王旭東，賀倫俊，呂建波，孫金波，肖林通

( 1.中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東 東營(yíng) 257000；2.勝利油氣勘探管理中心，山東 東營(yíng) 257000)

莊111井設(shè)計(jì)井別為評(píng)價(jià)井，井型為直井，設(shè)計(jì)井深：4330 m，實(shí)鉆井深：4358 m，完鉆層位為三工河組。鄰井在施工過(guò)程中，在清水河組下部、三工河組井段普遍存在地層泥巖水化性和硬脆性垮塌，西山窯組和八道灣組煤層坍塌，井徑擴(kuò)大率普遍在10%以上[1-3]。莊111井三開(kāi)采用復(fù)合鹽強(qiáng)封堵鉆井液體系，配合現(xiàn)場(chǎng)鉆井液維護(hù)處理工藝及井壁穩(wěn)定措施，井下無(wú)復(fù)雜情況，施工順利，有效解決了硬脆性泥頁(yè)巖地層井壁失穩(wěn)難題，為該區(qū)塊下一步的勘探開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)支撐。

1 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

(1)上部新近系、古近系泥巖含量較高，機(jī)械鉆速快，環(huán)空鉆屑濃度高，易縮徑，必須保證鉆井液具有很強(qiáng)的抑制能力和井壁沖刷能力，有效提高井徑擴(kuò)大率，確保起下鉆順利，100～940 m井段主要巖性為砂巖、粉砂巖，雖然可鉆性好，機(jī)械鉆速高，但抗沖刷能力強(qiáng)，井眼自然擴(kuò)徑能力差，形成了事實(shí)上的小井眼，容易造成短起下阻卡。砂巖段易堵篩眼跑漿，應(yīng)儲(chǔ)備足夠的60～80目粗篩布，現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備一定量的預(yù)水化膨潤(rùn)土漿，應(yīng)對(duì)跑漿造成的土相缺失。

(2)白堊系東溝組和吐谷魯群上部棕紅色泥巖易造漿，縮徑，且機(jī)械鉆速快，鉆井液被固相污染，容易造成鉆井液粘切升高，鉆井液自我清潔能力變?nèi)?，影響機(jī)械鉆速。

(3)吐谷魯群中下部井段砂泥巖互層，硬脆性泥巖膠結(jié)疏松，鉆頭剝蝕加之水化分散，易產(chǎn)生掉塊，造成井壁不規(guī)則，對(duì)下步施工造成困難，易出現(xiàn)起下鉆遇阻、卡鉆等復(fù)雜情況。

(4)西山窯組出現(xiàn)連續(xù)煤層(4066～4072 m)，鉆遇該井段時(shí)易出現(xiàn)鉆時(shí)較快，井徑擴(kuò)大率較大，造成煤層上部地層失去支撐，下部地層有臺(tái)階，造成井壁坍塌，影響施工安全。

(5)侏羅系三工河組是含油氣層段，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣層和保護(hù)油氣層不受鉆井液的侵害以及提高機(jī)械鉆速，施工中鉆井液密度受限，給井壁穩(wěn)定、平衡上部地層流體壓力和清潔井眼方面造成困難。

2 鉆井液體系

該井三開(kāi)鉆遇東溝組、吐谷魯群組、西山窯組和三工河組地層，三工河組是主要目的層段，砂質(zhì)泥巖膠結(jié)性差，巖性硬脆，且發(fā)育有微裂縫，極易產(chǎn)生掉塊，難以破碎和攜帶，三開(kāi)井段的井壁穩(wěn)定問(wèn)題是莊111井施工難點(diǎn)和重點(diǎn)。

該井三開(kāi)采用復(fù)合鹽強(qiáng)抑制鉆井液體系，其特點(diǎn)是鉆井液濾液活度低，具有強(qiáng)抑制能力，利用鉀離子的抑制作用和高礦化度活度平衡理論，較好的實(shí)現(xiàn)了體系的強(qiáng)抑性，有效抑制泥巖水化，起到了井壁穩(wěn)定和保護(hù)油氣層的目的[4-6]。復(fù)合鹽強(qiáng)抑制鉆井液體系具有較高的固相容納限，可以添加更大比例的封堵材料，針對(duì)微裂縫發(fā)育問(wèn)題，優(yōu)選微納米粒子、多級(jí)配封堵劑，配合無(wú)熒光瀝青、井壁穩(wěn)定劑，協(xié)同強(qiáng)化封堵微裂縫，實(shí)現(xiàn)“多尺度”致密封堵效果，有效封堵封裂縫[7-8]。

