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| 小井眼钻井液的开发与应用 |
石油科技论坛·2011 年第6 期
技术创新
小井眼钻井液的开发与应用*
摘 要：文章介绍了中国石油集团西部钻探工程有限公司小井眼钻井液的开发情况，他们通过对钻井作业中遇到的钻
井液难点进行分析，提出了降低环空压力消耗、增强悬浮携带能力、增强封堵、防塌、保护油气层和润滑防卡能力等技术
研发思路，开发出了低固相聚合物磺化小井眼钻井液。该钻井液在玉门油田、吐哈油田，以及乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦
的油田56 口井中应用试验和推广，表现出了良好的剪切稀释特性、润滑性，悬浮携带能力强、净化效果好，具有良好的封
堵造壁性能，油层保护效果也很好。
关键词：小井眼 聚璜钻井液 卡钻 润滑性
DOI ：10.3969/j.issn.1002-302x.2011.06.007
王 莉 赵 晨 王吉文 梁志印 盖靖安
中国石油集团西部钻探工程有限公司
* 基金项目：中国石油集团西部钻探工程有限公司攻关项目“费尔干纳盆地钻井液技术的研究与应用” （编号XZ09102）部分内容。
第一作者简介：王莉，1971 年生，1991 年毕业于中国石油大学钻井泥浆专业，工程师，现任中国石油集团西部钻探工程有限公
司规划计划处科长，从事石油钻井管理工作。E-mail：wanglijh@cnpc.com.cn
小井眼钻井技术是适用于油田开发增产、复杂事
故井处理、报废井修复的工程技术之一，它能够充分
利用上部井段和地面设备挽回经济损失，提高油田开
发效果，实现最终钻探目的。小井眼钻井液技术是小
井眼钻井技术的主要内容之一，主要解决小井眼钻井
时环空间隙小、压耗大、易塌、易漏的难题。小井眼
钻井的特征是钻具小，抗风险能力弱，处理井下复杂、
事故的手段少；钻井液上返速度高，环空压耗大，泵
压高，易憋漏地层；环空间隙小，起钻时易发生抽吸
坍塌，大肚子内的塌块很难带出，起下钻困难；钻具
与井壁接触比率大，定向井、水平井钻具完全与下井
壁接触易发生黏卡；机械钻速低、钻屑细、固相含量
高，钻井液维护处理难度大。因此，要求钻井液具有
良好的剪切稀释性、流动性、润滑性和良好的抑制造
壁、防塌、悬浮携带能力。
1 技术设计思路
小井眼钻井特征和对钻井液的要求是钻井液体系
优选的依据和前提条件。通过大量的调研和资料分析
认为，小井眼钻井液体系需从以下4 个方面进行设计。
1.1 降低环空压耗，降低固相颗粒“浓度”，
保持低固相、低膨润土含量
以适当的钻井液密度、优质泥饼防止井塌的发
生，避免形成不规则井眼。采用分散型聚磺钻井液体
系，钻井液中含足够的填充软粒子和刚性粒子，固相
颗粒粒级分布合理，使形成泥饼致密光滑。另外，加
入润滑剂如聚合醇等降低泥饼摩阻系数，也有利于降
低钻井液与井壁之间的摩擦阻力。
1.2 增强悬浮携带能力
开窗侧钻定向井、水平井对钻井液悬浮携带能力
具有特殊的要求，防止形成“岩屑床”和沉砂卡钻。而
为了降低环空压耗采用的低固相、低膨润土含量、低
塑性黏度势必降低钻井液的悬浮携带能力，双方形成
尖锐的矛盾。需要优选流型改进剂使钻井液塑性黏度
低、动切力高、动塑比值高。
1.3 增强造壁封堵、防塌和保护油气层能力
分散型聚磺钻井液利于形成薄而韧的泥饼，加入
超微粉提供合适的固相颗粒粒级分布，形成优质泥饼
防止井塌和井漏。利用超微粉、聚合醇对储层的保护
特性保护油气层。
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2011 年第6 期·石油科技论坛
王 莉 等：小井眼钻井液的开发与应用
1.4 增强润滑防卡能力
降低钻井液与井壁之间的摩擦阻力。以原油、溶
解沥青为润滑剂的润滑技术太单一，需要优选新型润
滑技术。通过室内实验优选配方，利用聚合醇的润滑
特性，采用原油、溶解沥青、聚合醇的复合润滑技术。
2 技术研究
2.1 基浆配置
配置处理剂溶液（溶液配方：0.2%KPAM+0.2%FA367
+0.4%LV-CMC+0.1%NaOH+1%SMP-1）。用配置好的处
理剂溶液以1∶1 的比例，与聚磺钻井液冲稀成低固相、
低膨润土含量聚磺钻井液，作为基浆使用（表1 ）。
2.2 流型改进剂种类及加量优选
向基浆中分别加入不同量的MMH、CMP-1、XC、
PAC，测量钻井液性能，优选塑性黏度低、动切力高、
动塑比值高的配方，实验结果见表2。
由表2 可以看出，最理想的配方是加入0.1%XC，
塑性黏度仅为15mPa·s，动切力达7Pa，初切力为1.5Pa，
