張正華，王 波，慈浩然，黃建兵，譚 勇，耿繼東

（1.長城鉆探鉆井液公司西北項目部，內(nèi)蒙古烏審旗 017300；2.長城鉆探鉆井一公司長慶項目部，內(nèi)蒙古烏審旗 017300）

近年來，為滿足深井、超深井、特殊工藝井鉆井及頁巖氣水平井鉆井的需要，國內(nèi)逐步研究形成了聚合醇鉆井液、抑制性胺基鉆井液、有機鹽鉆井液和甲基葡萄糖苷鉆井液等具有良好環(huán)保和抑制性能的鉆井液，以及超高溫、超高密度鉆井液[1]。蘇里格氣田位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市境內(nèi)，構(gòu)造上隸屬伊陜斜坡，主力產(chǎn)層為二疊系石盒子組，巖性以巖屑砂巖為主，平均孔隙度5%～12%，平均滲透率（0.01～2.00）×10-3μm2，為典型的致密砂巖氣藏，儲集層橫向非均質(zhì)性強，縱向多期疊置，壓力系數(shù)低，開發(fā)難度大[2]。

目前，西北地區(qū)水平井和定向井的施工全部采用滑動導向鉆井法（即傳統(tǒng)的采用螺桿定向）。該方法的主要特點是在造斜過程中必須將鉆頭的方向固定，鉆具無法旋轉(zhuǎn)。由于鉆具無法旋轉(zhuǎn)導致巖屑攜帶困難、井眼不通暢、鉆壓無法加到井底等問題在定向施工中尤為突出。此外滑動導向時，機械鉆速慢，鉆具接近于靜止狀態(tài)，容易造成黏卡和卡鉆事故。

旋轉(zhuǎn)導向技術是在鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進時，可隨鉆實時完成導向功能[3]，不需要起下鉆改變鉆具組合，一套鉆具組合就可以完成造斜、增斜、降斜、穩(wěn)斜等施工，同時具有井眼軌跡控制精度高、鉆井時效高、摩阻扭矩低、井身質(zhì)量好以及井眼凈化效果好等優(yōu)點[4，5]。通過蘇53井定向段的施工，很好的解決了攜巖、井眼清潔、托壓等問題，并很好的規(guī)避了卡鉆風險。針對定向段旋轉(zhuǎn)導向施工，鉆井液方面從固控設備的使用、鉆井液性能的優(yōu)化、鉆井液材料的選用等進行全方位的技術支持，力保旋轉(zhuǎn)導向現(xiàn)場應用的順利進行。

1 旋轉(zhuǎn)導向試驗鉆井液技術支持

1.1 旋轉(zhuǎn)導向現(xiàn)場試驗對鉆井液要求

（2）鉆井液中不允許添加鐵礦粉；

（3）鉆井液中不允許加入中等粒徑以上或纖維堵漏材料，加入堵漏材料粒徑不大于1 mm。

1.2 鉆井液施工措施

（1）針對旋轉(zhuǎn)導向要求采取的鉆井液措施：充分利用固控設備除去鉆井液中的劣質(zhì)固相，振動篩篩布200 目以上，除砂器篩布240 目以上，100%使用，重點要提高離心機的使用率，要達到80%以上，保證含砂量＜0.3%；本井鉆井液體系不含鐵礦粉；為保證下部順利施工，本井在鉆穿劉家溝，進入石千峰50 m 左右需做承壓堵漏，在做完承壓堵漏，將堵漏劑徹底清除干凈后方可下入旋轉(zhuǎn)導向儀器。下入旋轉(zhuǎn)導向儀器后，若遇滲漏采用果殼（細）和無滲透（兩種堵漏材料粒徑均小于1 mm）進行隨鉆堵漏。如發(fā)生大漏或失返需進行靜止堵漏或承壓堵漏時，需將旋轉(zhuǎn)導向儀器起出簡化鉆具，待堵漏成功將大顆?；蚶w維材料清除后方可下入旋轉(zhuǎn)導向儀器。

（2）井壁穩(wěn)定方面：通過高性能水基鉆井液體系來保證鉆井液的強抑制性；通過加入物理封堵劑和化學封堵劑來加強封堵防塌性。

（3）井眼清潔方面：通過利用XCD 調(diào)整鉆井液流型，確保動塑比≥0.32，提高鉆井液攜砂性能保證井眼清潔。

（4）潤滑方面：采用固體和液體潤滑劑復配使用的方式提高井壁潤滑性能。液體潤滑劑含量3%，固體潤滑劑含量1.5%。

（5）固相控制方面：充分利用固控設備除去鉆井液中的劣質(zhì)固相，振動篩篩布200 目以上，除砂器篩布240 目以上，100%使用，重點要提高離心機的使用率，要達到80%以上，保證固相含量小于10%，保證含砂量＜0.3%；降低摩阻，減少儀器磨損，提高機械鉆速。

