征1-斜3井防塌鉆井液技術

邱春陽，馬法群，王寶田

(中國石化勝利石油工程有限公司鉆井工程技術公司，山東東營 257064)

征1-斜3井位于準噶爾盆地中央隆起帶中部征1區(qū)塊征1砂體高部位，是該區(qū)塊第一口定向井，鉆探目的開發(fā)征1區(qū)塊侏羅系三工河組油藏。該井是一口生產(chǎn)井，設計井深4 845.0 m，采用三開制井身結構，一開φ444.5 mm井眼×155.0 m，φ339.7 mm套管×155.0 m；二開φ311.2 mm井眼×2 523.0 m，φ244.50 mm套管×2 522.52 m；三開井眼φ215.9 mm×4 900.0 m，井深4 200 m定向，最大井斜30°，套管φ177.80 mm×4 890.04 m。該地區(qū)地質構造復雜，鉆井施工過程中井壁失穩(wěn)情況時有發(fā)生，下部井眼井徑平均擴大率達16%以上。特別是完井后電測遇阻頻繁，完井作業(yè)耗時長。通過優(yōu)選鋁胺成膜防塌鉆井液體系，配合現(xiàn)場鉆井液維護處理工藝，保證了該井順利完鉆；和該區(qū)塊已完鉆井相比，征1-斜3井鉆井周期和完井作業(yè)時間最短。完井測試后，日穩(wěn)產(chǎn)油4.5 t。

1　地質概況及鉆井液技術難點

征1-斜3井鉆遇地層自上而下為第四系、第三系、東溝組、吐谷魯群、三工河組和八道灣組。由于地層復雜，鉆井液施工難度較大，主要有以下技術難點：

1)上部地層到吐谷魯群上部，泥巖水敏性強，易水化膨脹，造成起下鉆遇阻、泥包鉆頭等復雜情況。

2)二開地層疏松，膠結性差，砂巖井段滲透性強，使用φ311.2 mm鉆頭鉆進，機械鉆速快，產(chǎn)屑量大。由于近井壁環(huán)空返速低，巖屑在上返過程中易黏附在砂巖段井壁上，形成虛厚泥餅，造成起下鉆遇阻。

3)侏羅系發(fā)育超壓[1]，三工河組和八道灣組灰色泥巖及碳質泥巖硬而脆，硬脆性及應力性垮塌嚴重。

4)三開裸眼段長，施工中使用的鉆井液密度較周圍完鉆井低，低密度下保持井壁和斜井段井壁穩(wěn)定的難度大；施工周期和井壁浸泡時間長，井壁失穩(wěn)趨勢增大。

5)三開定向施工中，鉆具與井壁接觸面積大，施工中摩阻和扭矩大，易造成“拖壓”現(xiàn)象，必須保證鉆井液體系具有良好的潤滑性，增加其潤滑防卡能力。

6)根據(jù)巖心實測物性資料，該區(qū)塊儲層屬于低孔低滲儲層，少量的濾液侵入儲層，會降低油層的滲透率，造成對儲層的污染；定向井穿越儲層面積大，油層保護難度也大。

2　鉆井液體系的選擇

通過調研鄰井鉆井液施工現(xiàn)狀，結合國內(nèi)深井鉆井液體系使用情況[2-6]，針對征1-斜3井地質概況及施工中鉆井液技術難點，確定二開使用聚胺強抑制鉆井液體系，三開使用鋁胺成膜防塌鉆井液體系。

聚胺強抑制鉆井液體系基本配方：(4.0%～6.0%)膨潤土+(0.2%～0.3%)NaOH+(0.2%～0.3%) Na2CO3+(0.4%～0.6%)聚丙烯酸鉀KPAM+(0.5%～1.0%)有機胺+(0.3%～0.5%)CMC-HV+(2.0%～3.0%)超細碳酸鈣+(3.0%～5.0%)耐溫抗鹽防塌降濾失劑JZC-1。

