塔河油田12區定向井鉆井液技術

玄劉斌，路 萍

（中石化西北油田分公司工程監督中心，新疆輪臺841600）

塔河油田12區定向井鉆井液技術

玄劉斌*，路 萍

（中石化西北油田分公司工程監督中心，新疆輪臺841600）

塔河油田12區是中石化西北油田分公司的主力開發區塊之一，為了提高可采儲量、單井采油率，在該區塊所布的定向井逐步增多，這就對鉆井施工過程中的鉆井液技術提出了更高的要求。12區定向井鉆井液施工的重難點是“上部地層防縮徑，下部地層防塌、防卡和防漏”，上部地層鉆井液以控制流變性為主，下部地層鉆井液以確保防塌能力、封堵能力和潤滑能力為主，完井前以油氣層保護為重點。通過對該區塊定向井鉆井液施工情況進行分析總結，提出了較為完善的鉆井液施工方案。

塔河油田12區；定向井；防塌；潤滑；固相控制

1 地質工程概況

塔河油田上部鉆遇上第三系—侏羅系，地層成巖性差、欠壓實，機械鉆速高，極易造成巖屑污染，且滲透性強，鉆井液滲漏嚴重，鉆屑極易在井壁形成虛泥餅，造成起下鉆阻卡。下部鉆遇侏羅系—志留系，地層成巖性好，三疊系、石炭系硬脆性泥巖，地層坍塌壓力系數高，鉆井液密度平衡地層坍塌壓力時，則遠高于地層壓力，井壁形成較大壓差，而在下部定向過程中，鉆具長時間貼井壁靜止，極易引起壓差卡鉆；二疊系為火成巖，主要巖性為英安巖、玄武巖，地層裂縫發育，極易發生漏失和坍塌；油氣層巖性以灰巖為主，地層穩定且地層壓力系數低，易造成油氣層損害。

2 鉆井液技術

針對塔河12區地質工程方面的特點，分井段采用不同的鉆井液體系，以滿足鉆井施工的需要。

2.1 0～500m井段

(1)該井段鉆遇第四系黃土層及粉砂巖,使用高粘聚合物—坂土鉆井液體系。基漿配方：預先配制150m3坂土漿，預水化24h，基本配方：淡水+10%坂土0.3% NaOH+0.2%Na2CO3,鉆進中配制膠液時配方：0.1% NaOH+0.3%～0.5%KPAM+0.3%～0.5%FA-367+ 0.5%NHPAN+淡水。

(2)純堿加量，根據配漿水（淡水和井場水）中Ca2+含量來確定，將鉆井液中Ca2+含量控制在400mg/L，同時防止鉆進地層后由于過量的Na2CO3引起黃土層分散。

(3)將膠液與坂土漿在地面用加重泵混合，調整達到設計要求后開鉆，開鉆后使用好四級固控設備，使用率100%。在整個井段鉆井過程中控制好固相含量,搞好泥漿凈化，保證井眼清潔暢通。加入包被劑KPAM和FA-367，確保其含量在0.5%以上。

（4）開鉆250m以內，要求泥漿具有高粘切，漏斗粘度在80s左右，以防止圓井導管下陷和確保穿鵝卵石層的井下安全，800m以后井段可以逐漸降低。鉆進中用膠液維護泥漿性能和補充泥漿量，控制鉆井液粘度在60～80s，鉆井液密度小于1.08g/cm3，其他性能不加控制。

2.2 500～4500m井段

（1）該井段鉆遇地層為庫車組、康村組、吉迪克組、庫姆格列木群、巴什基奇克組、舒善河組。使用強抑制性聚合物鉆井液，由一開鉆井液轉化而來。維護膠液配方：0.3%NaOH+0.5%～1%（KPAM+FA367）+0.5%～0.8%PAMS-900/JMPS-1+0.3%～0.5%NPAN+n% Na2CO3。

