資陽1井鉆井液技術

呂 明，廖 勇

(中石化西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，重慶400042)

資陽1井鉆井液技術

呂 明*，廖 勇

(中石化西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，重慶400042)

資陽1井是中石化西南油氣田分公司部署在四川盆地川中隆起興隆場鼻狀構造頂部較低部位的一口海相預探井，以寒武系龍王廟組和震旦系燈影組二段為主要目的層，設計井深5383m，完鉆井深5346m。該井鉆至古老的震旦系地層，設計和實鉆地層差別較大，地溫梯度異常，達到2.5℃/100m，預計完鉆井底溫度達到170℃～190℃，分別在三疊系須家河組、寒武系筇竹寺組和寒武系麥地坪組鉆遇大段頁巖，龍王廟組和燈影組二段孔縫發育，雷口坡組和嘉陵江組有大段石膏層，嘉陵江組有鹽層。經過室內大量實驗，優選出適合本井的氯化鉀聚磺鉆井液體系，選用抗溫、抗膏鹽和防漏處理劑，成功穿過以上復雜層段。

資陽1井；氯化鉀聚磺鉆井液；抗溫性能；抗膏鹽；防漏

資陽1井是中石化西南油氣田分公司部署在四川盆地川中隆起興隆場鼻狀構造頂部較低部位的一口海相預探井，以寒武系龍王廟組和震旦系燈影組二段為主要目的層，設計井深5383米，目前鉆至井深5364m。該井鉆至古老的震旦系地層，設計和實鉆地層差別較大，地溫梯度異常，達到2.5℃/100m，預計完鉆井底溫度達到170℃～190℃，分別在三疊系須家河組、寒武系筇竹寺組和寒武系麥地坪組鉆遇大段頁巖，龍王廟組和燈影組二段孔縫發育，雷口坡組和嘉陵江組有大段石膏層，嘉陵江組有鹽層。本井經過室內大量實驗，優選出適合本井的氯化鉀聚磺鉆井液體系，選用抗溫、抗膏鹽和防漏處理劑，成功穿過以上復雜層段。

1 地質簡況

該區位于樂山—龍女寺古隆起東南古斜坡帶上，今構造處于川中隆起帶軸部，威遠大型穹窿背斜構造向北東方向傾沒的斜坡帶上。該區自下而上依次沉積震旦系陡山沱組、燈影組，寒武系筇竹寺組、滄浪鋪組、龍王廟組、陡坡寺組、洗象池組，二疊系梁山組、棲霞組、茅口組、龍潭組、長興組，三疊系飛仙關組、嘉陵江組、雷口坡組、須家河組，侏羅系自流井組、涼高山組、沙溪廟組、遂寧組；區內地表出露侏羅系遂寧組，不發育奧陶系、志留系。

2 鉆井液技術難點

（1）井漏：須家河組地層發育一條斷層，裂縫發育；雷頂風化殼可能存在漏失，且此段斷層發育；鄰區茅口組因巖溶發育，鉆井中放空、井漏顯示較多；鉆遇以上層段及主要目的層時注意防漏。

（2）井眼穩定：遂寧組、沙溪廟組、自流井組地層泥巖發育，易水化分散坍塌；須五、須三夾碳質泥巖和煤層，防坍塌掉塊和卡鉆。長興組—龍潭組屬應力敏感性地層，注意防塌。

（3）減阻防卡：深井段裸眼長加入抗高溫潤滑劑降低泥餅摩擦系數，減緩粘附卡鉆的風險。

（4）流變性控制：預測完鉆井底溫度高于160℃,最高可能達190℃，對鉆井液材料的耐溫性要求高，顯著增加控制鉆井液流變性的難度。

（5）抗污染能力：雷口坡組、嘉陵江組地層含有石膏，應注意提高鉆井液的抗膏鹽侵能力、鈣離子最高含量達1200ppm；寒武系、震旦系鉆進時注意防鹽水浸Cl離子最高含量達32000ppm。

（6）2套不同的壓力系統在同一個裸眼井段內，存在高壓地層流體的侵入或是低壓地層的壓差卡鉆。龍王廟的地壓系數1.00～1.30g/cm3燈影組的地壓系數0.90～1.20g/cm3。

3 鉆井液配方的確定

3.1 抗鹽、抗鈣鉆井液體系的作用機理

鉆井液屬于粘土適度分散的膠體—懸浮體分散體系，鹽侵、鈣侵對鉆井液性能的影響主要是通過壓縮粘土顆粒表面的擴散雙電層和水花膜從而影響粘土的分散度，該過程是不完全可逆；壓縮雙電層是鈣侵和鹽侵的的作用機理因此選用增厚水化膜的護膠劑來抗鈣、抗鹽侵。