鋁胺成膜防塌鉆井液體系基本配方：(3.0%～4.0%)膨潤土+(0.3%～0.5%)KPAM+(0.5%～1.0%)有機胺+(1.0%～2.0%)鋁基聚合物+(2.0%～3.0%)JZC-1+(2.0%～3.0%)磺化酚醛樹脂SMP-1+(2.0%～3.0%)低熒光磺化瀝青+(2.0%～3.0%)超細碳酸鈣+(0.5%～1.0%)雙膜承壓劑+(2.0%～3.0%)聚合醇防塌劑+(3.0%～5.0%)白油潤滑劑+(0.4%～0.7%)防水鎖劑FCS。

3　現(xiàn)場鉆井液技術

3.1　二開(155～2 523 m)鉆井液技術

1)使用一開井漿開鉆，鉆進中補充聚合物膠液，保證KPAM含量大于0.5%，HV-CMC含量大于0.3%，使之有效包被巖屑，防止分散。

2)1 500 m前，鉆井液密度控制在設計下限，保持鉆井液低黏切性能，大排量鉆進；中壓濾失量控制在10～12 mL，適當沖刷井壁，防止縮徑。

3)1 500 m后，逐漸提高鉆井液密度和鉆井液漏斗黏度；中壓濾失量控制在6～8 mL，提高體系的護壁封堵性能。

4)保持有機胺含量1.0%，強化體系的抑制性，抑制軟泥巖水化膨脹。

5)上部地層疏松，膠結性差，鉆進中加入2.0%超細碳酸鈣，封堵地層，降低地層的滲透率，防止形成虛泥餅。

6)每鉆進200～300 m進行短起下鉆，刮掉黏附在井壁上的鉆屑和虛厚泥餅，修復井眼；下鉆到底后充分循環(huán)，適當提高排量和井眼凈化效率。

7)開動4級固控設備，降低鉆井液中劣質固相含量，提高機械鉆速，保持井眼暢通。

8)中完后，充分循環(huán)，待振動篩無返砂后，用潤滑劑配制30 m3封井漿封住下部井段，保證電測順利；下套管前，用2.0%塑料小球和1.0%JZC-1配制30 m3封井漿封井，保證套管順利下到底。

3.2　三開(2 523～4 900 m)鉆井液技術

1)開鉆前，在套管內(nèi)利用固控設備凈化二開井漿，補充4.0%膨潤土漿，按配方低限加入各種處理劑，循環(huán)均勻后開鉆。

2)開鉆后鉆井液密度控制在設計下限，鉆進中根據(jù)地層壓力監(jiān)測結果實時調整，依靠鉆井液液柱壓力徑向支撐平衡地層壓力，防止井壁垮塌。

3)鉆進中用高濃度膠液維護鉆井液性能，直井段膠液基本配方：井場水+0.4%KPAM+1.0%有機胺+1.5%鋁基聚合物+4.0%SMP-1+3.0%JZC-1+0.5%雙膜承壓劑+3.0%聚合醇防塌劑。斜井段膠液配方：井場水+0.4%KPAM +1.5%鋁基聚合物+5.0% SMP-1+3.0% JZC-1 +0.5%雙膜承壓劑+3.0%聚合醇防塌劑+8.0%白油潤滑劑。

4)漏斗黏度控制在45～55 s，定向后提高至55～65 s，保持體系具有足夠的懸浮攜帶能力，提高井眼的凈化能力，防止巖屑滯留井底。

5)直井段中壓濾失量控制在5 mL以內(nèi)，高溫高壓濾失量控制在15 mL以內(nèi)；斜井段中壓濾失量控制在3 mL以內(nèi)，高溫高壓濾失量控制在12 mL以內(nèi)，降低鉆井液濾液向地層的滲透，防止泥頁巖水化膨脹。

6)直井段加入1.0%有機胺、1.0%鋁基聚合物和2.0%聚合醇防塌劑，抑制活性泥巖的水化；斜井段加入1.5%鋁基聚合物和3.0%聚合醇防塌劑，抑制硬脆性泥頁巖水化，保持井壁穩(wěn)定。

