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華北油田淺層氣井鉆井液技術(shù)

文檔作者：王立泉龐維華胡景東張玉軍王文秀萬建倉文檔來源： 1．華北石油管理局第二鉆井工程公司 2．華北石油管理局鉆井工藝研究院 3．渤海石油職業(yè)學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月23日
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第25卷第4期
2008年7月
鉆 井 液 與 完 井 液
DRII LING FLUID &amp;amp; CoMPLETION FLUID
Vo1．25 No．4
July 2008
文章編號：1001—5620(2008)04—0056—02
華北油田淺層氣井鉆井液技術(shù)
王立泉 龐維華 胡景東 張玉軍 王文秀 萬建倉。
(1．華北石油管理局第二鉆井工程公司，河北任丘；2．華北石油管理局鉆井工藝研究院，河北任丘；3．渤海石油職業(yè)學(xué)院，河北任丘)
摘要 淺層氣井鉆井施工中常發(fā)生井噴事故，引發(fā)著火、井眼垮塌、鉆具遇卡或井眼報廢，甚至因井噴導(dǎo)致地
表坍陷、鉆機被埋，還會對環(huán)境造成破壞和污染。根據(jù)地層情況，完善并制定了一套切實可行的鉆井液技術(shù)方案和
工藝措施，確保了淺層氣井鉆井施工安全。鉆井實踐表明，采用的淺層氣井鉆井液技術(shù)，達到了安全鉆探目的。
關(guān)鍵詞 淺層氣 井眼穩(wěn)定 防止地層損害 環(huán)境保護 華北油田
中國分類號：TE254．3 文獻標識碼：A
在華北油田廊坊、霸州和文安區(qū)域都分布有淺層
氣，這些區(qū)域的已完鉆井在鉆井施工中曾發(fā)生井噴事
故。淺層氣井鉆井一旦失控而發(fā)生井噴，便會引發(fā)著
火、井眼垮塌、鉆具遇卡或井眼報廢，甚至因井噴導(dǎo)致
地表坍陷、鉆機被埋，還會對環(huán)境造成破壞和污染。
1 淺層氣井施工難度
1)氣層埋藏深度淺。華北油田淺層氣埋藏深度
為65O～800 ITI(明化鎮(zhèn)組地層)和1 100～1 500 m
(館陶組地層)。明化鎮(zhèn)組和館陶組地層巖性為泥巖
與粉細砂巖交互成不等厚度，館陶組底部存在底礫
巖。淺層氣地層成巖性較差，可鉆性好，造漿性強，
鉆進過程中易發(fā)生憋漏現(xiàn)象；一旦鉆進淺層氣井段，
鉆井液性能將會受到淺層氣的影響，發(fā)生氣侵。
2)淺層氣上升運移快。由于氣層埋藏深度淺，
鉆開氣層后，氣體立即侵入鉆井液中，置換運移，在
較短時間內(nèi)便可到達地面，井口外溢現(xiàn)象來不及觀
察即會發(fā)生井涌或井噴。
3)失控時難以正常關(guān)井。淺層氣井段地層滲透
性好，若發(fā)生井噴后關(guān)井可能導(dǎo)致憋漏套鞋處地層，
使淺層氣沿地表連通縫隙外冒，井口周邊乃至井場
周邊出現(xiàn)險情，處理難度增大。
2 技術(shù)思路與對策
2．1 技術(shù)思路
① 淺層氣井井身結(jié)構(gòu)要合理，保證固井質(zhì)量；必
須安裝井控設(shè)施，進行嚴格的試壓，達到井控要求。
② 根據(jù)淺氣層井段壓力系數(shù)，按氣井規(guī)定附加值提
前調(diào)整鉆井液密度，以平衡氣層壓力的需求；鉆開氣
層后循環(huán)鉆井液測后效，進一步確立鉆井液密度；如
觀察起鉆灌漿和井口返漿情況。③采用聚合物鉆井
液，用降濾失劑維護處理，保證鉆井液有較低的黏
度、切力和濾失量，防止地層泥巖水化分散造漿形成
小井眼，造成起鉆遇阻、下鉆劃眼；鉆具結(jié)構(gòu)在滿足
工程要求的條件下應(yīng)盡量簡化，防止井下復(fù)雜化。
2．2 技術(shù)對策
