KCl-有機鹽聚合物鉆井液在川西雙魚石區塊的應用

周代生， 李茜， 蘇強

（西南油氣田公司工程技術研究院，成都610017）

0 引言

雙魚石-河灣場構造帶位于四川盆地川西北部地區，大地構造位置隸屬上揚子克拉通北緣龍門山山前褶皺帶，為川北典型低緩構造，其地面構造較為簡單，總體為呈北高南低的單斜，斷層不發育。鉆探目的是了解田壩里潛伏構造泥盆系、二、三疊系儲層及以上層系含油氣性。雙魚石區塊自上而下鉆至的地層為：白堊系（劍門關組），侏羅系（蓬萊鎮組、遂寧組、沙溪廟組、自流井組），三疊系（須家河組、雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關組），二疊系（長興組、吳家坪組、茅口組、棲霞組、梁山組），石巖系和泥盆系（觀霧山組、金寶石組）。

雙魚石區塊目的層埋藏深，縱向存在多套壓力系統，局部異常高壓，井漏頻繁，經過前期實鉆及承壓堵漏技術，井身結構為五開五完。一開：φ660.4 mm×100 m+φ508.0 mm導管，劍門關組，封隔地表竄漏及垮塌層。采用高黏度和高切力膨潤土漿，防止地表竄漏、井塌、提高大尺寸井眼凈化效果。二開：φ444.5 mm×500 m+φ365.1 mm表層套管，蓬萊鎮組，封隔地表竄漏及垮塌層、可能的水層。采用空氣鉆，提高機械鉆速。三開：φ333.4 mm×3 700 m+φ273.1 mm技術套管，須家河組，封隔油氣層、垮塌層、低承壓能力井段。通過對空氣鉆可鉆性分析[1-8]， 確定了空氣鉆層位及深度（沙溪廟上部以上地層2 600 mm左右），上部大尺寸井眼提速技術為“空氣鉆”；通過對難鉆地層可鉆性、研磨性分析，優選鉆頭，形成了“高效PDC鉆頭+長壽命螺桿+優質鉆井液”提速技術。采用空氣鉆鉆至沙溪廟組上部（沙二段底）轉化為KCl-有機鹽聚合物鉆井液，提高大尺寸井眼機械鉆速，防止井塌，確保井下安全鉆進，有助于提高機械鉆速。

該井四開：φ241.3 mm×7 300 m+（φ193.7 mm+φ177.8 mm）油層套管，棲霞組頂，封隔膏巖層、高壓地層、易漏地層。采用鉀聚磺鉆井液，提高鉆井液的抗石膏污染能力、抗高溫能力和高密度鉆井液流變性控制能力。五開：φ149.2 mm×7 500 m+φ127.0 mm尾管懸掛， 志留系頂， 儲層專打。繼續采用鉀聚磺鉆井液，增強鉆井液抗高溫能力和保護儲層能力， 備用一層φ190.5 mm井眼應對復雜。

1 KCl-有機鹽聚合物鉆井液性能

KCl-有機鹽聚合物鉆井液具有抑制能力強、防塌效果好，性能穩定周期長，有利于提高機械鉆速等優點；在須家河組以上強水敏、強分散性泥頁巖地層，抑制鉆屑的水化分散，防止污染鉆井液，有利于鉆井液性能控制，抑制巖石組分水化分散膨脹，防止井壁垮塌，抑制巖屑的水化分散，減少鉆井液中劣質鉆屑含量、減少鉆井液中微米、亞微米粒子，有助于提高機械鉆速。KCl-有機鹽聚合物鉆井液配方如下。

2.0 %膨潤土漿+0.2%KPAM+1.0%抗溫降濾失劑Redul+1.0%PAC-LV+4.0%封堵防塌劑NRH+3.0%防卡潤滑劑FK-10+7.0%KCl+10.0%有機鹽Weigh2+重晶石

1.1 基本性能

KCl-有機鹽聚合物鉆井液性能見表1。

表1 KCl-有機鹽聚合物基本性能

1.2 抑制性能

在室內進行的泥頁巖巖屑（粒徑為2.0～3.2 mm）滾動回收率（80 ℃、16 h）實驗測得；巖屑在清水、KCl-聚合物鉆井液（配方如下）、有機鹽聚合物鉆井液（配方如下）和KCl-有機鹽聚合物鉆井液中的滾動回收率分別為27.5%、86.0%、90.0%和91.2%。

