陳忠恒

（中石化勝利石油工程有限公司鉆井職工培訓(xùn)中心，山東東營257000）

雙聚防塌鉆井液在準(zhǔn)噶爾盆地中的應(yīng)用

陳忠恒*

（中石化勝利石油工程有限公司鉆井職工培訓(xùn)中心，山東東營257000）

準(zhǔn)噶爾盆地中部Ⅰ區(qū)塊巖性及壓力體系復(fù)雜多變，鉆井過程中噴、漏、塌、卡等事故及其它復(fù)雜情況多，鉆井施工難度大。西山窯組、三工河組、八道灣組分別發(fā)育有煤層，鉆進(jìn)中極易發(fā)生井壁坍塌、縮徑卡鉆。針對地層復(fù)雜情況，該區(qū)塊從三開采用雙聚（聚磺、聚胺）防塌鉆井液。現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，該套鉆井液體系在井底溫度超過120℃時性能穩(wěn)定，抑制性好，抗污染能力強(qiáng)，解決了高溫深井條件下的井壁穩(wěn)定、流變性控制和潤滑防卡等一系列技術(shù)難題，未發(fā)生任何井下事故，實現(xiàn)了鉆探目的，滿足了施工要求，為準(zhǔn)噶爾盆地油氣田的勘探開發(fā)積累了重要經(jīng)驗。

雙聚；防塌；準(zhǔn)噶爾盆地

1 地質(zhì)和工程概況

1.1 地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地中部I區(qū)塊是中石化在西部探區(qū)的重點區(qū)塊，該區(qū)塊具有“埋藏深、地層多、油層厚、面積大”的特點。其地層巖性特征見表1。

表1 沙X井三開地層巖性特征

1.2 工程概況

該井是一口三開直井，設(shè)計井深為4770m，實際完鉆井深為4700m，完鉆層位為三疊系白堿灘組。該井井身結(jié)構(gòu)如表2所示。

表2 沙X井井身結(jié)構(gòu)

2 三開井段（3376～4700m）鉆井液的調(diào)整及維護(hù)

根據(jù)地質(zhì)、工程設(shè)計，該井三開鉆遇三工河組、八道灣組。地層穩(wěn)定性差，易垮塌，油氣顯示活躍。該段地層主要任務(wù)為防塌、防漏、抗溫、防油氣侵、防H2S。因此采用雙聚（磺、胺）防塌鉆井液，其配方如下：井漿+ 0.3%～0.4%KPAM+0.3%～0.5%NaOH+2%～3% KFT+2%～3%HQ-1+2%%～3%SMP-2+2%～3%WFT666+2%～3%SPNH+3%～4%SMP-1+0.2%～0.5%有機(jī)胺+0.5%～1%硅氟稀釋劑+0.5%～1%WJH-1。

2.1“多元協(xié)同”防塌技術(shù)

該井三開3376～4700m，在鉆進(jìn)時有掉塊，多數(shù)為薄片形剝蝕掉塊，煤層掉塊較大。尤其在每次起下鉆后循環(huán)的第一周，井底段返出后，掉塊較多。分析原因為該區(qū)塊三工河組、八道灣組為大段泥巖，地層泥巖較脆，地層水敏性強(qiáng)，容易導(dǎo)致水化應(yīng)力垮塌掉塊，井眼不穩(wěn)。本井在該井段鉆進(jìn)時，采用以力學(xué)平衡為主，化學(xué)抑制、物理封堵為輔的“多元協(xié)同”防塌技術(shù)對策[1-3]，現(xiàn)場應(yīng)用取得了較好的效果，有效解決了煤層掉塊問題。

（1）保持合適的鉆井液密度，提供必要的力學(xué)支撐，使其和井壁壓力實現(xiàn)近平衡。進(jìn)入三開井段后，根據(jù)地層壓力設(shè)計并充分結(jié)合鉆進(jìn)實際情況，適時調(diào)節(jié)鉆井液密度，保持對地層具有適當(dāng)?shù)恼龎翰?，以防止井壁坍塌掉塊；但密度也不能太大，以防止粘附卡鉆和壓漏地層。

（2）保持適當(dāng)?shù)你@井液流變性能。在三開易塌井段，通過各種流型調(diào)節(jié)措施，將鉆井液的動塑比控制在0.4～0.45Pa/(mPa·s)，保證鉆井液具有良好的流型，減弱鉆井液對井壁的沖蝕作用；同時在保證攜巖和井眼清潔能力的情況下，盡量保持鉆井液的低粘切，減弱壓力激動對井壁穩(wěn)定的影響。

（3）提高鉆井液濾液的強(qiáng)抑制性，抑制泥頁巖水化分散。及時補(bǔ)充質(zhì)量濃度為0.3%～0.5%KPAM膠液，保證其在鉆井液中的含量充足，提高鉆井液的抑制性，抑制泥頁巖水化膨脹，減緩濾液侵入井壁的速度和深度。

（4）強(qiáng)化物理封堵。主要通過加入2%～3%KFT、2%～3%WFT666和2%～3%HQ-1等防塌劑改善泥餅質(zhì)量，形成化學(xué)固壁作用。

（5）降低濾失量特別是高溫高壓濾失量。由于鉆頭選型合理，三開采用PDC鉆頭獲得較高的機(jī)械鉆速，處理劑消耗速度快，及時補(bǔ)充2%～3%WFT666、2%～3% KFT和2%～3%SMP-1等處理劑，將API濾失量和HTHP濾失量(150℃，3.5MPa)分別控制在2～3mL和9～10mL，從而起到強(qiáng)化化學(xué)封堵，形成良好的泥餅，減小濾液向地層的滲入，減少引起泥頁巖水化的機(jī)會。