（2）庫車組存在流砂層，保持鉆井液粘度大于50s，防止大排量鉆進沖垮井壁。庫車組、康村組壓實差，機械鉆速快，巖屑濃度高，需要適時增加KPAM/FA367的加量，以保持鉆井液的強包被性，避免巖屑與巖屑、巖屑與井壁之間的碰撞接觸，相互吸附。康村組中底部、吉迪克組含有石膏，應加密對于Ca2+的監測并及時處理，使Ca2+維持在400mg/L左右。蘇維依組、庫姆格列木群、巴什基奇克組、巴西蓋組砂巖發育良好，在該段鉆井液中大分子包被劑的加量可取下限，但需及時加入QS-2、瀝青類來增強鉆井液的封堵能力，加量2%左右，以防止由于滲透性強形成厚泥餅造成起下鉆困難。

（3）未加重前四級固控設備使用率100%，加重后，離心機使用率60%以上，振動篩、二除使用率100%。振動篩篩布根據過篩情況及時更換至120目、150目。

（4）鉆井液性能控制：鉆井液密度高于地層壓力系數0.05即可，采用低粘低切，粘度45s左右，切力小于4Pa，塑性小于15mPa·s，靜切力（2～4）/（3～6）Pa，3000m以前失水8mL，4500m前降至6mL即可。

2.3 4500m至定向點井段

（1）該井段一般鉆遇白堊系舒善河組、亞格列木組，侏羅系，三疊系，二疊系。地層埋藏較深，井溫高，鉆井液需具有較強抗溫能力。采用聚合物—磺化鉆井液體系。基本配方：0.3%NaOH+0.3%～0.5%KPAM/FA-367+3%～5%SMP-1/SHC-2/PSC-2+（0.3% PAMS-900/JMPS-1）+2%～3%防塌劑（XCS-3/FT-1）+原油+n%Na2CO3+填充劑+加重劑。

（2）舒善河組紅色泥巖發育，而鉆井液在該段由抑制型轉為分散型，易造成泥巖分散，后期維護鉆井液粘切失控，因此該井段進行鉆井液轉型時應保持大分子包被劑的加量。三疊系地層坍塌壓力高，易坍塌，鉆井液密度高，壓差較大，易形成壓差卡鉆，因此鉆井液應具有較強的防塌和封堵能力。三疊系存在的三套砂組，易發生掉塊剝落，井壁穩定性差，要求嚴格控制鉆井液密度和失水量，尤其是HTHP的失水盡量控制在3mL。三套砂組滲透性強，鉆井液需復配多種封堵材料進行及時封堵，封堵材料以多功能隨鉆堵漏劑DFD-1、酸溶性堵漏劑SQD-98、超細碳酸鈣QS-2為主，也可以采用加大瀝青類、抗溫材料復配的方案以增強鉆井液的封堵、防塌、和潤滑能力，從而保證井眼穩定。三疊系泥巖易分散，造成鉆頭泥包和粘切失控，鉆井液需及時加入降粘劑及液體潤滑劑，可有效防止鉆頭泥包。二疊系為火成巖地層，裂縫發育，易發生井漏、井垮，鉆井液可采用“提前預防，提前封堵微裂縫”的原則，在維護時加入纖維類封堵材料，進行隨鉆封堵，同時按上限提高鉆井液密度。

（3）定向前適當混油降低摩阻，鉆進中根據定向施工順利程度及時補充原油及封堵劑，降低施工摩阻。定向段井眼穩定問題更加突出，因此井眼穩定是定向井段鉆井液技術首要解決的問題。首先，鉆井液密度盡量取設計上線，以保證對井壁的力學支撐，通過密度對井壁產生力學支撐，再復配XCS-3、FT-1防塌材料以改善泥餅質量。同時進入定向段后鉆具與井壁接觸面積大，靜止時間長，易發生壓差卡鉆（粘吸卡鉆），需在該井段混油以提高鉆井液的潤滑性。中完前，根據井下情況進行潤滑封閉等，確保中完電測和下套管順利。