KCl-聚合物鉆井液 3.0%膨潤土漿+0.2%KPAM+1.0%抗溫降濾失劑CPF+1.0%PAC-LV+4.0%封堵防塌劑NRH+3.0%防卡潤滑劑FK-10+7.0%KCl+0.5%石灰+重晶石

有機鹽聚合物鉆井液 2.0%膨潤土漿+0.2%KPAM+1.0%抗溫降濾失劑REDUL+1.0%PACLV+4.0%封堵防塌劑NRH+3.0%防卡潤滑劑FK-10+15.0%有機鹽Weigh2+重晶石

室內在80 ℃、3.5 MPa、8 h條件下進行了黏土線性膨脹率實驗，測得清水、KCl-聚合物、有機鹽聚合物和KCl-有機鹽聚合物的黏土線性膨脹率分別為23.0%、16.5%、12.5%和11.0%。

室內分別在KCl-聚合物、有機鹽聚合物、KCl-有機鹽聚合物鉆井液中加入5%膨潤土粉進行抑制黏土分散能力評價實驗，其結果見表2。

表2 不同鉆井液抗黏土污染能力評價結果

由上述評價結果可知，KCl-有機鹽聚合物鉆井液具有強抑制性，滾動回收率高，黏土線性膨脹率低，5%膨潤土粉污染性能變化小、穩定。

2 現場應用及效果

雙魚石區塊上部三開φ333.4 mm大尺寸井眼為提速，采用“空氣鉆”鉆至沙溪廟上部（沙二段底），之后轉化為KCl-有機鹽聚合物鉆井液，鉆至須家河上部（須四～須三井段）中途完鉆固井。氣轉液方案：正注高黏（80～100 s）、防塌、防漏前置液50 m3+密度為1.20 g/cm3的KCl-有機鹽聚合物鉆井液200 m3，下鉆到底，循環觀察，無漏失，正注高密度2.20 g/cm3的鉆井液循環舉砂，循環處理鉆井液提密度至設計范圍內。

實鉆過程中，“空氣鉆”鉆至設計井深轉為鉆井液，按氣轉液方案替入鉆井液后井下正常，通井順利，未出現大的掉塊現象，井壁穩定，井眼規則，中完電測“空氣鉆”井段井徑數據見表3。

表3 空氣鉆井段電測井徑數據

實鉆過程中，根據鉆井日進尺情況，補充鉆井液維護處理劑，保證鉆井液中抑制劑、封堵防塌劑、降濾失劑、潤滑劑等的有效含量，實現“細水長流”維護，減少性能波動，確保性能穩定。現場實鉆鉆井液性能見表4。

表4 現場實鉆鉆井液性能

實鉆過程中，從沙溪廟組下部（沙二段底）鉆進至須家河組上部（須四～須三段）中途完鉆，返出的鉆屑清潔、棱角分明、均勻，無掉塊，鉆進、起下鉆無阻卡、暢通，電測順利，一次完成，井壁穩定且井徑規則。電測井徑數據見表5。

實鉆過程中，KCl-有機鹽聚合物鉆井液表現出強抑制性，低黏度和低切力，流變性能波動小、穩定，防止了泥頁巖鉆屑的水化分散，減少鉆屑在鉆頭上的吸附，未發生過一次PDC鉆頭泥包，同時也減少了鉆井液中微米、亞微米粒子，有助于提高機械鉆速。各井平均機械鉆速見表6。

表6 實鉆各井平均機械鉆速表

3 結論及建議

1.KCl-有機鹽聚合物鉆井液是以KCl、有機鹽Weigh2協同作用，提高鉆井液抑制性，配合封堵防塌劑提高鉆井液濾失造壁性能，使該體系具有抑制能力強、封堵防塌效果好、流變性能優良、波動小、低黏度和低切力、易調控、現場維護處理簡單等優點，有利于井下安全鉆井。