3 現(xiàn)場(chǎng)鉆井液技術(shù)處理

3.1 一開(kāi)井段(0～99.11 m)

開(kāi)鉆前配置好足量預(yù)水化好的膨潤(rùn)土漿，開(kāi)鉆后加入0.2%～0.3%聚陰離子纖維素對(duì)膨潤(rùn)土漿進(jìn)行護(hù)膠。

鉆進(jìn)時(shí)使用好固控設(shè)備，離心機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)，保證各級(jí)固控設(shè)備狀態(tài)良好。鉆完進(jìn)尺后，大排量循環(huán)洗井干凈，泵入膨潤(rùn)土漿20 m3封井，確保下導(dǎo)管順利。

3.2 二開(kāi)井段(99.11～1702.00 m)

3.2.1 二開(kāi)井段基本情況

二開(kāi)鉆新近系、古近系，該井段為棕紅色、棕褐色、紫紅色、灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖與淺灰色、淺褐灰色、紫紅色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖不等厚互層，地層欠壓實(shí)、膠結(jié)差、分散性強(qiáng)；地層粘土礦物以伊蒙無(wú)序間層為主，成巖程度低，回收率一般小于50%，泥巖易吸水膨脹，膨脹率高達(dá)20%～30%，容易縮徑；高滲透砂巖易形成虛厚泥餅，造成假縮徑，容易引起起下鉆遇阻、劃眼，甚至卡鉆事故；必須保證鉆井液具有很強(qiáng)的抑制能力和井壁沖刷能力，有效提高井徑擴(kuò)大率，確保起下鉆順利。

3.2.2 二開(kāi)鉆井液維護(hù)

將一開(kāi)鉆井液加入中，加入聚丙烯酸鉀、胺基聚醇、氯化鈣稀膠液維護(hù)，保持鉆井液較強(qiáng)的抑制性能。上部地層應(yīng)保持較低的粘切和足夠的排量，加強(qiáng)鉆井液對(duì)井壁的沖刷，有效提高井徑擴(kuò)大率，預(yù)防起下鉆阻卡。使用好固控設(shè)備，保證除砂器、除泥器、離心機(jī)鉆進(jìn)時(shí)連續(xù)、有效運(yùn)轉(zhuǎn)，充分降低鉆井液中劣質(zhì)固相含量，同時(shí)配合多次放沉砂罐，保持鉆井液清潔，提高上部地層的機(jī)械鉆速。

快速鉆進(jìn)期間，鉆井液密度控制在1.10 g/cm3，粘度控制在30～35 s，失水控制在20～100 mL。鉆遇砂巖、粉砂巖時(shí)，需及時(shí)更換篩布并使用鋼絲刷清潔嵌入篩孔中的砂粒，以減少跑漿，同時(shí)補(bǔ)充預(yù)水化膨潤(rùn)土漿，混入前加入PAC-LV對(duì)膨潤(rùn)土漿進(jìn)行護(hù)膠，控制鉆井液中膨潤(rùn)土含量30～40 g/L。

完鉆前150 m左右，補(bǔ)充高濃度膨潤(rùn)土漿，提高鉆井液粘度至45 s左右，完鉆后大排量充分循環(huán)，井眼干凈后短起至套管鞋，循環(huán)后用稠漿封井起鉆，進(jìn)行中完作業(yè)。

3.3 三開(kāi)井段(1702.00 m-4358.00 m)

3.3.1 三開(kāi)井段基本情況

三開(kāi)鉆遇東溝組、吐谷魯群組、西山窯組和三工河組地層，三工河組是主要目的層段，砂質(zhì)泥巖膠結(jié)性差，巖性硬脆，且發(fā)育有微裂縫，極易產(chǎn)生掉塊，難以破碎和攜帶。

3.3.2 三開(kāi)鉆井液維護(hù)處理

三開(kāi)鉆進(jìn)至2600 m轉(zhuǎn)換復(fù)合鹽強(qiáng)封堵鉆井液體系，轉(zhuǎn)換步驟如下：轉(zhuǎn)換前進(jìn)行短起下，利用短起下清除裸眼段井壁上的虛泥餅，短起下后充分循環(huán)，配制封井漿封井。起鉆至套管內(nèi)，在套管內(nèi)轉(zhuǎn)換為復(fù)合鹽鉆井液體系，首先利用固控設(shè)備將鉆井液充分凈化后，使用般土漿調(diào)整鉆井液中膨潤(rùn)土含量在40～50 mg/L，鉆井液粘度35 s左右；按照循環(huán)周，先加入氯化鉀和氯化鈉，使其氯根達(dá)到50000 mg/L左右。加完鹽后，根據(jù)實(shí)測(cè)鉆井液性能繼續(xù)加入PAC-LV、海水降濾失劑、磺甲基酚醛樹(shù)脂等處理劑維護(hù)鉆井液的性能。

