崔曉明，祝學飛，馮 勇，馮 麗，吳大超，王 盼

（川慶鉆探工程有限公司新疆分公司，新疆 庫爾勒 841000）

躍滿區(qū)塊前期鉆進過程中，上部采用傳統(tǒng)的聚合物鉆井液體系，下部采用KCl聚磺體系，在白堊系與三疊系層位多次出現(xiàn)短起阻卡、卡鉆情況，二疊系火成巖易漏失地層多次出現(xiàn)漏失、垮塌、卡鉆情況[1]。KCl 聚磺體系因含有高濃度的磺化材料屬于強分散型鉆井液[2]，隨著鉆遇裸眼段長的增加、鉆屑污染，鉆井液密度的提高，體系動切力和靜切力逐步升高，強凝膠狀態(tài)逐步突出加劇了易滲透地層裸眼井段阻卡、二疊系漏失、6500m 以下井段的高溫增稠誘發(fā)井漏等復雜情況,為解決此問題，特引入CP全陽離子鉆井液體系在該區(qū)塊進行應用。

1 躍滿區(qū)塊地質特性與施工難點

躍滿區(qū)塊大斜度井二開段裸眼長4300m 左右，三開裸眼段長2200m左右，且存在多套壓力系統(tǒng)，對鉆井液抑制、防塌、防漏及抗溫提出了較高的要求[3]。上部新生代地層為砂泥巖互層，可鉆性好，易形成虛假泥餅造成井眼縮徑引起起下鉆阻卡，中生代白堊系、侏羅系、三疊系地層中的巨厚泥巖在壓實過程中形成了硬脆性泥巖，易出現(xiàn)井壁剝落掉塊垮塌現(xiàn)象，二疊系火成巖易發(fā)漏失情況，石炭系以下地層以硬脆性泥巖為主，易發(fā)井壁垮塌，井眼擴大形成大肚子與糖葫蘆井眼[4]；奧陶系地層以灰?guī)r為主溶洞發(fā)育，井底溫度達到150℃～170 ℃，對高溫流變性提出了較高的要求。研究發(fā)現(xiàn)本區(qū)塊地層巖性的ξ電位在-10～-25mV范圍[5]，而CP全陽離子鉆井液體系能通過體系材料濃度把鉆井液的負電性能提高至與地層的電動電位相當?shù)内厔?，從而為該體系的實施創(chuàng)造了條件。

2 區(qū)域井身結構、鉆井液技術關鍵節(jié)點

躍滿區(qū)塊大斜度井采用四開制標準井井身結構[6]，二開進入石炭系100m中完，三開進入奧陶系一間房組10m中完。區(qū)塊井身結構與地層巖性及鉆井液技術關鍵節(jié)點見表1。

表1 區(qū)塊井深結構與地層巖性及鉆井液技術關鍵節(jié)點

3 CP全陽離子體系研究

3.1 處理劑抑制包被能力評價

選定哈拉哈塘區(qū)塊三疊系地層鉆屑進行巖芯柱實驗。巖芯柱分別在蒸餾水、1.5%CPI、8%KCl、20%Weigh2 溶液中進行浸泡24h 拍照抑制性評價，結果顯示經(jīng)CPI 溶液浸泡的巖芯柱在24h 內未發(fā)生松散坍塌現(xiàn)象，基本上保持原樣，其余試樣發(fā)生松散垮塌現(xiàn)象。巖芯柱分別在蒸餾水、1%CPH-1、1%IND30溶液中進行浸泡24h 拍照包被性評價，結果顯示CPH-1 和IND30 溶液浸泡的巖芯柱形狀保持較好，未發(fā)生水化分散現(xiàn)象,但CPH-1能為體系提供陽離子。

3.2 室內優(yōu)化配方實驗

基于合理土相與粘切、強包被、強抑制、強封堵、強潤滑防卡的技術思路結合區(qū)塊地質特點，以流變性、抑制性、潤滑性、封堵性為主要考察評價指標，優(yōu)化完善基礎配方，形成一套CP 全陽離子基礎配方,并進行陽離子濃度測試。配方：3%土+0.2%NaOH+1%CPH-2+0.5%CPH-1+1%CPI+1.5%CPF+1%CPA+2%潤滑劑+石灰石/重晶石（密度1.30g/cm3以上重晶石加重）?；A配方試驗性能表見表2。

表2 CP全陽離子基礎配方試驗性能表

表2 可看出，體系流變性、濾失性、陽離子度6500mg/L均符合低粘切狀態(tài)，適用于上部地層快速鉆進。

4 現(xiàn)場應用與操作工藝

4.1 二開311.2mm井眼1200～3200m段

新近系至白堊系底維護工藝：①膠液配方，水+0.1%NaOH+0.3%CPH-2+0.5%CPI，待膠液充分水化與充分護膠的水化坂土漿按比例進行組合，通過CPH-2、CPI 對易水劃分散泥巖進行有效包被抑制。②地層較新欠壓實，機械鉆速較高，滲透量較大，采用800～2000 目超細碳酸鈣YX 復配隨鉆堵漏劑TYSD-1/TP-2，控制地層滲透量在井眼理論容積2.5～3倍以內。③控制較低漏斗粘度FV30～35s、FLAPI失水20mL 以上,雷諾數(shù)Re＞3000，通過工程大排量60～65L/s實現(xiàn)優(yōu)快鉆進，保持鉆井液對井壁足夠有效的沖刷作用[7]，防止鉆屑貼附導致短起下鉆阻卡的發(fā)生。