2.雙探3井、雙探7井、雙探8井的現場應用表明，KCl-有機鹽聚合物鉆井液有效防止了“空氣鉆”后干燥井壁“吸水”引起的井塌，該體系具有抑制能力強、封堵防塌效果好，有利于井壁穩定，減少氣轉液后井下復雜情況的發生。

3.雙探3井、雙探7井、雙探8井的現場應用表明，采用KCl-有機鹽聚合物鉆井液順利地鉆過沙溪廟組下部（沙一段）、涼高山組、自流井組及須家河組的強水敏、強分散性泥頁巖易垮塌地層，井眼暢通，井壁穩定，井徑規則，鉆進、起下鉆、電測無阻卡、順利，有助于井下安全和提速，滿足工程、地質錄井需要。

4.在“高效PDC+螺桿”提速方式下鉆井液性能也尤其重要，KCl-有機鹽聚合物鉆井液的強抑制性、低黏度和低切力，可提高鉆頭水馬力，減少鉆屑在鉆頭上的吸附，防止鉆頭泥包，同時也減少鉆井液中微米、亞微米粒子，有助于提高機械鉆速。

5.雙魚石區塊沙一段～須家河組井段，易井塌，且井塌壓力系數較高，并含淺層氣，提高鉆井液密度時易發生井漏，因此在提密度之前需做好防漏、堵漏技術措施。

參 考 文 獻

[1] 鄢捷年. 鉆井液工藝學[M]. 石油大學出版社， 2001，5.YAN Jienian. Drilling fluid technology[M].China University of petroleum Press，2001，5.

[2] 徐同臺.21世紀初國外鉆井液和完井液技術[M]. 石油工業出版社， 2004，4.XU Tongtai. 21th century drilling and well-completion fluid[M].Petroleum Pndustry Press，2004，4.

[3] 步宏光， 張民立， 唐世忠. 有機鹽鉆井液技術在大港油田水平井的研究與應用[J]. 鉆采工藝， 2011，34（1）： 83-85.BU Hongguang， ZHANG Minli，TANG Shizhong.Research and application of organic sale drilling fluid in Dagang oil field horizontal wells[J].Drilling & Production Technology， 2011，34（1）： 83-85.

[4] 王蘭，陳俊斌， 劉宇凡.有機鹽鉆井液在磨溪11井的應用 [J]. 鉆采工藝， 2014，37（1）： 102-104.WANG Lan， CHENG Junbin，LIU Yufan. Application of organic sale drilling fluid in Mo Xi 11 Well[J]. Drilling& Production Technology， 2014，37（1）： 102-104.

[5] 李向碧，鄭有成，王蘭.KCl-有機鹽鉆井液在高石梯—磨溪區塊上部井段鉆井提速中的應用[J]. 天然氣工業，2014，34（3）： 121-125.LI Xiangbi， ZHENG Youchen， WANG Lan. Application of KCl-organic salt drilling fluids to the ROP enhancement in the top section of wells in the Gaoshiti-Moxiblock，Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry， 2014，34（3）：121-125.

[6] 孫長健，張仁德，漆林.氣體鉆井轉換鉆井液保持井壁穩定技術 [J]. 鉆采工藝， 2010，33（2）： 15-16.SUN Changjian， ZHANG Rende，QI Lin. Enhancing wellbore stability technique while mud system transformation in gas drilling[J]. Drilling & Production Technology，2010，33（2）： 15-16.

[7] 覃勇，黃平，萬偉.川中地區上部地層鉆井液增速技術 [J]. 鉆井液與完井液， 2015，32（3）： 96-98.QIN Yong， HUANG Ping， WAN Wei. Drilling fluid to accelerate drilling in top formations in mid-Sichuan[J].Drilling Fluid & Completion Fluid，2015，32（3）：96-98.

[8] 鄭述權，張帆，鐘廣榮.樂山-龍女寺古隆起震旦系超深井快速鉆井技術[J]. 天然氣工業， 2013，33（7）： 74-79.ZHENG Shuquan，ZHANG Fan，ZHONG Guangrong.Fast drilling technology of ultra deep wells in the Sichuan basin reservoirs in the Leshan-Longnusi palaeohigh，Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry， 2013，33（7）：74-79.