參考臨井資料顯示清水組下部掉塊現(xiàn)象頻繁，轉(zhuǎn)完鹽后，一次性加入3%微納米粒子、3%井壁穩(wěn)定劑、2%～3%多級(jí)配填充封堵劑、3%～5%超細(xì)碳酸鈣，并定期補(bǔ)充，提高鉆井液的封堵能力，提高鉆井液密度至1.20 g/cm3，保持井眼力學(xué)穩(wěn)定，利用鉆井液液柱壓力徑向支撐穩(wěn)定井壁，綜合達(dá)到鉆井液的封堵防塌目的。

加大SMP-2等抗高溫材料的加量，并根據(jù)井底溫度適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)充，保證鉆井液的抗溫性及穩(wěn)定性，高溫高壓失水控制在9 mL以內(nèi)。

鉆進(jìn)過(guò)程中，要注意觀察井口返漿情況及振動(dòng)篩上的巖屑返出量、巖屑形狀的變化，做好井眼穩(wěn)定性防護(hù)及監(jiān)視工作，一旦出現(xiàn)井眼垮塌、井漏等復(fù)雜情況，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整鉆井液性能，提高鉆井液的懸浮、攜帶巖屑能力，確保井下安全。

進(jìn)入目的層井段后為確保施工安全，每次起鉆前要確定井下油氣層的壓力情況，搞好短程起下鉆，測(cè)量循環(huán)周，確定油氣的上竄速度在安全范圍內(nèi)，方可起鉆。注意控制起下鉆速度，起鉆按井控標(biāo)準(zhǔn)灌好鉆井液，防止拔活塞造成拔塌井壁或抽吸井噴等復(fù)雜情況發(fā)生，下鉆避免因壓力激動(dòng)過(guò)高引起井漏。

起鉆前根據(jù)需進(jìn)行封井工作，封井漿中混入高濃度膨潤(rùn)土漿、加入超細(xì)碳酸鈣、封堵防塌材料，提高鉆井液的封堵防塌、懸浮攜帶能力，進(jìn)一步保證井眼穩(wěn)定，起下鉆順利。

完鉆后做好通井作業(yè)，對(duì)起下鉆遇阻卡的井段，采取技術(shù)劃眼或倒劃眼措施消除或減少阻力，并充分循環(huán)、調(diào)整好鉆井液性能。井下的復(fù)雜情況必須在通井過(guò)程中解決好，起鉆前可視情況配制高質(zhì)量封井漿封閉裸眼井段，以利于電測(cè)和下套管作業(yè)順利實(shí)施。

3.3.3 取心過(guò)程鉆井液維護(hù)處理措施

莊111井鉆至4266 m見(jiàn)油氣顯示決定取心，至4283 m共計(jì)取心2筒，取心總進(jìn)尺17 m：

第一筒心(4266～4275 m)：鉆進(jìn)至4266 m見(jiàn)油氣顯示，取心鉆進(jìn)至4275 m割心起鉆，取心進(jìn)尺9 m，心長(zhǎng)8.6 m，收獲率95.56%。

第二筒心(4275～4283 m)：第一筒心出心后接通知連續(xù)取心，直接下取心鉆具，取心鉆進(jìn)至4283 m割心起鉆，取心進(jìn)尺：8 m，心長(zhǎng)：8 m，收獲率100%。

4 施工效果

莊111井一開(kāi)采用444.5 mm鉆頭鉆進(jìn)至99.11 m完鉆，鉆進(jìn)正常，下套管順利，下入339.7 mm套管至99.11 m，固井順利。二開(kāi)采用311.2 mm鉆頭正常鉆進(jìn)至1702 m完鉆，鉆進(jìn)過(guò)程順利，下套管順利，下入244.5 mm套管至1701.80 m，固井順利。三開(kāi)采用215.9 mm鉆頭正常鉆進(jìn)至4358 m完鉆，電測(cè)一次到底，下套管順利，下入139.7 mm套管至4357.24 m，固井順利。

莊111井全井施工順利，無(wú)復(fù)雜情況發(fā)生，電測(cè)成功率100%，井徑規(guī)則，三開(kāi)平均井徑226.36 mm，井徑擴(kuò)大率4.85%，為該區(qū)塊新記錄，和臨井莊109井相比井徑擴(kuò)大率相比降低56.07%。

表1 莊111和莊109井井徑擴(kuò)大率對(duì)比