蘇里格氣田東區(qū)大位移定向井鉆井液技術(shù)優(yōu)化與應(yīng)用

夏 陽 ，冉 輝 ，王若灃 ，陸 川 ，宋 健 ，楊靖堯

（1.西安石油大學(xué)，陜西西安 710065；2.中國石油長慶油田分公司第五采氣廠，陜西西安 722200）

1 鉆井技術(shù)難點(diǎn)

蘇東區(qū)塊，通常把井底位移超過1 000 m的定向井稱之為大位移定向井。蘇東區(qū)塊地層特點(diǎn)：延長組底部、劉家溝組承壓能力低，易發(fā)生井漏；延長組下部、石千峰存在易坍塌層，測井電測一次成功率低。鉆井施工的過程中，鉆井液膨潤土加入時機(jī)不合適，鉆桿摩阻、扭矩大；隨著土含量增加，黏度難以控制，鉆井液容易在井壁形成滯留層，虛泥餅增厚，增加粘卡風(fēng)險[1，2]。

2 配方優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

2.1 潤滑性實(shí)驗(yàn)

蘇東區(qū)加快大位移井定向施工過程中，鉆遇劉家溝組之前，鉆井液不添加液體潤滑劑或者添加很少；因此，考慮在強(qiáng)抑制聚合物鉆井液體系中加入適當(dāng)?shù)囊后w潤滑劑增強(qiáng)體系的潤滑性，以減少卡鉆風(fēng)險。通過在基漿中添加不同比例的潤滑劑并對其進(jìn)行潤滑性測試，測試結(jié)果（見表1），結(jié)果表明：隨著潤滑劑的加量增加，摩阻系數(shù)逐漸降低，但加量超過0.15%后，降低幅度變化不大，因此優(yōu)化潤滑劑的加量為0.1%～0.15%。

表1 潤滑劑加量性能對比實(shí)驗(yàn)

2.2 鉆井液轉(zhuǎn)化配方實(shí)驗(yàn)

良好的鉆井液具有低黏切、低密度的性能。實(shí)驗(yàn)通過加入不同比例的黏性處理材料，選擇最優(yōu)性能配方，典型配方（見表2）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：配方3、4和配方1、2相比較，配方3、4動切力和黏度明顯降低；配方4與配方3相對比，配方4的API濾失量更小，動塑比更大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：加入0.1%PAC+2%SFT+2%GD-K+5%超細(xì)碳酸鈣為轉(zhuǎn)化的最優(yōu)配方[3，4]。

2.3 抑制性優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

2.3.1 聚合物階段抑制性優(yōu)化 以往聚合物鉆井液不加入KCl，實(shí)驗(yàn)的基漿在長時間浸泡中巖屑回收率很低，防塌效果不好，在鉆井液體系中逐步加入0%～7%KCl，進(jìn)行巖屑回收率以及防塌效果分析，典型比例（見表3），實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：從加入3%KCl后，巖屑回收率逐步增加，加入7%KCl后巖屑回收率有所下降，故在直羅防塌聚合物體系中加入3%～5%KCl最優(yōu)，可增強(qiáng)防塌效果。

表2 鉆井液性能轉(zhuǎn)化配方實(shí)驗(yàn)

2.3.2 甲酸鈉加量優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 加入HCOONa可實(shí)現(xiàn)鉆井液的抑制性，保證穩(wěn)定井壁、預(yù)防鉆頭泥包，同時可提升鉆井液密度，減少固相加入。通過加入不同比例HCOONa進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，典型比例（見表4），實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：配方2、配方3的回收率較高，但配方2加入HCOONa的量較多，綜合考慮，優(yōu)選7%作為HCOONa的參考加量。

2.4 巖屑浸泡實(shí)驗(yàn)

鉆井液侵入地層，會對井壁穩(wěn)定產(chǎn)生較大影響[5，6]。現(xiàn)場采集蘇東區(qū)塊延長組、石千峰組、石盒子組的巖屑塊進(jìn)行堿液（0.1%燒堿+生產(chǎn)水）浸泡實(shí)驗(yàn)（24 h）；浸泡結(jié)果表明：延長組泥巖容易吸水膨脹，對鉆井液敏感；石千峰組泥巖不容易吸水膨脹；石盒子泥巖易水化分散。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 井壁穩(wěn)定與井眼凈化

