雙聚防塌鉆井液在準噶爾盆地中的應用

陳忠恒

（中石化勝利石油工程有限公司鉆井職工培訓中心，山東東營257000）

雙聚防塌鉆井液在準噶爾盆地中的應用

陳忠恒*

（中石化勝利石油工程有限公司鉆井職工培訓中心，山東東營257000）

準噶爾盆地中部Ⅰ區塊巖性及壓力體系復雜多變，鉆井過程中噴、漏、塌、卡等事故及其它復雜情況多，鉆井施工難度大。西山窯組、三工河組、八道灣組分別發育有煤層，鉆進中極易發生井壁坍塌、縮徑卡鉆。針對地層復雜情況，該區塊從三開采用雙聚（聚磺、聚胺）防塌鉆井液。現場應用結果表明，該套鉆井液體系在井底溫度超過120℃時性能穩定，抑制性好，抗污染能力強，解決了高溫深井條件下的井壁穩定、流變性控制和潤滑防卡等一系列技術難題，未發生任何井下事故，實現了鉆探目的，滿足了施工要求，為準噶爾盆地油氣田的勘探開發積累了重要經驗。

雙聚；防塌；準噶爾盆地

1 地質和工程概況

1.1 地質概況

準噶爾盆地中部I區塊是中石化在西部探區的重點區塊，該區塊具有“埋藏深、地層多、油層厚、面積大”的特點。其地層巖性特征見表1。

表1 沙X井三開地層巖性特征

1.2 工程概況

該井是一口三開直井，設計井深為4770m，實際完鉆井深為4700m，完鉆層位為三疊系白堿灘組。該井井身結構如表2所示。

表2 沙X井井身結構

2 三開井段（3376～4700m）鉆井液的調整及維護

根據地質、工程設計，該井三開鉆遇三工河組、八道灣組。地層穩定性差，易垮塌，油氣顯示活躍。該段地層主要任務為防塌、防漏、抗溫、防油氣侵、防H2S。因此采用雙聚（磺、胺）防塌鉆井液，其配方如下：井漿+ 0.3%～0.4%KPAM+0.3%～0.5%NaOH+2%～3% KFT+2%～3%HQ-1+2%%～3%SMP-2+2%～3%WFT666+2%～3%SPNH+3%～4%SMP-1+0.2%～0.5%有機胺+0.5%～1%硅氟稀釋劑+0.5%～1%WJH-1。

2.1“多元協同”防塌技術

該井三開3376～4700m，在鉆進時有掉塊，多數為薄片形剝蝕掉塊，煤層掉塊較大。尤其在每次起下鉆后循環的第一周，井底段返出后，掉塊較多。分析原因為該區塊三工河組、八道灣組為大段泥巖，地層泥巖較脆，地層水敏性強，容易導致水化應力垮塌掉塊，井眼不穩。本井在該井段鉆進時，采用以力學平衡為主，化學抑制、物理封堵為輔的“多元協同”防塌技術對策[1-3]，現場應用取得了較好的效果，有效解決了煤層掉塊問題。

（1）保持合適的鉆井液密度，提供必要的力學支撐，使其和井壁壓力實現近平衡。進入三開井段后，根據地層壓力設計并充分結合鉆進實際情況，適時調節鉆井液密度，保持對地層具有適當的正壓差，以防止井壁坍塌掉塊；但密度也不能太大，以防止粘附卡鉆和壓漏地層。

（2）保持適當的鉆井液流變性能。在三開易塌井段，通過各種流型調節措施，將鉆井液的動塑比控制在0.4～0.45Pa/(mPa·s)，保證鉆井液具有良好的流型，減弱鉆井液對井壁的沖蝕作用；同時在保證攜巖和井眼清潔能力的情況下，盡量保持鉆井液的低粘切，減弱壓力激動對井壁穩定的影響。

（3）提高鉆井液濾液的強抑制性，抑制泥頁巖水化分散。及時補充質量濃度為0.3%～0.5%KPAM膠液，保證其在鉆井液中的含量充足，提高鉆井液的抑制性，抑制泥頁巖水化膨脹，減緩濾液侵入井壁的速度和深度。

（4）強化物理封堵。主要通過加入2%～3%KFT、2%～3%WFT666和2%～3%HQ-1等防塌劑改善泥餅質量，形成化學固壁作用。

（5）降低濾失量特別是高溫高壓濾失量。由于鉆頭選型合理，三開采用PDC鉆頭獲得較高的機械鉆速，處理劑消耗速度快，及時補充2%～3%WFT666、2%～3% KFT和2%～3%SMP-1等處理劑，將API濾失量和HTHP濾失量(150℃，3.5MPa)分別控制在2～3mL和9～10mL，從而起到強化化學封堵，形成良好的泥餅，減小濾液向地層的滲入，減少引起泥頁巖水化的機會。