(6）工程上保持合適環(huán)空返速，下鉆到底開泵小排量頂通，慢慢提至正常排量，防止激動壓力過大，造成井壁憋塌、憋漏。

2.2 坂含的控制

合理的膨潤土含量是保證高密度鉆井液流變性的前提。三開井段設(shè)計泥漿密度為1.15～1.55g/cm3，高密度泥漿流變性能較難控制。膨潤土量限過高，高溫作用會促進(jìn)粘土水化分散，造成鉆井液粘度、切力增大，甚至使鉆井液失去流動性，且這一作用不可逆；粘土量限過低，鉆井液中的高價陽離子會在高溫條件下擠壓粘土顆粒擴(kuò)散雙電層[4]，使粘土易于產(chǎn)生高溫聚結(jié)，削弱鉆井液基本的凝膠強(qiáng)度，破壞鉆井液的沉降穩(wěn)定性，在深井中極易產(chǎn)生重晶石沉淀等復(fù)雜事故?，F(xiàn)場通過離心機(jī)清除和加入KPAM稀膠液的方法降低膨潤土含量，膨潤土含量控制在40～45g/L。性能達(dá)三開要求，鉆井液性能見表3。

表3 沙X井三開鉆井液性能

2.3 潤滑防卡技術(shù)

本井鉆井液密度高，固相含量大，除使泥餅粘附性增大外，還會使泥餅增厚，易產(chǎn)生壓差粘附卡鉆，這就要求泥漿有良好的潤滑性能。在鉆進(jìn)過程中主要通過加強(qiáng)固相控制，改善泥餅質(zhì)量，補(bǔ)充足量的潤滑劑，以保證鉆井液具有良好的潤滑防卡性能。

(1）固相控制。為有效控制固相，保證泥漿中聚合物PAM含量充足，抑制鉆屑水化分散。同時利用固控設(shè)備及時清除無用固相，三開振動篩篩布100目，保證除砂器、離心機(jī)使用率，盡量清除劣質(zhì)固相，減少劣質(zhì)固相在泥漿中分散的可能性。

（2)補(bǔ)充足量的潤滑劑，改善泥餅質(zhì)量。在固相控制的基礎(chǔ)上，形成薄而致密的泥餅是提高鉆井液潤滑性的關(guān)鍵。隨著鉆進(jìn)的進(jìn)行，加入足量的降濾失劑、防塌劑等，降低泥漿濾失量，有效地減少泥餅厚度和滲透性。同時提高聚合醇潤滑劑和瀝青類材料的加量，改善泥餅的潤滑性，起到降低摩阻的作用。

3 認(rèn)識與結(jié)論

（1)雙聚防塌鉆井液體系流變性能良好，抑制能力及抗溫能力較強(qiáng)，應(yīng)用該鉆井液體系，采取合理密度、強(qiáng)化學(xué)抑制和強(qiáng)物理封堵等技術(shù)措施增強(qiáng)了鉆井液的抑制防塌能力，較好地解決了該地區(qū)三工河組、八道灣組地層井壁的嚴(yán)重失穩(wěn)問題，基本上滿足該區(qū)塊安全鉆進(jìn)的需要。

(2）在鉆遇極易水化、造漿嚴(yán)重的地層時，應(yīng)增加聚合物的用量，聚合物與固控設(shè)備的配合使用有利于除去鉆井液中劣質(zhì)固相，對鉆井液流變性能的穩(wěn)定起著決定性的作用。

（3)進(jìn)入三工河組易塌地層前，要提前將鉆井液性能調(diào)整好，將防塌劑和降濾失劑的量加足，其含量分別不低于3%；并且隨著井深的增加要不時的在鉆井液中加入抗高溫的降濾失材料和防塌材料。本井以瀝青類WFT666、KFT、HQ-1和WJH-1等配合使用，取得良好防塌效果。加重時要均勻，注意跟膠液、跟水，避免粘度上升過快，加重后要適當(dāng)控制離心機(jī)的使用時間。

(4）鉆進(jìn)中必須保持良好的流型，增強(qiáng)對井壁的沖刷能力，防止巖屑糊井壁造成起鉆困難。完鉆前在充分循環(huán)的基礎(chǔ)上，用含潤滑劑的稠漿封井，防止中完出現(xiàn)復(fù)雜情況。

（5)工程在裸眼段要控制好起下鉆速度，同時要避免定點循環(huán)現(xiàn)象發(fā)生，要注意避免在易塌井段開泵。

(6）利用非滲透處理劑進(jìn)行屏蔽暫堵，可以減少泥巖水化的機(jī)會，保持井壁穩(wěn)定，減緩了煤層垮塌的機(jī)率，為順利完井創(chuàng)造了良好的條件。

[1]徐加放，邱正松，劉慶來，張紅星，等.塔河油田井壁穩(wěn)定機(jī)理與防塌鉆井液技術(shù)研究[J].石油鉆采工藝，2005，27(4): 33-36.

[2]楊振杰.井壁失穩(wěn)機(jī)理和幾種新型防塌泥漿的防塌機(jī)理——文獻(xiàn)綜述[J].油田化學(xué)，1999，16(2):179-184.

[3]劉波，鄢捷年.高效防塌鉆井液的研制及在新疆塔河油田的應(yīng)用[J].石油大學(xué)學(xué)報，2003，27(5):56-59.

[4]鄢捷年.鉆井液工藝學(xué)[M].東營:中國石油大學(xué)出版社，2006.

TE254.3

B

1004-5716(2015)06-0045-03

2014-05-28

陳忠恒（1986-），男（漢族），山東嘉祥人，助理工程師，現(xiàn)從事油氣井工程的研究工作。