（4）該井段施工離心機使用率30%左右，振動篩、除砂器、除泥器使用率100%。在定向段固控設備的使用尤為重要，要確保巖屑及時清除，防止無用固相偏高而影響鉆井液的流變性，由于定向段鉆頭、鉆具對巖屑研磨的較細，要根據鉆進、起下鉆情況及時開啟離心機，高低速離心機配合使用。

（5）鉆井液基本性能：密度1.30～1.35g/cm3，API失水4mL左右，HTHP失水12mL以下，塑性粘度22～25mPa·s，切力4～6Pa，靜切力（2～4）/（3～8）Pa，固相含量小于12%，含砂小于0.2%。

2.4 油氣層井段

（1）目前塔河油田12區開采主要油氣層為奧陶系，該地層以灰巖為主，地層較穩定，但地層壓力系數低，孔洞發育，易發生井漏。在該段鉆井液要以井控安全與油氣層保護為主，利用上開次鉆井液，通過清除固相，降低密度，調整鉆井液性能至設計范圍，根據鉆井液結構情況適當補充坂土漿，使用可酸化材料進行加重，如：石灰石，超細碳酸鈣、油層保護加重等，以便于后期壓裂酸化增產作業。

（2）由于井眼小、井深等多方面原因，在油氣層鉆進過程中，排量較小，在固控設備使用方面就應盡量使用細目篩布，防止細顆粒反復入井、分散造成儲層損害。

（3）鉆井液性能：密度1.15～1.17g/cm3，鉆井液粘度宜低，防止起下鉆過程中抽吸或激動壓力過大，造成油氣進入井筒或者井漏，漏斗粘度保持在35～45s，鉆井液失水不宜過小，從油氣層保護角度與泥餅形成角度出發，既不能使瞬間失水過大，也不能使鉆井液中自由水過高，維持4～5mL為宜。

3 個人認識（1）上部井段采用“三低一適”坂土—聚合物體系鉆井液，工程上配合大排量和每鉆進300m左右進行短程起下鉆，可有效解決起下鉆阻卡的發生。

（2）三疊系、石炭系地層鉆進過程中，鉆井液密度與地層壓力當量密度差距大，井內壓差大易引起壓差卡鉆，造成鉆具上提下放摩阻大，鉆遇不同地層有針對性的進行封堵工作，可有效降低壓差卡鉆的風險。

（3）三疊系、石炭系地層脆性泥巖發育，要保證充足的磺化材料、防塌材料和封堵材料，確保鉆井液的防塌能力。

（4）定向段對鉆井液的攜砂、抗溫和潤滑性要求高，保證鉆井液具有合適的流變性以確保攜砂性對正常鉆進至關重要。下部井段因為井深、井眼小，攜砂性主要靠鉆井液性能，而不用刻意追求高泵壓、大排量，鉆井液環空返速只需達到0.8m/s以上即可。

（5）鉆井液性能維護過程中固控設備的使用效果至關重要，適時適量使用不同固控設備，對于鉆井施工，特別是上部快速鉆進和定向段的順利進行功不可沒。

[1]鄢捷年.鉆井液工藝學[M].東營:石油大學出版社，2003．

[2] 李鵬.塔河油田優快鉆井鉆井液技術[J].石油鉆探技術，2005，33(3):66-68．

[3]王中華.鉆井液性能及井壁穩定問題的幾點認識[J].斷塊油氣田，2009，16（1）：89-91．

[4]王成嶺，李作賓，蔣金寶，杜文軍，王甲昌，王德成.塔河油田12區超深井快速鉆井技術[J].石油鉆探技術，2010，38(3)：17-21．

TE243

B

1004-5716(2015)09-0089-03

2014-09-22

玄劉斌（1987-），男（漢族），山東濰坊人，助理工程師，現從事鉆井工藝相關研究工作。