终切力为2Pa，能较好地满足小井眼钻屑的携带和悬
浮，因此，选用X C 为主要流型改进剂。
2.3 润滑性实验
在优选出的配方中，加入不同量的原油、溶解沥
青、聚合醇，测量失水、泥饼摩阻系数，测量结果见
表3。配方为基浆+3% 聚合醇+3% 溶解沥青，摩阻系
数较低（0.0349），能达到小井眼钻井液润滑性的要求，
钻井液中压失水由基浆5.5mL 降到4.5mL，造壁性得到
改善。
降低有害固相含量的“浓度”，保持低固相、低膨
润土含量，降低固相颗粒之间的摩擦系数。优选XC 流
变性改进剂，提高钻井液携带力的同时降低塑性黏
度，保持高动塑比，达到降低环空压耗的目的。以SMP
和SPNH 为降失水剂，KPSM 为抑制剂，钻井液中加入
足够的FT-1、QCX-1、DF 等处理剂作为填充粒子和刚
性粒子，固相颗粒粒级分布合理，形成致密光滑的泥
饼，以RN-1、JLX 润滑为主，附加原油等材料，降低
泥饼摩擦系数，减小钻具与井壁之间的摩擦阻力，达
到稳定井壁、避免发生黏卡的目的。
3 现场应用
在玉门油田、吐哈油田、乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦
油田56 口井上进行了试用和推广，现场钻井液配方为：
3%～4% 膨润土+0.15%～0.3%K-PAM+0.5%～1%NaPAN+0.2%～
0 . 3 % X C + 2 % ～3 % J L X + 3 % ～5 % R N - 1 + 1 . 5 % ～
2%SPNH+2%SMP+3%QCX+0.5%DF+2%GXL-1，效果甚佳。
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表1 现场聚磺钻井液和基浆的性能
配方
密度黏度滤失量静切力
p H 值
塑性黏度动切力固相含量膨润土含量H T H P 失水
摩擦系数
（g/cm3）（s） （m L ） （Pa） （mPa·s） （Pa） （% ） （g/L） （m L ）
聚磺钻井液1.28 52 4.5 4.5～8.5 9 9 19 10 72 12 0.0437
基浆1.12 28 6.5 0.5～1.0 9 14 3.5 5 35 11 0.0787
表2 不同流型改进剂对基浆的影响
配方
黏度静切力塑性黏度动切力
（s） （Pa） （mPa·s） （Pa）
基浆+ 0 . 2 % M M H 23 0.5 10 2.5
基浆+ 0 . 3 % M M H 24.5 0.25～0.5 11 2.5
基浆+0.2%CMP-1 32 0.5～1.5 15 4.5
基浆+0.3%CMP-1 32 0.5～1 16 5
基浆+0.05%XC 26 0.75～1.25 12 5
基浆+0.1%XC 35.5 1.5～2.0 15 7
基浆+0.15%XC 48 2.0～3.0 18 9
基浆+0.05%PAC 24 0.5～1.0 9 4
基浆+0.1%PAC 26 0.75～1.5 13 2.5
基浆+0.15%PAC 29 1.0～2.0 12 5
表3 润滑性评价实验
配方失水（m L ） 摩擦系数
1# 基浆+0.1%XC（加重至1.23g/cm3） 5.5 0.0787
2 # 基浆+ 3 % 溶解沥青5.0 0.0714
2# 基浆+3% 溶解沥青+5% 原油+0.08%ABSN 4.5 0.0612
2# 基浆+3% 溶解沥青+11% 原油+0.15%ABSN 4.5 0.0612
2 # 基浆+ 5 % 溶解沥青5.0 0.0669
2# 基浆+5% 溶解沥青+5% 原油+0.08%ABSN 5.0 0.0524
2# 基浆+5% 溶解沥青+9% 原油+0.12%ABSN 4.0 0.0963
2 # 基浆+ 2 % 聚合醇（浊点温度：6 8 ℃） 5.5 0.0437
2 # 基浆+ 2 % 聚合醇+ 3 % 溶解沥青5.0 0.0524
2 # 基浆+ 2 % 聚合醇+ 3 % 溶解沥青+ 3 % 原油
+0.05%ABSN
4.8 0.0524
2 # 基浆+ 3 % 聚合醇（浊点温度：6 8 ℃） 5.0 0.0437
2 # 基浆+ 3 % 聚合醇+ 3 % 溶解沥青4.8 0.0349
石油科技论坛·2011 年第6 期
技术创新
现场钻井液维护和处理主要表现在以下几个
方面：
（1）按配方配置低固相聚磺钻井液100m3，其性能
为：密度为1.25g/cm3，黏度为45～50s，失水为4～5mL，
切力为2～7Pa，含砂量为0.1%，pH 值为8，动切力为
10Pa，塑性黏度为15mPa·s，动塑比为0.67。
