1、氮气泡沫钻井液技术在水平井的应用摘要：针对大牛地低压低渗水平井的技术难点，进行了氮气泡沫钻井液的配方研究及针对性室内评价，介绍了该项技术的工艺技术，并应用该技术首次在国内低压低渗储层水平井上进行了 3 口井的现场实施，取得良好的应用效果。该技术的成功实施，为今后低压低渗储层实施氮气泡沫钻井液技术解决水平井的勘探开发技术难题提供了新的有效的方法，同时也为低压低渗低品位储层的勘探开发提供了经验和技术支撑。 关键词：低压低渗储层 氮气泡沫钻井液技术 泡沫液配方 水平井 前言 大牛地气田位于鄂尔多斯盆地北部，是发育在上古生界地层中的大型致密低渗气田，埋藏深度一般为 21002900m，气藏平均孔隙度约
2、 7.6%，平均渗透率约 0.4mD，气藏压力系数为 0.851.00。该区盒 1 段储层采用传统的常规钻井液技术开发效果差，完井后往往需要大型压裂技术才能见到自然常能。 为有效保护和发现储层，在该区储层段钻井过程中实施低密度欠平衡钻井技术，有利于保护和发现油气层。2009 年华北石油局在鄂尔多斯盆地为寻求低压低渗储层盒一段自然产能部署的 3 口水平井（DP14，DP19，DP22） 。三开水平段采用低密度氮气泡沫钻井液技术，实施全过程欠平衡钻井，最大限度地发现和保护产层。通过氮气泡沫钻井液技术的实施，首次在盒一段见到自然产能，为证实该区该层实际产能情况提供了依据。这也是国内采用该项技术首次在
3、水平井上进行应用，创出该技术水平段最长（1500m）的施工纪录，为有效开发此类储层提供了有效技术手段。 1.工程地质简况 DP14 井二开用 311.2mm 的钻头钻至井深 2693.42m，下入 244.5mm的套管 2870.79m，三开用 215.9mm 的钻头采用可循环氮气泡沫钻井液技术自井深 2899.15m 开始钻进，至井深 4147.03m 结束，水平段长1247.88m。总钻时 213h，平均机械钻速 5.86m/h。这是采用该技术成功完成的国内第一口水平井的施工。 DP19 井二开用 241.3mm 的钻头钻至井深 2693.42m，下入 177.98mm的套管 2692.8
4、7m。2009 年 9 月 7 日三开用 152.2mm 的钻头采用氮气泡沫钻井液进行三开钻进，于 2009 年 10 月 7 日钻至井深 3893.42m 完钻，水平段长 1200m，这是采用该技术成功完成的国内第一口小井眼水平井。 DP22 井二开用 311.2mm 的钻头钻至井深 2943.42m，下入 244.5mm的套管 2942m，三开用 215.9mm 的钻头采用氮气泡沫钻井液技术自井深2942m 开始钻进，至井深 4442m 结束，水平段长 1500m，平均机械钻速10.26m/h。这是采用该技术完成的国内第一口长水平段水平井的施工。 2.泡沫钻井液配方及室内评价 2.1 泡沫
5、钻井液的配方及性能 在已有研究的基础上，根据深井钻井的要求，选用抑制性好、携岩能力强的泡沫钻井液配方：1%AC-+2%YJB-1 井壁稳定保护剂剂+2%稳泡剂 WP-1+1%防水锁剂+辅助剂。泡沫性能见表 1。 2.2 水平井段携岩实验 利用水平井模拟装置对泡沫体系的携岩能力进行了试验，在环空中加入不同粒径的岩屑，在一定的泡沫质量下，调节注气量，注液量模拟井下循环过程，并收集返出的岩屑，实验结果见表 2。 结果表明：不同粒径的砂粒在不同时间内总能全部返出。粒径越大越易携带，有利于泡沫携岩；颗粒混杂越细小的砂粒容易粘附在器皿壁上，全部返出的时间相对于粗颗粒的要长些。现场钻进时可通过旋转钻具的方式
6、协助提高泡沫的携岩效果。 3.现场应用 3.1 应用情况 （1）氮气泡沫钻井液技术在 DP14 井常规井眼的应用情况 该井三开水平段于 2009 年 4 月 6 日开始使用 215.9mm 的 PDC 钻头采用氮气泡沫试钻进，按照施工参数：氮气排量 80m3/min，泡沫基液排量 5L/s 进行循环，循环正常后开始钻进。泡沫钻井液性能：发泡体积420450ml，半衰期：2530min，井底当量密度 0.20g/cm3，表明泡沫钻井液性能较好地满足了水平井的携岩要求，达到了钻进过程的欠平衡钻进，自井深 3345m 开始实现钻进过程持续点火。本井于 2009 年 5 月 3日钻进至井深采 4147
7、.03m 结束水平段钻进。总进尺 1247.88m，平均机械钻速 5.86m/h。 （2）氮气泡沫钻井液技术在 DP22 井常规井眼的应用情况 该井三开水平段采用氮气泡沫钻井液技术于 2009 年 10 月 9 日开始使用 215.9mm 的 PDC 钻头试钻进，按照施工参数：氮气排量80m3/min，泡沫基液排量 4L/s 进行循环，循环正常后开始钻进。钻进过程中，钻压控制在 1040KN 以内，钻进正常，接单根正常，返砂效果良好，泡沫钻井液性能：发泡体积 400450ml，半衰期：3040min，井底当量密度 0.21g/cm3，充分表明泡沫钻井液性能较好地满足了水平井的携岩要求，钻进过程
8、中实现后效点火，实现了钻进过程的欠平衡钻进。本井于 2009 年 11 月 11 日钻进至井深采 4442m 结束，水平段总进尺1500m，平均机械钻速 10.26m/h，创出该项技术水平井水平段最大施工纪录。 （3）氮气泡沫钻井液技术在 DP19 井小井眼的应用情况 该井于 2009 年 9 月 5 日自井深 2693.42m 开始使用 152.4mm 的钻头进行钻进。采用的钻进参数：钻压 23t，螺杆转速 35rpm，注气量5060m3/min，液量 35L/s。泡沫返出正常，携岩正常，随着井深增加、水平段增长及时补充发泡剂、井壁稳定保护剂等材料用量，控制泡沫钻井液的性能（发泡体积不低于
9、400mL，半衰期在 20min 以上） ，较好地满足了钻井要求，成功地于 10 月 8 日钻至设计井深 3893.42m，国内采用该项技术首次完成小井眼水平段长 1200m 的钻井施工。 4 结论与建议 （1）采用的氮气泡沫钻井液配方及工艺技术，有效地满足了水平井的携岩要求，机械钻速提高明显。 （2）该项技术有利于低压低渗储层的保护和发现，钻进过程中实现的井底当量密度较低，起钻前采用吹干井眼法，使井底压力更低，既减少了液体对储层的侵入和浸泡，又有利于发现和评价储层，也为此类储层的勘探开发提供了有效技术手段。 （3）随着水平段的增长，在钻井过程中应严格执行短起下措施，特别是在钻速较快的井段尤为重要，这样有利于消除岩屑床，保证井下安全。建议控制钻速不超过 10m/h。 参考文献 1 杨景利，薛玉志，张斌，等. 分 1 井大井眼空气可循环泡沫钻井液技术J. 钻井液与完井液，2007，24（增刊）：86-88 2 王俊涛，杨景利.川东北地区泡沫钻井井壁稳定技术J. 钻井液与完井液，2011，28（1）：5-7
