鄭傳庚

(河南省煤田地質(zhì)局豫中公司 河南省能源鉆井工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450053)

低固相泥漿鉆井技術(shù)是大中型石油天然氣頁巖氣煤層氣等沉積型礦種開發(fā)利用中的先進技術(shù)，U型井也稱U型連通井，是兩口不同位置的水平井與直井、定向井與水平井、定向井與定向井或水平井與水平井長距離實現(xiàn)同一目的層的連通。隨著煤層氣地面開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，U型井逐步引入用于煤層氣開發(fā)。具有明顯的規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢，能夠加快煤層氣開發(fā)力度，節(jié)約鉆前費用及鉆井成本，節(jié)約土地占用面積，保護耕地或節(jié)約能源，完井后集中管理，減少集輸流程，節(jié)省人財物等投資，是優(yōu)質(zhì)低耗的連續(xù)施工方法。

1 區(qū)域地質(zhì)情況

在山西省昔陽區(qū)塊施工自上而下所遇地層如下(表1)

界 系 統(tǒng) 組 垂深 標志層 巖性描述新生界 第四系 2-28黃色粘土結(jié)構(gòu)疏松上統(tǒng) 上石盒子組 350 P2S砂質(zhì)泥巖泥巖粉砂巖砂巖組成泥質(zhì)鹽類為二疊紀淺灰色灰色泥巖砂質(zhì)泥巖組成頂部含泥質(zhì)下石盒子組 530 P1X上古界山西組 630 P1S下統(tǒng)深灰色灰色泥巖砂質(zhì)泥巖砂巖煤層含炭屑或白云母片主與水膨脹685 C3t深灰色灰色細粒砂巖砂質(zhì)泥巖泥巖碳質(zhì)及鋁巖塊狀構(gòu)造石炭系 上統(tǒng) 太原組 煤層組成星點狀690 C2b 巖性灰色砂質(zhì)泥巖含鋁質(zhì)

2 該區(qū)段U型井施工對泥漿的工藝要求見表2

鉆井液性能序號 地層 泥漿體系密度g/cm3漏斗粘度s濾失量ml/30min含沙量%泥餅mm PH值穩(wěn)定性備注一開 Q 膨潤土泥漿1.05-1.18 25-30 ＜2二開 上下石河子組低固相泥漿1.05-1.08 18-20 ＜8 ＜0.3 ＜1. 8-9 0.02防塌防漏防卡三開山西組、太原組、本系組低固相防塌防卡泥漿1.05-1.10 19-20 ＜5 ＜0.1 ＜0.5 8-9 0.01防塌防漏防卡

3 各井段泥漿類型及配方

結(jié)合該地區(qū)地層巖性特點及U型井對泥漿工藝參數(shù)要求，第四系黃土覆蓋層采用普通的膨潤土泥漿。固完井后二開，將一開泥漿廢棄，另配新漿。配漿前要做小型試驗，探索各種化學處理劑在該區(qū)的合適加量。在使用中每天定期測試，調(diào)整補添加處理劑使之達到平衡地層壓力保護井壁，便于攜砂懸屑及良好的潤滑性能。三開，在原漿的基礎(chǔ)上，通過小型實驗優(yōu)選聚丙烯酸鉀KPAM與水解聚丙烯晴鉀鹽粉末KHPAN，CMC.PAM.NAOH石墨.防塌劑等在該區(qū)的最優(yōu)加量與達到最佳應(yīng)用效果，確保施工安全進行。各層段泥漿配方見下表3。

序號 配方 地層特點一開淡水+8-10%膨潤土+0.-0.6%Na2CO3+0.2-0.3%NaoH地層膠結(jié)性差、疏松、易漏失消耗易大，井壁不穩(wěn)定。二開泥巖段造漿、易出現(xiàn)塊、卡、塌現(xiàn)象砂泥巖互層巖性不穩(wěn)定。4-6% 鈉基土 +0.2-0.3%Na2CO30.3-0.4 NaoH+0.1-0.5CMC0.1-0.5%PAM聚丙烯酸鉀+1-1.5% 石墨 +1.5-3% 液體潤滑劑三開基漿 +0.5-0.6%NaoH+0.1-0.5CMC+0.1-0.3%PAM+0.3-0.5K-PAM 聚丙烯酸鉀 +0.2-0.3%K-HPAN，水解聚丙烯腈鉀鹽粉末2-3%石墨5-6%液體潤滑劑砂泥巖段互層伴有灰?guī)r及黑色泥砂巖，易卡埋鉆具，保證泥漿穩(wěn)定性。