本研究發(fā)現(xiàn)年齡＞60歲、冠心病、下肢動脈疾病是頸動脈狹窄的主要影響因素，P＜0.05；頸動脈狹窄與冠心病、下肢動脈疾病之間存在相關性，這也為腦卒中高危人群的篩查提供了依據(jù)。本研究顯示重度頸動脈狹窄多發(fā)于冠心病、下肢靜脈疾病的人群中，且年齡＞60歲的老年人成為高發(fā)人群。研究結(jié)果提示年齡＞60歲、冠心病和下肢靜脈疾病患者成為頸動脈狹窄和腦卒中的高危人群，臨床上對該群體進行頸動脈篩查后，能實現(xiàn)頸動脈狹窄和腦卒中的早發(fā)現(xiàn)和早治療。

2 旋轉(zhuǎn)導向的技術優(yōu)勢對鉆井液施工的促進

2.1 攜巖效果

旋轉(zhuǎn)導向由于鉆具始終處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，極大的提高鉆井液對巖屑的攜帶效果。旋轉(zhuǎn)導向的攜巖優(yōu)勢再配以高性能水基鉆井液對巖屑的強抑制性（能夠抑制巖屑的水化分散），保持了巖屑的完整性，便于固控設備清除。

從圖1 和圖2 可以看出，巖屑返出量較大，巖屑成形，有的巖屑上有明顯的鉆頭刮痕，接近于原始的切屑狀態(tài)，證明巖屑在井眼停留時間段，返出及時，攜巖效果好，鉆井液抑制性強。

圖1 巖屑返出量大

圖2 鉆屑完整且保留切屑痕跡

2.2 井眼清潔效果

（1）起下鉆順利，無遇阻情況發(fā)生。從旋轉(zhuǎn)導向儀器試驗以來，由于堵漏及換鉆頭等原因，進行多次起下鉆作業(yè)；在多次起下鉆作業(yè)中，無遇阻情況發(fā)生，起下鉆順利，證明井眼清潔效果好，無巖屑床產(chǎn)生；從側(cè)面也證明井眼軌跡平滑、導向精準。

（2）泵壓正常，沒有因井眼不通暢造成的泵壓額外增高（見表1）。

表1 泵壓變化表

2.3 很好解決了滑動導向中托壓、卡鉆的問題

托壓是滑動導向時最為常見的技術難題，旋轉(zhuǎn)導向的應用克服了滑動鉆井鉆進時無法為鉆頭提供鉆壓的情況。且由于鉆具始終處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，避免了滑動導向時，機械鉆速慢，鉆具接近于靜止狀態(tài)，造成的黏卡和卡鉆事故。

2.4 對鉆井液性能的改善

2.4.1 有利于鉆井液固相含量和含砂量的控制 由于旋轉(zhuǎn)導向在攜巖方面的優(yōu)勢，巖屑能及時帶出井眼，避免了巖屑在井內(nèi)長時間停留，造成巖屑在井內(nèi)受鉆井液的沖擊和鉆具的碾壓進一步分散變細，最終導致固控設備難以清除，固相含量和含砂量不易控制。本井施工中固相含量在7%以內(nèi)，含砂量小于0.2%（見圖3、圖4）。

圖3 固相含量

圖4 含砂量

2.4.2 有利于鉆井液保持良好的流變性 由于巖屑及時清除，固相含量得到有效控制，避免了因有害固相過多導致的鉆井液流變性能的惡化，本井鉆井液始終能保持良好的流變性。

3 CNPC-IDS 系統(tǒng)對堵漏劑的兼容性

3.1 隨鉆堵漏劑使用情況

在鉆進過程中，發(fā)生滲漏時采用小于1 mm 粒徑的隨鉆堵漏劑（見圖5、圖6）進行堵漏，最高濃度達到5%，對儀器沒有影響。

圖5 果殼（細）

圖6 聚合物堵漏劑

3.2 細顆粒承壓堵漏

7 月29 日14 時30 分鉆進至井深3 490 m 發(fā)生漏失，漏速70 m3/h，隨鉆堵漏至15 時30 分，井深3 501 m，共漏失70 m3，鉆井液量不足以繼續(xù)鉆進，停泵短起補充泥漿，配堵漏漿堵漏20 m3（含超細鈣10%，細果殼10%，無滲透堵漏劑10%，橡膠粉1%，聚合物堵漏劑1%，堵漏劑除聚合物堵漏劑外粒徑均小于1 mm 且不含纖維），7 月30 日10 時開泵測試，返出排量為正常排量的1/3，堵漏效果不明顯，第一次堵漏失敗。