(6）工程上保持合適環空返速，下鉆到底開泵小排量頂通，慢慢提至正常排量，防止激動壓力過大，造成井壁憋塌、憋漏。

2.2 坂含的控制

合理的膨潤土含量是保證高密度鉆井液流變性的前提。三開井段設計泥漿密度為1.15～1.55g/cm3，高密度泥漿流變性能較難控制。膨潤土量限過高，高溫作用會促進粘土水化分散，造成鉆井液粘度、切力增大，甚至使鉆井液失去流動性，且這一作用不可逆；粘土量限過低，鉆井液中的高價陽離子會在高溫條件下擠壓粘土顆粒擴散雙電層[4]，使粘土易于產生高溫聚結，削弱鉆井液基本的凝膠強度，破壞鉆井液的沉降穩定性，在深井中極易產生重晶石沉淀等復雜事故。現場通過離心機清除和加入KPAM稀膠液的方法降低膨潤土含量，膨潤土含量控制在40～45g/L。性能達三開要求，鉆井液性能見表3。

表3 沙X井三開鉆井液性能

2.3 潤滑防卡技術

本井鉆井液密度高，固相含量大，除使泥餅粘附性增大外，還會使泥餅增厚，易產生壓差粘附卡鉆，這就要求泥漿有良好的潤滑性能。在鉆進過程中主要通過加強固相控制，改善泥餅質量，補充足量的潤滑劑，以保證鉆井液具有良好的潤滑防卡性能。

(1）固相控制。為有效控制固相，保證泥漿中聚合物PAM含量充足，抑制鉆屑水化分散。同時利用固控設備及時清除無用固相，三開振動篩篩布100目，保證除砂器、離心機使用率，盡量清除劣質固相，減少劣質固相在泥漿中分散的可能性。

（2)補充足量的潤滑劑，改善泥餅質量。在固相控制的基礎上，形成薄而致密的泥餅是提高鉆井液潤滑性的關鍵。隨著鉆進的進行，加入足量的降濾失劑、防塌劑等，降低泥漿濾失量，有效地減少泥餅厚度和滲透性。同時提高聚合醇潤滑劑和瀝青類材料的加量，改善泥餅的潤滑性，起到降低摩阻的作用。

3 認識與結論

（1)雙聚防塌鉆井液體系流變性能良好，抑制能力及抗溫能力較強，應用該鉆井液體系，采取合理密度、強化學抑制和強物理封堵等技術措施增強了鉆井液的抑制防塌能力，較好地解決了該地區三工河組、八道灣組地層井壁的嚴重失穩問題，基本上滿足該區塊安全鉆進的需要。

(2）在鉆遇極易水化、造漿嚴重的地層時，應增加聚合物的用量，聚合物與固控設備的配合使用有利于除去鉆井液中劣質固相，對鉆井液流變性能的穩定起著決定性的作用。

（3)進入三工河組易塌地層前，要提前將鉆井液性能調整好，將防塌劑和降濾失劑的量加足，其含量分別不低于3%；并且隨著井深的增加要不時的在鉆井液中加入抗高溫的降濾失材料和防塌材料。本井以瀝青類WFT666、KFT、HQ-1和WJH-1等配合使用，取得良好防塌效果。加重時要均勻，注意跟膠液、跟水，避免粘度上升過快，加重后要適當控制離心機的使用時間。

(4）鉆進中必須保持良好的流型，增強對井壁的沖刷能力，防止巖屑糊井壁造成起鉆困難。完鉆前在充分循環的基礎上，用含潤滑劑的稠漿封井，防止中完出現復雜情況。

（5)工程在裸眼段要控制好起下鉆速度，同時要避免定點循環現象發生，要注意避免在易塌井段開泵。

(6）利用非滲透處理劑進行屏蔽暫堵，可以減少泥巖水化的機會，保持井壁穩定，減緩了煤層垮塌的機率，為順利完井創造了良好的條件。

[1]徐加放，邱正松，劉慶來，張紅星，等.塔河油田井壁穩定機理與防塌鉆井液技術研究[J].石油鉆采工藝，2005，27(4): 33-36.

[2]楊振杰.井壁失穩機理和幾種新型防塌泥漿的防塌機理——文獻綜述[J].油田化學，1999，16(2):179-184.

[3]劉波，鄢捷年.高效防塌鉆井液的研制及在新疆塔河油田的應用[J].石油大學學報，2003，27(5):56-59.

[4]鄢捷年.鉆井液工藝學[M].東營:中國石油大學出版社，2006.

TE254.3

B

1004-5716(2015)06-0045-03

2014-05-28

陳忠恒（1986-），男（漢族），山東嘉祥人，助理工程師，現從事油氣井工程的研究工作。