4 各類型泥漿的作用機理

在鉆井工作中泥漿性能指標的好壞直接影響到鉆井質(zhì)量效率甚至決定該井是否能正常完井因此一些泥漿的化學處理劑不是在任何地區(qū)都適應(yīng)，必須經(jīng)過多次小型試驗優(yōu)選合適價量配比才能發(fā)揮效能做到有的放矢。使用聚丙烯酸鉀(KPAM)與水解聚丙烯啨鉀鹽粉末(k-HPAN)碳酸鈉氫氧化鈉適當?shù)腜H值在8-9的條件下充分水解后向地層提供一價鉀離子鈉離子，由于鉀離子晶格的嵌位作用抑制泥巖頁巖水化膨脹剝落掉塊，有效的減弱了縮徑。高分子聚合物CMC，PAM具有較強的包被紊凝作用能有效的控制鉆屑分散，抑制泥漿固相升高，保持較低的泥漿和盡可能少的固相含量。體系中分離出來的COOH，OH等親水基團，有效的束縛泥漿中的自由水與添加提粘降失水作用，更有于使井壁形成銅墻鐵壁。進入山西組與太原組后加入的石墨及液體潤滑劑WIF，提高泥漿的潤滑效果實現(xiàn)了水平段鉆井的安全施工。

5 結(jié)論與建議

(1)通過在該區(qū)塊施工的兩組U型井見表4

最大斜井深(M)垂深(M)井斜度(度)方位角(度)水平段長度(M)泥漿類型預(yù)期效果YQ-01H1 1042.63 621.31 74.5 259 524.32 低固相 于直井連通達設(shè)計要求YQ-02H1 1148 529.13 84.2 287.3 618.87 低固相 于直井連通達設(shè)計要求

我們認為該泥漿的配方在該區(qū)是使用的。YQ-02H1井在井深1131米時泥漿泵漏水修理30分鐘，修好后開泵循環(huán)井內(nèi)鉆具提拉正常無遇卡阻現(xiàn)象。YQ-01H1井深1001.8米時定向儀電池耗盡提鉆換電池，12V135柴油機進空氣被迫等待檢修歷時45分鐘檢修完畢順利提鉆。

(2)建議施工此類型井最好使用頂驅(qū)鉆機，因該類井斜度大水平段鉆進加壓困難，用螺桿鉆進要求泵壓高，泥漿質(zhì)量好。

(3)及時檢修好設(shè)備.鉆具.設(shè)施，尤其是定向儀器。井深超過800米各接頭處要纏棉線，保證密封以防跑水泄壓影響鉆井效率。該套定向儀器價值近100萬，必須精心維護正確使用，要有專業(yè)熟悉人員操作，不可大意否則將事倍功半造成大的經(jīng)濟損失。

(4)健全組織成立相應(yīng)的指揮系統(tǒng)除井隊正常建制外應(yīng)設(shè)立機修維護泥漿維護調(diào)試造斜技術(shù)負責，外協(xié)購料等多個聯(lián)合體利于生產(chǎn)順利進行。

[1]胡辰光，鉆探工程技術(shù)及標準規(guī)范實務(wù)全書、安徽文化音像出版社、2003、

[2]劉麗、房會春、顧輝亮，地層壓力保持水平對低滲透油藏滲透率的影響、2011

[3]史凱嬌、徐同臺，鉀無固相鉆井液和完井液研究、石油鉆探技術(shù)、2011

[4]鄢捷年，鉆井液工藝學、山東東營中國石油大學出版社、2006

[5]曾祥熹等，鉆孔護壁堵漏與減阻、北京地質(zhì)出版社、1981