①淺層氣井漿一開表層套管下人深度應(yīng)封住平原
組地層，水泥返至地面；二開前安裝防噴器組；同時準
備儲備重漿罐2～3個，儲備2／3井眼體積的密度大于
1．30 g／cm3的重漿。②進入淺氣層前，根據(jù)地質(zhì)預(yù)告，
鉆進過程中及時加重鉆井液。③鉆進時密度產(chǎn)生的液
柱壓力與泵循環(huán)壓力共同作用在井筒內(nèi)，起鉆前必須
考慮泵循環(huán)壓耗的消失，所以起鉆前應(yīng)先起幾個立柱
鉆具，循環(huán)測有無后效現(xiàn)象，再決定是否調(diào)整鉆井液密
度，達到平衡地層壓力。④ 落實坐崗制度，觀察井口、
罐液面變化情況，起鉆保證灌入井眼內(nèi)同鉆柱體積的
鉆井液量。⑤ 維護處理鉆井液使其抑制能力強，黏度
和切力低，并有良好的攜屑能力，防止上返巖屑形成二
次造壁，保持井眼清潔、穩(wěn)定、暢通。⑥ 鉆開淺氣層時
避免壓力激動，引發(fā)井漏。⑦在淺層氣井網(wǎng)密集的地
區(qū)鉆井施工，應(yīng)注意異常壓力的淺層氣存在，嚴格按氣
井作業(yè)要求施工。⑧完井電測及下套管作業(yè)前，一定
要進行短程起下鉆，測后效，根據(jù)井下情況確定調(diào)整密
度，下套管時注意控制套管下放速度，慎防井漏，電測
作業(yè)要及時灌漿，保證井筒內(nèi)液柱壓力。
第一作者簡介：王立泉，工程師，1984年畢業(yè)于華北石油職工大學(xué)鉆井工程專業(yè)，現(xiàn)在從事現(xiàn)場鉆井液技術(shù)和管理工作。
地址：河北省任丘市華北石油管理局第二鉆井工程公司工程技術(shù)部；郵政編碼062552；電話(0317)2789294。
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第25卷第4期 王立泉等：華北油田淺層氣井鉆井液技術(shù) 57
3 鉆井液工藝技術(shù)
3．1 一開
文96區(qū)塊和京11斷塊井一開用 444．4 mm鉆
頭、膨潤土漿鉆進，鉆井液密度為1．06 g／cm~、黏度為
29 s，鉆至設(shè)計井深循環(huán)鉆井液后，用黏度為35～45 S
的稠漿封裸眼，起鉆后下人 339．7表層套管封住平原
組。該井段鉆進根據(jù)實際地層情況，須達到井身結(jié)構(gòu)的
合理性。一開鉆深必須用 339．7 mm表層套管封住平
原組，保證水泥漿返至地面，并完全封固好井眼。
3．2 二開
二開用 215．9 mm 鉆頭、聚合物鉆井液鉆進，
在一開鉆井液中加入380 kg Na CO。、15O kg TBTS、
50 kg NaOH、300 kg NPAN。鉆進過程中用0．1 ～
0．15 TBTS和0．5 ～1．5 YI~NF(NPAN一2)膠液
維護，以抑制鉆屑水化分散，控制造漿，降低濾失量，
保持較低的黏度和切力。鉆井液黏度為28～32 S，密
度為1．06～1．15 g／cm。，初切力為0～0．5 Pa，終切力
為0．5～1．0 Pa，動切力為2～4 Pa，上部井段維護處
理要調(diào)控好各種處理劑的加量比例，關(guān)注振動篩上的
巖屑，以不黏附振動篩網(wǎng)為宜。
在鉆開淺氣層前50 m，對鉆井液性能適當(dāng)調(diào)
整，使其密度為1．18～1．20 g／cm。，黏度為30～35
S，動切力為2～4 Pa，塑性黏度為5～8 mPa·S。淺氣
層地層壓力系數(shù)一般為0．93～1．03，按鉆氣層附加
地層壓力系數(shù)為0．07～0．15的規(guī)定進行調(diào)整。在
鉆進過程中，鉆井液密度可稍低，使其液柱壓力與循
環(huán)泵壓之和能平衡地層壓力，防止壓力激動造成井
漏。起鉆前循環(huán)鉆井液后進行短程起下鉆，循環(huán)測
后效，判定鉆井液密度能否滿足壓穩(wěn)地層的需求，并