7)直井段加入2.5%瀝青防塌劑、2.0%超細碳酸鈣和1.0%雙膜承壓劑；斜井段適當提高瀝青防塌劑、超細碳酸鈣和雙膜承壓劑的含量，有效封堵地層孔隙及微細裂縫。

8)進入儲層前50 m，加入0.6%防水鎖劑；中壓濾失量控制在2 mL，高溫高壓濾失量控制在10 mL以內(nèi)，防止儲層的水敏損害；加入0.5%鋁基聚合物、2.0%低熒光磺化瀝青、1.5%超細碳酸鈣、0.5%雙膜承壓劑和1.5%聚合醇防塌劑，通過膜封堵和屏蔽暫堵技術，保護儲層。

9)合理使用固控設備，振動篩使用120目篩布，除泥器和除砂器使用率達100%，定期開動離心機，及時清除有害固相。加強短起下鉆次數(shù)，斜井段鉆進100～150 m進行1次短起下鉆，特別是當摩阻和扭矩增大時，先進行短起下鉆，修整井壁及破壞井底巖屑滯留層，增大排量，循環(huán)凈化井眼，補充白油潤滑劑，保持定向順暢。

10)完鉆后，進行短起下鉆，配制漏斗黏度90 s以上稠漿凈化井眼。起鉆前，加入2.0%SMP-1和3.0%白油潤滑劑配制封井漿封井，保持電測順利。電測后通井循環(huán)，配制2.0%白油潤滑劑和1.5%塑料小球的封井漿封井，保證套管順利下到位。

4　應用效果

1)使用聚胺強抑制鉆井液和鋁胺成膜防塌鉆井液，施工中井壁穩(wěn)定，起下鉆暢通無阻，解決了吐谷魯群大段軟泥巖縮徑卡鉆和三工河組硬脆性泥巖坍塌的難題。

2)斜井段無巖屑床形成，施工中摩阻和扭矩低，摩阻系數(shù)小于0.05，定向過程中無“拖壓”現(xiàn)象。

3)全井機械鉆速7.42 m/h，比預計提高了34%，達到優(yōu)快鉆井的目的。同區(qū)塊其他井(直井)相比，鉆井周期明顯縮短，綜合效益突出。結果見表1。

表1　征沙村構造已完鉆井時效比較

4)井徑規(guī)則，井身質量良好，全井井徑平均擴大率為8.96%。

5)二開及完鉆下套管一次到底；電測一次成功率100%，與同區(qū)塊其他井(包括直井)相比，完井作業(yè)時間縮短了40%。

6)鉆井液體系油氣層保護效果好，完井試產(chǎn)后，日穩(wěn)產(chǎn)油4.5 t，獲得了良好的工業(yè)油流。

5　結論與建議

1)該區(qū)塊吐谷魯群發(fā)育大段軟泥巖，易發(fā)生縮徑卡鉆，應保持聚合物的有效含量，加足抑制劑，防止泥巖水化膨脹。

2)侏羅系三工河組泥巖硬而脆，應力性垮塌嚴重，鉆井液密度須控制在設計上限，加足瀝青、雙膜承壓劑和超細碳酸鈣，使之形成良好泥餅，隔絕壓力的傳遞，保持井壁穩(wěn)定。

3)低孔低滲儲層的油層保護，必須控制鉆井液與地層間壓差，同時在井壁穩(wěn)定的基礎上保持井壁穩(wěn)定與儲層保護的平衡；加入防水鎖劑，降低改變儲層巖石的潤濕性質，以達到保護儲層的目的。

[1]曲江秀,查明.準噶爾盆地異常壓力類型及成因探討[J].石油實驗地質,2003,25(4)：333-336.

[2]黃治中,楊玉良,馬世昌.不滲透技術是確保霍爾果斯安集海河組井壁穩(wěn)定的關鍵[J].新疆石油科技,2008,18(1):9-12.

[3]張蔚.北布扎齊油田淺層小井眼短半徑開窗側鉆水平井鉆井液完井液技術[J].新疆石油科技,2010,20(1):24-26.

[4]鄧增庫,左洪國,夏景剛,等.冀東油田水平井鉆井液技術[J].鉆井液與完井液,2005,22(4):72-73,77.

[5]萬緒新.水平井鉆井液優(yōu)化的幾點思考[J].石油鉆探技術,1999,27(2):28-29.

[6]周輝,郭保雨,江智君.深井抗高溫鉆井液體系的研究與應用[J].鉆井液與完井液,2005,22(4):46-48.