（2 ）钻完水泥塞后，加入适量N a2C O3 清除部分
Ca2+，继续保持黏度为55～60s，以防套管脚水泥或泥
岩掉块，不能及时带出，憋漏地层；同时控制钻进速
度，控制密度为1.25g/cm3，钻出套管30～40m 后调整
性能：加入4m3RN-1 以保证钻井液良好的润滑性，防
止黏卡，以SPNH、SMP、LV-CMC 控制高温高压失水
及API 失水小于10mL、5mL；以XC 溶液控制黏度40～
45s，动切力为10～15Pa，确保正常钻进。
（3）正常钻进时，以“少聚多磺”为原则，配置
“SMP+K-PAM+NaOH”溶液维护避免性能波动。
（4）定期补充GXL-1，用XY-27 或SMT 改善钻井
液流变性和抑制性。
（5）进入油层前100m，按设计要求实施油层保护
措施，加入3%QCX-1、0.5%DF 和2%GXL-1，调整性
能参数，并加入4m3RN-1 以防油层段黏卡。
（6）定期开离心机、清锥形池，及时清除井浆内
劣质固相，有效控制膨润土含量为45～50g/L，固相含
量为6 % ～8 %。由于小钻头破碎的岩屑颗粒细，若不
及时清除，固相含量升高后，则会导致钻井性能波动，
触变性增加，很容易发生开泵困难，憋漏地层。
（7）钻进过程中，根据实际情况随时短起下作业
修复井壁，清除井壁上黏附的钻屑，以免钻屑堆积。
（8）距完钻50m，K-PAM 减少加量，XC 停用，用
“SPNH+XY-27+SMT+NaOH”胶液调节钻井液性能，削
弱结构，结构太强、触变性大时，配制低膨润土含量、
低固相新钻井液均匀加入，调整好流态，确保了后期
测井、下套管等完井作业的顺利进行。
4 认识及结论
低固相聚磺钻井液体系具有良好的剪切稀释特
性，能有效地降低环空压耗，钻井过程中泵压在16～
18MPa，没有发生过蹩泵现象；润滑防卡效果好，摩擦
系数控制在0.0246 以下。悬浮携带能力强、净化效果
好，切力大于10Pa，动塑比为0.45 以上。具有良好的
封堵造壁性能，油气层保护效果好。
XC、CMP-1 能有效增强携带能力。 XY-27、SMT 为
流型调节剂，使钻井液保持良好的流态，有效降低了
环空压耗。以RN-1、JLX、原油为主的复合润滑技术，
有效减小了固相颗粒之间的摩擦系数，改善了泥饼质
量，降低了摩阻，满足了水平井、侧钻井等各类小井
眼的钻井技术要求。在井浆中加入QCX-1、DF、SMP
加强造壁的同时，选择适合的密度是稳定井壁的关键。
【参考文献】
[1]杨庆理,秦文贵,郑毅.关于中国石油钻井业务转变发
展方式的几点思考[J].石油科技论坛,2010,29(4):1-5.
[2]张金波,鄢捷年.钻井液中暂堵剂颗粒尺寸分布优选
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[3]王富华,陈永浩.新型有机正电双聚钻井液体系研究
与应用[J].钻井液与完井液,2004,21(3):12-15.
[4]司贤群,吕振华.聚合醇防塌钻井液体系的室内评价
与应用[J].石油钻探技术,2001,29(3):45-46.
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术研究与应用[J].钻井液与完井液,2006,23(3):47-50.
（收稿日期：2011-10-08）
表4 现场钻井液参数
井号
井深密度黏度滤失量静切力
p H 值
塑性黏度动切力固相含量H T H P 失水膨润土含量
(m) （g/cm3） （s） （m L ） （Pa） （mPa·s） （Pa） （% ） （m L ） （g/L）
H5052
4000 1.30 60 4 2～5 9.5 29 15.5 9 10 50
4250 1.30 65 4 5～10 9.5 17 22 11 10 43
Q2-55
2710 1.25 40 4.5 6～14 8.5 27 15.5 8 9 48
3090 1.20 35 4 4～9 8.5 21x 12 10 10 45
2600 1.20 46 4.5 3～8 9 27 9.5 8 11 55
L12 2900 1.23 50 4.5 4～9 9 20 18 8 9 50
3100 1.24 42 4 9～15 9 19 23 10 12 53
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ABSTRACTS
石油科技论坛·2011 年第6 期
strengthening scientific research basis management.