保證起下鉆有足夠的安全作業(yè)時間，避免直接起鉆
因循環(huán)壓力的消失使井內(nèi)液柱壓力降低，加上起鉆
時抽汲效應(yīng)，即便是灌漿及時，也可誘發(fā)井噴事故。
鉆穿淺氣層以后，用0．15 TBTS、1 NPAN一2、
1．5 FT103膠液維護處理鉆井液，保證其性能穩(wěn)定，
控制其密度為1．20～1．22 g／cm3，黏度為35~40 s，動
切力為3～6 Pa，塑性黏度為5～10 rmPa·S，濾失量小
于5 mL，高壓高溫濾失量(80℃、3．5 MPa)小于15
mL，pH值為8．5～9．0，固相體積含量為8 ～10％，
靜切力為(1～2)／(3～6)Pa／Pa。由于鉆速快，鉆屑
多，泥巖易分散造漿，必須保證有效排量，沖刷清潔井
眼；鉆井液保持低黏度和低切力的同時，改進其潤滑
性能和攜帶能力，避免拔活塞時抽汲無法正常灌漿，
使液柱壓力降低，淺層氣引流入井發(fā)生井噴。
完鉆前鉆進用3 9，6～5 SPNH 或1～2 SFJ一1
的膠液，配合0．5 ～1 NPAN一2(或YI>NF)和1
～ 1．5 FT103膠液維護處理，改進鉆井液流型，控制
濾失量，提高鉆井液的潤滑防塌能力，使鉆井液泥餅
摩阻系數(shù)小于0．10；后期鉆進中加強鉆井液性能的監(jiān)
測、調(diào)整，注意補充磺化處理劑SPNH 和防塌潤滑劑
FT103(JYGP-1)，提高鉆井液泥餅質(zhì)量，增進造壁性。
鉆井完井液的性能控制根據(jù)不同區(qū)域地層壓力而有
所不同。文安地區(qū)鉆井完井液密度為1．22～1．25
g／cm。，黏度為40~45 S，動切力為5～8 Pa，塑性黏度
為5～10 mPa·S，中壓濾失量小于5 mL，高溫高壓濾
失量(80℃ 、3．5 MPa)小于15 mL，pH值為8～9，固
相體積為8 ～ 10 ，靜切力為(1～ 2)／(3～5)
Pa／Pa。廊坊地區(qū)鉆井完井液密度為1．4 5～1．50
g／cm。，黏度為45～55 S，動切力為7～12 Pa，塑性黏
度為8～15 mPa·S，中壓濾失量小于5 mI ，高溫高壓
濾失量(100 C、3．5 MPa)小于15 mL，pH值為8．5～
9．5，固相體積為10 ～15 ，靜切力為(1～3)／(2～
6)Pa／Pa。需要注意的是，鉆完設(shè)計井深循環(huán)清潔井
眼，進行短程起下鉆循環(huán)測后效，測定鉆井液密度無
變化，井下正常，再起鉆電測及下套管作業(yè)。
4 技術(shù)效果
近年來針對淺層氣井施工采取的處理對策及技
術(shù)，保證了鉆井安全。鉆井施工中無發(fā)生井下復(fù)雜
情況和井噴事故，井眼暢通；密度控制范圍滿足地層
壓力變化需求，施工正常；鉆井液性能指標實現(xiàn)了適
當(dāng)黏度和切力，合理的密度；鉆井液性能具有良好的
抑制性、潤滑性和清潔井眼及防塌能力，鉆井液性能
穩(wěn)定，鉆井成功率為100 。
5 認識與結(jié)論
1．淺層氣井鉆井施工要綜合分析判定鉆井液
密度范圍，使其滿足適應(yīng)鉆進和起鉆等作業(yè)的要求。
采用的淺層氣井鉆井液技術(shù)，滿足了鉆井需要。
2．優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)，安裝可靠的防噴器組。雖然
淺層氣地層壓力一般屬正常壓力范圍，但鉆開淺層
氣時應(yīng)慎防異常壓力的存在，提高井控意識。
3．要了解新施工井附近有無注水井及注水層
位，并掌握已投產(chǎn)鄰井施工過程中出現(xiàn)的井下情況，
分析確定鉆井液密度，給鄰近注水井停注泄壓，不要
盲目地調(diào)整鉆井液密度。
(收稿日期20008—01—22；HGF=084A9；編輯 張炳芹)

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