平井巾的应用 ·３１· 进入钻井液，一 ‘ 造成钻井液同相含量的增高， 钻井液携砂及流动性能变差，井眼清洁能力降低； 另一方面井壁泥 的不断崩落造成井蹙的规则度 差， 屑易在升径较大处形成回流，增加岩悄返 的难度…。此外，较差的 壁规则度严甄影响同 的顶替效率 。 ３）长水平段水平外在水平段钻进 阻较大．拖 压严重，大部分铺乐被钻具摩阻消耗，尤法加到钻 Ｉ ，造成机械钻速较慢，钻井周期较长？ ４）水平段钻进，钻具埘钻屑的重复碾 ，破坏 ＿ｒ钻屑的完整性，使得同控设备效率下降，加剧＿ｒ 有害同相对泥浆污染，同时也增加了钻具红水平段 的粘卡』ｘＬ险 －。 ３ ｕＬＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液体系 ＵＬＴＲＡＤＲＩ１ 体系巾贞岩抑制剂是ＵＬＴＲＡＨＩＢ， 它也具有水化抑制作用；聚合物ＵＬＴＲＡＣＡＰ是第２ 种页岩抑制利具有钻屑稳定作用。通过阻止黏土 吸附水抑制页岩，获得完整的钻屑。第２种抑制作 用¨『以通过配方巾Ｋ 和Ｃａ！ 置换地层Ｌ｝１的 离子获 得。该体系还包括Ｕ１ ＴＲＡＦＲＥＥ防粘结和钻速增 强剂～ ３．１钻井液体系配方 针对大庆｛ｆ｛１ ｒ『１地层泥质含量高，易发生井壁垮 塌、钻井液润滑性无法满足水平井钻井施Ｔ需要等 问题，对ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液体系进行了室内 评价，在实验基础ｊ 确定了该体系针对大庆油田致 密油藏的钻井液配方（表１） ． 表１ ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ７｝（基钻井液体系配方 药品 加量／（ｋｇ·Ｉｌｌ ） ＵＬＴＲＡＨＩＢ抑制剂 ＵＬＴＲＡＣＡＰ包被剂 Ｐｏｌｙｐａｃｕｌ降失水剂 ＭＣ ＶＩＳ提黏剂 ＫＣｌ ＬＵＢＥ１６７润滑剂 ＣＡＲＢ一１０／２０１４０碳酸钙 Ｓｏｈｅｘ防塌降滤失剂 Ａｓｐｈａｓｏｌ Ｓｕｐｒｅｍｅ防塌剂 ３．２钻井液性能评价 ３．２．１室内高温老化性能实验 考虑扶余油层地层温度在９０￣Ｃ左右，设定ＵＬ— ＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液体系室内实验温度为１００￣（２。 １６ ｈ的老化实验（表２）表明：初始钻井液性能与１６ ｈ 后的钻井液性能变化不大，流变性能稳定，动塑性 比基本未变，高温高 欠水保持较低水平，陔体系 完全能够满足目前１００％作业环境的要求。 表２ ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液性能表 ３．２．２室内抑制性实验 收集现场钻遇的灰绿色泥岩、红棕色泥岩、黑 褐色油贞岩，分别对ＵＬＴＲＡＤＲＩＩ 水基钻）ｔ液、油基 钻井液及聚合物水基钻井液进行钻屑滚动回收实 验，实验结果见表３。聚合物水基钻井液的黑色油 贞岩岩 同收率较低，仅有７４．３３％，灰绿色泥岩及 红棕色泥岩在９５％左 ，ＵＬＴＲＡＩ）ＲＩ１ 水基钻井液与 油基钻 液对３种泥岩的同收葺《相近，均优于聚合 物水基钻井液。ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ水丛钻井液体系对灰 绿色泥 、红棕色泥岩及黑褐色油页岩具有较强的 抑制作川。 表３岩屑滚动回收实验对比数据表 ／％ ３．２．３抗污染性能 抗污染实验主要验证ＵＬＴＲＡＤＲＩＩ 水基钻井液 对膨润土、水泥抗污染能力，存加入膨润土及水泥 后，除水泥对钻井液的ｐＨ影响较大外，表观黏度、 塑性黏度等性能变化不大，具体结果见表４，说明该 钻井液具有较强的抗污染能力 、 ３＿２．４润滑性 钻井液润滑对水平井提速、钻完外施一ｒ顺利尤 为重要 －。使用ＯＦＩ测试仪做金属与金属润滑性能 测量，ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液的滑块摩阻系数为 ０．