乾安區(qū)塊井壁穩(wěn)定鉆井液技術(shù)應(yīng)用

毛世發(fā)（中石化中原石油工程有限公司鉆井二公司，河南濮陽457001）

乾安區(qū)塊井壁穩(wěn)定鉆井液技術(shù)應(yīng)用

毛世發(fā)（中石化中原石油工程有限公司鉆井二公司，河南濮陽457001）

乾安區(qū)塊水平井鉆井過程中鉆遇的嫩江組泥巖和青山口、泉頭組泥頁巖使得井壁掉塊嚴(yán)重，劃眼困難。通過分析分析井壁坍塌特性，優(yōu)選聚胺和封堵護(hù)壁劑等高效防塌劑，優(yōu)選出鉀胺基非滲透防塌鉆井液體系，通過現(xiàn)場(chǎng)乾268井應(yīng)用取得良好效果。

泥巖；泥頁巖；鉀胺基；封堵劑；防塌鉆井液體系；乾安

乾安區(qū)塊位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)長嶺凹陷，設(shè)計(jì)井深3400m左右。上部嫩江組地層富含的強(qiáng)水敏性泥巖和下部儲(chǔ)層青山口、泉頭組存在微裂縫發(fā)育的硬脆性泥頁巖，使得水平井鉆井過程中掉塊嚴(yán)重，劃眼困難，嚴(yán)重制約著安全鉆井。通過分析井壁坍塌特性，優(yōu)選聚胺和封堵護(hù)壁劑等高效防塌劑，優(yōu)選出鉀胺基非滲透防塌鉆井液體系，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得良好效果。

1 井壁坍塌特性分析

1.1 嫩江組地層

巖性呈灰色、深灰色泥巖及紅色泥頁巖,水敏性極強(qiáng)，段長700m左右。X射線衍射分析表明，黏土礦物高達(dá)51.8%，其中，蒙脫石含量達(dá)22%，伊蒙混層高達(dá)64%。當(dāng)鉆井液濾液侵入地層后，黏土礦物晶格膨脹、層間距顯著增大，吸水膨脹后，改變了井壁周圍地層的孔隙壓力與應(yīng)力分布，引起井壁巖石強(qiáng)度降低。

1.2 青山口組、泉頭組地層

地層由硬脆性泥頁巖組成，含大段灰黑色泥巖、紫紅色泥巖，富含伊蒙混層，鉆井液易沿發(fā)育良好的微裂縫、層理侵入地層，使得微裂縫傳播、擴(kuò)張，形成聯(lián)通的微裂縫網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成井壁失穩(wěn)。

2 防塌處理劑與鉆井液體系優(yōu)選

2.1 聚胺

頁巖回收實(shí)驗(yàn)表明，聚胺具有良好的抑制能力，其加量控制在0.3～0.5%范圍內(nèi)。

2.2 胺基聚醇

通過吸附基團(tuán)吸附在粘土表面所形成的吸附層可阻止水分子的進(jìn)入地層。其獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)使其鑲嵌在粘土晶層，通過壓縮雙電層作用，減少粘土層間距。頁巖回收實(shí)驗(yàn)表明，胺基聚醇具有良好的抑制能力，其加量控制在0.3～0.5%范圍內(nèi)。

2.3 封堵護(hù)壁劑FPS

這是一種由正相乳液聚合而成、粒徑在0.1～10μm之間的兩親型白色膠乳，其彈性變形特性可有效封堵微裂縫和微孔隙。線性膨脹量試驗(yàn)表明，F(xiàn)PS與膨潤土作用后，在膨潤土表面形成保護(hù)膜，阻止水的進(jìn)一步滲入，有利于地層穩(wěn)定。

2.4 鉆井液體系優(yōu)選

通過大量室內(nèi)試驗(yàn)，確認(rèn)對(duì)解決乾安區(qū)塊井壁坍塌有良好效果的鉆井液體系為鉀胺基非滲透防塌鉆井液體系，其基礎(chǔ)配方為：4%膨潤土+0.2%Na2CO3+4%SMC+4%SMP+1.5%KFT

+0.5%CMC+0.4%聚胺+1%非滲透防塌劑+1%封堵護(hù)壁劑+ 0.5%胺基聚醇AP-1+6%KCL

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

乾268井是部署于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)長嶺凹陷乾安構(gòu)造南部的一口水平井，完鉆井深3408m。二開采用鉀胺基非滲透防塌鉆井液體系，有效解決上部嫩江組地層的泥巖井段水化和下部儲(chǔ)層青山口組、泉頭組地層硬脆性泥頁巖微裂縫，確保了井壁穩(wěn)定。

3.1 應(yīng)用井眼與井段

φ215.9mm井眼，1675m-3408m井段，井段長1733m。

3.2 配方

基礎(chǔ)土漿，按標(biāo)準(zhǔn)依次加入KCl、KPA、PAMS-150、YK-H、HQ-1、LV-CMC、PZ-7、QS-2、胺基聚醇、聚胺、封堵護(hù)壁劑、非滲透防塌劑等處理劑。

3.3 性能參數(shù)

ρ:1.26 g/cm3，F(xiàn)V:45s，F(xiàn)L:3.4 ml，YP:5，pH：9。

3.4 維護(hù)處理

（1）上部井段鉆進(jìn)中，采用“強(qiáng)抑制加封堵”的方法，采用大鉀、銨鹽、KCL、聚胺、胺基聚醇等防塌劑配制成膠液，維護(hù)性能，進(jìn)入嫩江組后逐步加入陽離子瀝青、封堵護(hù)壁劑、降失水劑、井壁穩(wěn)定劑，保證較低失水和井壁的穩(wěn)定性。

（2）下部井段鉆進(jìn)中，采用“強(qiáng)封堵加抑制”的方法，用銨鹽+KPA+KFH+KCL+潤滑劑膠液維護(hù)，保持鉆井液中非滲透封堵劑、封堵護(hù)壁劑的有效含量。

（3）鉆進(jìn)中通過膠液調(diào)整鉆井液性能，以細(xì)水長流的方法，具有良好的鉆井液流動(dòng)性，攜砂能力好，鉆進(jìn)順利，起下鉆暢通無阻。

（4）使用好各級(jí)固控設(shè)備，保持鉆井液的清潔。

4 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

（1）乾安區(qū)塊水敏性極強(qiáng)的泥巖和微裂縫發(fā)育的泥頁巖是引起井壁坍塌的主要原因，采取抑制和封堵雙重方法進(jìn)行控制是解決這一問題的有效手段。

（2）通過對(duì)聚胺、胺基聚醇、封堵護(hù)壁劑三種抑制封堵材料的試驗(yàn)評(píng)價(jià)和鉆井液體系的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定的鉀胺基非滲透防塌鉆井液體系，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好。

[1]邱春陽，申祿泰，郝澤君，劉賀等.英2井井壁穩(wěn)定鉆井液技術(shù)[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展,2014，15(1)：5-7.

[2]侯憲波，魏文生.濱435井長裸眼井壁穩(wěn)定鉆井液技術(shù)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2011，31（11）：185-185.

毛世發(fā)，2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)化工學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)，工程師，現(xiàn)任中石化中原石油工程有限公司鉆井二公司技術(shù)發(fā)展中心鉆井液室副主任師。