試驗證明：32%濃度的細顆粒堵漏漿對儀器的信號沒有影響，儀器使用正常。

3.3 粗顆粒承壓堵漏

7 月31 日3 時光鉆桿下鉆到井底，配堵漏漿25 m3注入井內(nèi)（堵漏漿濃度32%，含LCM 綜合堵漏劑8%，SQD-98 8%，MDF 4%，80 目石灰石4%，云母2%，無滲透4%，聚合物堵漏劑0.2%，土粉2%），短起至井深2 881 m 之上，做承壓堵漏，擠入堵漏漿6 m3，穩(wěn)壓0.5 MPa（套壓），10 min 壓力未降，開井靜止堵漏，7 月31 日12 時開泵測試排量正常，堵漏成功。至13 時30分下鉆準備循環(huán)處理泥漿（為滿足旋導儀器正常使用需求，替除堵漏劑，調(diào)整泥漿性能），至8 月1 日17 時歷時27.5 h，完成堵漏劑篩除，起鉆更換旋導儀器。

在篩堵漏劑過程中，使用80 目篩布（孔徑0.18 mm）歷時27.5 h 篩除堵漏劑。開始鉆進直至鉆至3 563 m完鉆，儀器使用正常?？梢娫谑褂美w維類堵漏劑（見圖7、圖8）和大顆粒堵漏劑（見圖9、圖10）后，使用80 目篩布徹底清除后，基本能滿足后續(xù)儀器的使用要求。

圖7 纖維類材料

圖8 纖維類材料

圖9 大顆粒材料

圖10 大顆粒材料

4 旋轉(zhuǎn)導向在西北地區(qū)致密砂巖氣開發(fā)的應用前景

4.1 西北地區(qū)蘇里格氣田致密砂巖氣藏特點

（1）氣田大面積含氣，儲量豐度低，平面差異大。平面上不同區(qū)域含氣豐度差異大，甚至同一區(qū)塊內(nèi)的豐度差異高達2 倍。

（2）沉積體系復雜，儲層非均質(zhì)性強，區(qū)帶間儲層差異大。氣田儲層巖性主要為石英砂巖，由于鄂爾多斯盆地北部物源的差異決定了氣田不同區(qū)帶之間儲層特征、巖性存在明顯的不同。

（3）氣藏壓力系數(shù)低，氣層單層厚度薄，開發(fā)難度大。儲層埋藏深、厚度薄、橫向發(fā)育不穩(wěn)，非均質(zhì)性強，橫向上變化快，縱向砂體多層疊置，連通性差，一般單層厚度小于5 m，多數(shù)為2～3 m。正陽的地質(zhì)特征導致氣田有效砂體識別難，單晶控制有效砂體小，開發(fā)難度大。

4.2 西北地區(qū)蘇里格氣田開發(fā)鉆井工程難點

（1）儲層埋藏深，地層縱向變化大，氣層單層厚度薄，水平井開采對井眼軌跡控制精度、儲層鉆遇率、井身質(zhì)量要求高；

（2）儲層差異大，導致地質(zhì)認識不足，入靶調(diào)整時間長；

（3）由于氣藏非均質(zhì)性強，儲層變化快，在現(xiàn)場鉆井施工過程中，需根據(jù)儲層變化，不斷調(diào)整井眼軌跡，保證在砂體中鉆進，切實達到提高儲層鉆遇率的目的；

（4）鉆井周期長，建井投資過大，直接影響致密氣開發(fā)效益。

4.3 針對西北地區(qū)致密砂巖氣的應用前景

旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術可以在鉆頭鉆進的過程中根據(jù)工程的需求更為容易的改變鉆頭鉆進的方向，針對本地區(qū)致密油氣藏的開采，可通過使用旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術增加儲層與井筒的接觸面積，并提高產(chǎn)層的鉆遇率。

針對氣藏非均質(zhì)性強，儲層變化快、儲層砂體薄的特點，旋轉(zhuǎn)導向?qū)壽E控制精準的優(yōu)勢能保證精確打到靶層。

旋轉(zhuǎn)導向鉆井在導向過程中軌跡的改變是一個漸變的過程，因此鉆頭所受的摩擦阻力與摩擦阻力產(chǎn)生的扭矩較小，如此形成的井眼軌跡十分光滑無波動，有利于調(diào)整井眼軌跡，尋找目的層。