０９，与油基钻井液相近，略高于聚合物水基钻井液 体系，具体数据见表５。 ０ ＆ ３ ２· ３２· 油 业技术监督 综合 价Ｕ１ ＪｒｒＲＡＤＲＩｉ 水基钻外液体系¨ｊ能， 施是钻蚪液充分发挥作Ｈｊ的 Ｊ ｔｆ．４ ｌ Ｉ水 该体系的抑制件、润滑．ｆ牛优Ｊ 聚合物水基钻仆液体 系，这两项性能介于汕丛钻Ｊｌ：液 聚合物水 钻仆 平井的作业过程中，重点做钊： 充分的，厉环排 ， 保证钻屑能及时带 外内； 满足ＪＭｌ｛消沾的铺ＬＩ 液之ｎ１Ｊ 似是，它的环保性更优于汕 钻”液，能 够满足 场ｉ式验的要求 表４ Ｕｌ ＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液污染实验数据表 表５各类钻井液摩阻系数对比表 ４现场试验措施 ２（）１７ ４ Ｊ ｌ＿＿ｒＲＡ【）Ｉ｛ＩＩ 水拯 ￣ｉＪｔ－液逐步 源 ２ｌ１ Ｉ≮ｌ块进 投ＪＦ酞验，陔体系 要川 Ｊ１：以Ｊ 的造斜段嗣Ｉ水 段 战至２（）１ ７年８ Ｊ】， ＪＪ ｒ ｉ发 ｌ≮域的４ ＬＩ水平外的 验Ｔ作，达到ｒ坝 的 效果 ４．１强化固控，减少污染 一 前．ＪＪｆ】愠¨ 没ｆｆ｝的维护保芥，避 控没 “ ：病～１ 作 一 持 抓振动筛第．．ＩｌＩＨ 的 Ｉ 作．做钊ｒ≈次接 个＝ 愉畲筛佰，ｊｉ： ｌｌＪ‘能 川ｔ高ｆ］数筛 、· 特离心机２４ ｈ Ｔ作，最大 度地 发 离心机功能 ４．２抑制包被常抓不懈，保证抑制性充分 保 ＫＣＩ浓度６％的基小抑制前提下．迎ｌ过仃 ｌ｛ｎ】带Ｉ利Ｌ、ｌ／¨ ＡＨＩＢ干【Ｊ仃村ｌ也被７ｆＩＪ Ｉｌ ＪｒＩ｛ＡＣＡｌ 《、Ｊ‘ 钻Ｊ一进千亍 进一步地抑制 ｊ包被，确保钻 ｊ的 屯 忡 钻进过程ｒ 持卡｝３据进 和地层 的 同． 补充抑；ｔｉｌｊ齐ｌｊ卡ｉｌ包被刺 愉合振动筛返…情 况址 察抑制忡效果的坫 ，Ｊ‘法 ４．３加强润滑性，保证钻井正常作业 、Ｊｌ 水平段的【Ｉ 钻进，泥浆好的润滑 ｒ￡ 址 ，』提 钻进 Ｉ１．１除按 力‘ＪＪ』１人洲滑剂， ” 情 ． 持每犬补充必芟的涧滑剂 ４．４工程措施积极配合，做钻井液的坚强后盾 保 水平Ｊ卜钻进的Ｉ 常作业．除ｒ泥浆 要柯Ｌｊ地层『ＪＬ 的钻”液体系外，恰 ｊ的 措 转速，在条件允许的情 下，钻具转速控制 １００～ ｌ２０ ｒ／ａｒｉｎ，以提高 ｔｑｌｌ７Ｈ Ｕ ￣Ｉ生 Ｊ？ｔＦ ：Ｉ度：ｌ ‘ 特低赫度傣ｔ 审塞交替清扫井底， 利丁搅动 消 附 屑；④『坚持定期短起钻 通 带’钻进２００…进行一次必 要的短起，有利于修复外 清除 ＪｆＩｉ： 起 ． 坚持循环３～４个Ｉ 返时 ．Ａ接振动筛清 “ ５现场应用效果 使用ｕＬＴＲＡＩ）ＲＩＩ 水基钻”液体系 源２ｌ １ Ｉｘ： 块４口致密油水平升进行Ｊ 现场 验，脱场 现良 好，阻 情况大幅度降低，Ｊ卜 质： …Ｊ卜质： ／支 械钻速均有提高 ５．１提高了机械钻速 在源２１ １ 块他川［７Ｌ１、ＲＡＩ）Ｒ１Ｉ 水， 仆液施 ］＿４¨水平井造斜段平均机械铺述５．６９ ｎｉｌｈ，较术他 用该体系施＿ｒ的５ ＬＩ＿Ｊ卜造斜段饥碱钻述抛『岛 １ｌ ％；水平段平均机械钻速８．３７ ｈｉｌｔ ，捉Ｙｔ ３４．８％， 陔体系有效提高了陔地 ｌｆＪ【械 迷 ５．２降低了复杂事故发生率 ＵＬＴＲＡＤＲｌ１ 水甚 』 液ｎ勺Ｊ 稳定能 Ｊ仃效 地阻ｉｔ： 鼙的剥落、坍 ．蛳ｆ ｆ／、！Ｉ仃较『 １＇３ 胤则度，足防止复杂情 发 ０匝 障 他川ｉ玄 体系施Ｔ的４ 井 均≈＿１ Ｊ卜发，卜 悄 １．７５ 次，未使用陔体系施ｌ 的外平均发 『 悄 ４．４ 次，减少２．６５次，大幅瞍缩艇丁拖¨州１ＪｃＪ ５．３完善了固井质量 源２１ ｌ』 块９口水平＂均采川水平仆综合 Ｉ Ｊｆ： 技术实施同井，使川聚合物水 液施ｌ ｆｉ９ ５ Ｉ ｉ 外平均同计优质水平段＾总水平段的２２．