抗高溫機理：（1）高溫作用下分子運動加速處理劑與粘土顆粒之間的粘附能力減弱，處理劑失去作用；（2）高溫作用下處理劑分解，處理劑失去作用；（3）防漏作用機理：漏失是在一定的壓差條件下鉆井液流動到了鉆頭形成的井筒外，壓差和通道是漏失的2個必要條件；（4）井眼穩定作用機理：井眼穩定主要有化學防塌、物理防塌和抑制水化。化學防塌通過增加濾液中K+、Ca2+、Cl-的濃度是指通過調節鉆井液水活度，當鉆井液水活度低于地層水活度時，水活度誘導的化學滲透壓可以部分抵消井下水力正壓差引起的空隙壓力傳遞和濾液進入作用，甚至使地層水流向井眼內部，達到井壁穩定效果。物理防塌通過瀝青和超細碳酸鈣對裂縫的封堵；抑制水化作用，是指通過優選抑制劑，減少水化應力，抑制水化分散，盡可能阻緩水化引起的井壁巖石強調降低。

3.2 抗鹽、抗鈣、抗溫材料的選擇（表1、表2）

表1 實驗基樣性能

表2 抗鹽、抗鈣降失水劑的評價

正交最優抗鈣、抗鹽、降失水方案配方：二開井漿+ 2%JBF-2+2%SXP-2+4%JD-6（基樣1）。

3.3 抗溫穩定劑的選擇（表3）

最優配方：二開井漿+0.8%NaOH+0.5%Na2SO3+ 2%JBF-2+2%SXP+4%JD-6+3%RHJ-3+1%TX-1。

3.4 優選方案抑制性能實驗（圖1）

3.5 最優方案抗鹽實驗（表4）

3.6 最優方案抗鈣實驗（表5）

3.7 最優方案潤滑性實驗（表6）

4 現場工藝技術

4.1 體系轉化及維護處理措施

（1）在鉆遇雷口坡前按最優配方一次性加入JBF-2、SXP-2、JD-6、TX-1、RHJ-3、Na2SO3等處理劑。

（2）鉆進過程中補充大分子包被劑膠液護膠,經常補充JD-6、SXP-2抗溫抗鹽處理劑。

（3）鉆進過程中循環加入3%～4%的隨鉆堵漏材料和2%～3%的RHJ-3乳化瀝青封堵微裂縫,增強井筒的承壓能力,適時地提高鉆井液的密度有利于井壁穩定。

（4）經常測定Cl-和Ca2+的含量,通過加入KCl和石灰乳保持Cl-在30000ppm以上Ca2+含量在500ppm。

4.2 現場施工效果

（1）體系轉化前鉆井液對鈣和鹽侵很敏感,加入0.2%的CaCl2后鉆井液成滴流,失水也急劇地上升,轉化后在雷口坡和嘉陵江組鉆遇石膏和膏鹽層時性能穩定，順利地穿過了膏鹽層，且起下鉆順利，沒有阻卡現象；

表3 高溫穩定劑加量的選擇

圖1 優選方案抑制性能實驗

表4 最優方案抗鹽實驗

表5 最優方案抗鈣實驗

表6 最優方案潤滑性實驗

（2）雷口坡和嘉陵江交界處地層破碎，1.45的密度不能穩定破碎地層，加單根困難,經甲方同意，密度提到1.65，無漏失現象,井內恢復正常，加單根起下鉆順利;

（3）進入燈影組二段后井溫高達160℃,鉆井液有高溫減稠的現象,加入0.2%的PAC后，粘切恢復，性能穩定;（4）筇竹寺的頁巖段長達400m,鉆進過程中井壁穩定無掉塊;

（5）在龍王廟組和燈影組取芯段的巖芯中有很多的裂縫和空洞,裂縫寬2～3mm，空洞最大直徑有10mm左右,但鉆進過程中沒有發生漏失現象。

5 認識與建議

（1）這套鉀鈣水基鉆井液體系具有很強的防漏、防塌的性能，能滿足復雜井的施工要求。

（2）這套水基鉆井液有很好的抗高溫性能，能滿足160℃井底溫度井的施工要求，比油基鉆井液的使用費用低。

（3）這套鉀鈣水基鉆井液有很強的抗離子污染性能，在穿雷口坡組和嘉陵江組時，鈣離子濃度高達1200ppm、氯離子濃度達32000ppm，鉆井液性能穩定，起下鉆順利。

（4）把中壓失水控制在2mL以內，高溫高壓控制在10mL以內，對硬質的頁巖和白云巖有很高的防塌效果。

(5)根據實際情況及時地調整鉆井液密度，防止因液注壓力不能支撐井壁引起的井下復雜情況。

[1]張繼國，楊永勝，紀樹偉，郭耀，劉海濤.查深1井鉆井液技術[J].石油鉆采工藝,2013(5).

[2]伊增葦，耿東士，王小娜.鉆井液濾液抑制泥頁巖水化膨脹能力評價方法[J].鉆井液與完井液,2013(6).

TE254

B

1004-5716(2015)10-0017-04

2014-11-03

2014-11-16

呂明（1984-），男（漢族），四川廣漢人，助理工程師，現從事現場鉆井液技術工作。