4.2 二開311.2mm井眼3200～5500m段

侏羅系至石炭系中部維護工藝：①侏羅系后提高膠液中各種護理劑的含量，進一步強化包被、抑制特性。隨著井深增加，環(huán)空壓耗增加，適當補充預水化護膠坂土漿適當提高鉆井液粘切，保證攜砂能力，4000m前漏斗粘度40s即可，排量50L/s以上，采用低粘切，強化井壁沖刷。②三疊系逐步提高密度至1.26～1.28g/cm3，加入5%～8%超細碳酸鈣YX、1%～2%CPA干粉瀝青、2%～3%乳化瀝青SY-A01加強封堵改善泥餅質量，嚴控FLAPI、FLHTHP分別6mL、12mL以內。③二疊系密度穩(wěn)定在1.26～1.28g/cm3,保持體系中CK+＞35000mg/L，防止二疊系垮塌。因二疊系存在易漏失現(xiàn)象，在井漿中引入纖維類、剛性類堵漏劑、強化封堵防塌前提下適當降低鉆井液密度減小壓差的主動防漏策略[8]，以實現(xiàn)該層位防漏防塌措施。④石炭系重點強化體系抗高溫能力，膠液中CPF 加量提高至4%，為防止掉塊和鉆屑堆積，利用高密度稠漿段塞進行攜砂清潔井眼。

4.3 三開215.9mm井眼5500～7500m段

石炭系-至奧陶系一間房組維護工藝：①中完鉆塞期間做好鉆井液的清潔凈化工作，清除有害劣質固相，為下步維護奠定基礎，膠液配方為：水+0.5%NaOH+5%～6%CPF+1%CPI+1%CPA，同時日常維護輔以潤滑劑。②進入定向段前全井鉆井液油含不低于3%，井漿加入0.5%～1%玻璃微珠、0.5%～1%石墨粉，定向期間在循環(huán)罐細水長流均勻加入潤滑劑，提高YX加量至5%改善餅質量，封堵砂巖易滲透井段防止托壓。③泥盆系東河砂巖及志留系瀝青砂巖后，該段地層溫度相對較高，加入抗高溫處理劑，提高鉆井液的熱穩(wěn)定性，保持較強的抑制性，易塌地層增大CPA 處理劑用量，保證在高溫下具有良好的流變性和較低的高溫高壓失水，150℃下FLHTHP8mL。④本區(qū)塊普遍存在下套管時井漏情況發(fā)生，下套管前地面準備1.5倍井筒鉆井液備用，保證下套管完后固井施工順利。

5 全陽離子鉆井液體系應用效果評價

5.1 體系流變性控制

該鉆井液體系在二開三開段鉆進過程中有效抑制了上部井段疏松砂泥巖的水化膨脹，快速鉆進階段鉆井液性能穩(wěn)定，始終保持低粘切、強抑制及強包被特性，未發(fā)生泥包鉆頭現(xiàn)象，井眼暢通、起下鉆順利。體系有四種陽離子型處理劑，所以大大減少了原負電性體系需要7～8種處理劑才能維持陰離子鉆井液性能的要求，陽離子濃度5000mg/L 以上，有效抑制了粘土礦物的水化膨脹和分散，利于穩(wěn)定井壁。躍滿21-5X 井全陽離子鉆井液體系鉆井液流變性見表3。

表3 躍滿21-5X全陽離子鉆井液體系鉆井液流變性

表3 可看出：整個鉆井液流變性在較低粘度、切力范圍，4000m前雷諾數(shù)Re＞3000，大排量實現(xiàn)了對井壁的有效沖刷。

5.2 長時間靜止體系高溫流變特性穩(wěn)定

根據(jù)日常維護與長起下鉆到底開泵泵壓比較、遲到時間井底段返出性能對比監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該體系高溫流變性能穩(wěn)定，觸變性能好，避免了壓力激動造成與抽汲造成井漏問題。YueM21-5X 井在井深7305m 井底溫度148℃經(jīng)過69h 起下鉆后流變性無變化，YueM703井井深7251m 井底溫度142℃經(jīng)過72h 起下鉆后流變性無變化。

5.3 提高機械鉆速與行程鉆速明顯

在同臺競技中，全陽離子體系井次上部快速鉆進井段機械鉆速高于KCl 聚磺體系井次，但在中下部井段KCl 聚磺體系井次長裸眼阻卡現(xiàn)象明顯上升，導致鉆進周期大大增加。躍滿7區(qū)塊241.3mm井眼機械鉆速比較見表4。

表4 躍滿7區(qū)塊241.3mm井眼機械鉆速比較

5.4 經(jīng)濟環(huán)保效益

使用CP 全陽離子體系井次鉆井平均周期遠低于區(qū)塊使用KCl 聚磺體系的鉆井周期，仍較設計周期縮短10d左右，根據(jù)公司清潔化生產統(tǒng)計分析，區(qū)塊單井鉆井液危廢拉運30m3/d,處理費用為400 元/m3,實現(xiàn)單井綜合成本節(jié)約12萬元。

6 結論與認識

（1）全陽離子鉆井液體系具有良好的抑制性和優(yōu)良的熱穩(wěn)定性能，有效地解決了躍滿區(qū)塊鉆頭泥包、井壁穩(wěn)定、泥砂巖阻卡及鉆井液高溫穩(wěn)定性等問題，實現(xiàn)了該區(qū)塊長裸眼快速鉆進。

（2）全陽離子鉆井液體系顯著提高了區(qū)塊平均機械鉆速，縮短了鉆井周期，同時減少了危廢的拉運，取得了鉆井液、工程、環(huán)保三方面良好的應用效果。