１％，合十｝｝ 水平段ｌ 总井段４２．５％，小合格水 段Ｉ 水、 段 ３５－４％ 使用ｕｌ｜ＴＲＡＩ）ＲＩｌ 水 ｉｉ＂液施ｌ ４ Ｉ Ｉ Ｊ卜、卜 均同＿Ｊｔ优质水平段ｒＩ 总水平段的７９．２ ，介格水、ｒ 段Ｉ 总井段１３．６％，不合卡｝｝水ｉｒ段ｆＩ 总水 段７．２％． 同外质量明 优于聚合物水基钻＂液体系施 的 水平井 主要是因为Ｌ Ｉ ＵＲＡＤＲＩＩ 水Ｊ。 Ｊｈ 较 合物水基钻 液体系具仃 强的 抑 ，ｌ Ｊ‘仃 效抑制地层中的泥 水化分斛，防止川 ｆ／。：￣ ／日－Ｉｊ．肜 成的井壁规则度较高 乃外该体系的超 怂浮Ｊ：ｆｌＪ 携砂能力，携砂效果好，仃效防ｌ卜ｒ ｊ术的彤 ． 保证了井眼的清沽、良 的Ｊｔ：ｔｔＥＪ：＇ｆ；境， 摊 坝｝ 效率提供了仃利条件 王俊英：昭通地区页岩气钻井技术难点与对策 ·３９· ２）气体钻井、旋转导向工具等新工艺新技术的 应用，有效地解决了页岩气地层上部恶性井漏、水 ２０１２．３５（５）：７—１０． 【２】徐树斌．页岩气水平井钻井技术难点分析【Ａ１．吴胜和，岳大 力．第二届全国特殊气藏开发技术研讨会优秀论文集【Ｃ］． 重庆：重庆科学技术协会，２０１３：１３２—１３６． 平段托压等复杂情况，但在开发成本、］二具适应性 方面仍需进一步加强技术研究与实验。 ３）为实现安全环保钻井，应进一步研究完善高 性能水基钻井液性能。主要针对水平段井壁失稳 ｆ３］刘德华，肖佳林，关富佳．页岩气开发技术现状及研究方向 ｆＪ１．石油天然气学报，２０１ １，３３（１）：１ １９－１２３． ［４１陈安明，张辉，宋占伟．页岩气水平井钻完井关键技术分析 …．石油天然气学报，２０１２，３４（１ １）：９８—１０３． 【５】崔思华，班凡生，袁比杰．页岩气钻完井技术现状及难点分 析…．天然气Ｔ业，２０１ １，３ １（４）：７２－７５． 本文编辑：贾强收稿日期：２０１８—０４－０１ 垮塌问题，避免后期长时间浸泡、长井段划眼造成 的钻井事故复杂发生。 参考文献： 【１］王金磊，伍贤柱．页岩气钻完井Ｔ程技术现状【Ｊ］．钻采 艺， 予考虑。 ６结论与认识 １）从已完４口井现场试验的效果可以看出，ＵＬ— ６）ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液体系能够满足源 ２１ １区块致密油水平井的钻井工作，是否满足大庆 其他致密油水平井钻井要求有待通过进一步的试 验验证。 参考文献： ＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液体系对钻遇的泥岩具有强抑 制作用，可有效防止因青山口泥岩垮塌造成的复杂 情况。 ２）该钻井液体系可有效抑制泥岩水解分散，确 【１】刘社明，董易凡，杨圣方，等．高效水基钻井液在苏里格南小 井眼的应用与评价『Ｊ１＿石油Ｔ业技术监督，２０１７，３３（９）：８一 ｌ１． 保井眼具有较高的规则度，为保证固井质量奠定了 良好基础。 ３）ＵＬＴＲＡＤＲＩＬ水基钻井液体系具有良好的润 滑性，大幅度降低了造斜段及水平段的钻进摩阻， 解决了因严重托压造成的机械钻速低、钻井周期长 的问题。 【２］张克勤．国外水基钻井液半透膜的研究概述【Ｊ】＿钻井液与 完井液，２００３，２０（６）：卜５． 【３】鄢捷年．钻井液Ｔ艺学ＩＭ］．东营：石油大学｝｝Ｊ版社，２００１． 【４ｌ沈伟．大位移井钻井液润滑性研究的现状与思考［Ｊ】．石油 勘探技术，２００１，２９（１）：２５—２８． ４）该水基钻井液体系具有良好的携砂能力，为 钻进施工提供了清沽的井眼。 ５）由于该体系属于盐水钻井液体系，电阻率过 低，无法满足完井电测的要求，需在测井方式上给 ［５】万ｆ■薄．现代完井工程【Ｍ］．北京：石油Ｔ业出版社，２０００． 【６】屈建省，许树谦，郭小阳．特殊同井技术【Ｍ】．北京：石油Ｔ业 出版丰十，２００６． 本文编辑：左学敏收稿日期：２０１８—０３—２８