Key words: pipeline construction enterprise; scientific research basis management; measure
DOI: 10.3969/j.issn.1002-302x.2011.06.005
Some Considerations on Transformation of Development Models of CNPC Engineering Technology Service Industry
Zheng Yi1, Sun Jin-feng2 (1. CNPC Engineering Technology Company; 2. China University of Petroleum, Beijing)
Abstract: Based on theoretical analysis, this paper defines the connotation of CNPC engineering technology service industry in terms of transforming
development models, analyzes the objective environment of the industry, and puts forward some suggestions about how to realize transformation
regarding the problems.
Key words: petroleum engineering service; transformation of development model; problem; suggestion
DOI: 10.3969/j.issn.1002-302x.2011.06.006
Development and Application of Slim Hole Drilling Fluid
Wang Li, Zhao Chen, Wang Ji-wen, Liang Zhi-yin, Gai Jing-an (CNPC Xibu Drilling Engineering Company Limited)
Abstract: This paper introduces the development of slim hole drilling fluid of CNPC Xibu Drilling Engineering Company Limited. The company puts
forward such development ideas as the reduction of annular pressure loss, the enhancement of suspension and carrying capability, the enhancement of
wall building to prevent plugging and collapse, the protection of oil and gas zones, and the enhancement of lubricating and anti-jamming capability, and
develops low solid and slim hole polymer sulfonate drilling fluid, based on analyzing the difficulties in drilling operation. The new drilling fluid has been
applied to 56 wells in Yumen Oilfield, Turpan-Hami Oilfield, and the oilfields of Uzbekistan and Kazakhstan, which shows high shear-thinning ability
and lubricating ability, strong suspension and carrying capability, good purification effect, favorable anti-plugging and wall building performance, and
very good effect in reservoir protection.
Key words: slim hole; polymer sulfonate drilling fluid; rock-drilling jamming; lubricating ability
DOI: 10.3969/j.issn.1002-302x.2011.06.007
Well Control of High Pressure Brine in Well Gangjia 1
Cai Li-shan1, Zhang Liang-wan2, Ye Shi-jun2, Li Rong-gang2, Xie Xian-yun2 (1. SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering; 2. No.1 Drilling
Company of SINOPEC Jianghan Petroleum Administration Bureau)
Abstract: Gangjia 1 is a geological exploration well. It encountered unexpected high pressure brine and followed with overflow during the drilling
process. In order to keep the balance of pressure between the formation and the hole, the weighted drilling fluids were pumped in annular space (plunger
method) and then the drill string (injection method) after the well was shut in. However, due to the high rate of crystallization for the supersaturated
brine in the upward process, well annular space was plugged which was difficult to perform brine circle. In addition, it was hard to balance hydrostatic
fluid column pressure in the circulating process due to the existence of fluid leakage in some weak points of the formation. Nevertheless, the hole was
finally dredged and the circle was founded by various technical approaches, such as intensive detecting of the pressure change, proper use of load fluid
density, rational displacement of pump, composing of forward and inverted injection. Moreover, the well was safely killed and the sub-drill strings were
successfully tripped out.
Key words: high pressure brine; well control
DOI: 10.3969/j.issn.1002-302x.2011.06.008
Application Prospect of Residue Hydrocracking in Heavy Oil Processing
Xu Hai-bin, Qin Xiao-ling, Li Da-lin, Ning Xiao-wei (Refining & Chemical Complex of PetroChina Yumen Oilfield)
Abstract: According to the current state of residue hydrocracking process and production of Refining & Chemical Complex of PetroChina Yumen
Oilfield, this paper takes heavy oil balance, product upgrading, and other factors affecting refinery efficiency into account, puts forward three options
suitable for heavy oil processing of the Complex and compares the options in terms of investment, efficiency, and upgrading potential. After an overall
analysis, it is proved that residue hydrocracking process could not only solve the heavy oil balance problem and meet fuel upgrading demand, but also
improve the processing flow and product structure of the Complex. As an important means of heavy oil processing, residue hydrocracking process not
only occupies a strong advantage in environmental protection and efficiently, but also has certain practical significance to the development and
transformation of the Complex in the future.
Key words: residue hydrocracking; heavy oil processing; cleaning; heavy oil balance
DOI: 10.3969/j.issn.1002-302x.2011.06.009
Reflections about Establishing IOT in Oil & Gas Field Development
Li Ying-jiu (Exploration and Development Research Institute of PetroChina Jilin Oilfield Company)
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