3.1.1 聚合物+KCl防塌 表套二開后，以高濃度配方“0.25%～0.3%K-PAM+0.25%～0.3%ZNP-1”防塌聚合物鉆直羅，進(jìn)入直羅下部，一次性加入3%～5%KCl。3.1.2 延長組防塌 根據(jù)蘇東區(qū)巖屑浸泡實(shí)驗(yàn)，延長組底部，可在鉆井液中加入GD-K清掃，同時并適當(dāng)控制失水。鉆井液性能：密度1.01 g/cm3～1.03 g/cm3，漏斗黏度 30 s～32 s，中壓失水 15 mL～18 mL。可有效控制延長組塌陷。

3.1.3 合理轉(zhuǎn)化 出于井眼凈化和防塌的雙重考慮，劉家溝中下部可開始轉(zhuǎn)化鉆井液，轉(zhuǎn)化配方為0.05%NaOH+0.1%PAC+2%SFT+2%GD-K+5%超細(xì)碳酸鈣，鉆井液密度 1.03 g/cm3～1.05 g/cm3，漏斗黏度 35 s～40 s，中壓濾失量5 mL～8 mL。石千峰中部加入7%甲酸鈉提高抑制性，底部提高鉆井液密度至1.12 g/cm3～1.15 g/cm3，石盒子底部加入3%～5%水化白土完成轉(zhuǎn)化。

表4 甲酸鈉加量優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

表5 優(yōu)化前后速度指標(biāo)

圖1 優(yōu)化前后兩口井摩阻扭矩對比圖

3.2 降摩減阻

聚合物階段，定向施工時，提前加入0.1%～0.15%加量的液體潤滑劑，確保定向施工效率。鉆井液轉(zhuǎn)化后，加入0.5%～1%固體潤滑劑，強(qiáng)化潤滑，降低摩阻，減小扭矩。

3.3 防漏堵漏

根據(jù)蘇東區(qū)塊地層特點(diǎn)，在易漏井段鉆進(jìn)時，加入封堵材料（鋸末、單封、無滲透劑DF-NIN等）隨鉆防漏。

4 應(yīng)用效果

優(yōu)化后的大位移定向井鉆井液技術(shù)，在2018年蘇東施工的6口井中進(jìn)行應(yīng)用，取得良好的提速效果。

4.1 速度指標(biāo)提高

與2017年對比，蘇東區(qū)塊使用優(yōu)化后鉆井液完成的6口大位移定向井，在平均位移增加40 m的情況下，平均機(jī)械鉆速提高了18.18%；鉆井周期縮短10.23%，鉆機(jī)月速提高了11.71%（見表5）。

4.2 摩阻扭矩控降

選取2017年施工井蘇東XX1井（位移1 206 m），2018年使用優(yōu)化后的鉆井液施工井蘇XX2（位移1 208 m），通過現(xiàn)場監(jiān)測扭矩和摩阻情況（見圖1）。從圖中可看出：兩口井位移相當(dāng)，但優(yōu)化后的蘇東XX2井的摩阻與扭矩明顯低于蘇東XX1，顯示出良好的潤滑性能。

4.3 電測一次成功率提高

通過易塌段的強(qiáng)化防塌改進(jìn)和合理的鉆井液轉(zhuǎn)化，制約蘇東區(qū)塊提速的電測成功率低的問題得到明顯改善（見圖2），從圖2可以看出，優(yōu)化后電測一次成功率提高了13.5%。

圖2 優(yōu)化前后電測一次成功率對比圖

4.4 防漏與堵漏有效

延長組采用隨鉆防漏堵漏技術(shù)。鉆遇劉家溝組時，提前加入堵漏材料，封堵地層，可進(jìn)一步減少漏失可能。2018年目前完成的6口井，無一口井發(fā)生嚴(yán)重井漏，顯示上述措施具有良好的防漏效果。

5 結(jié)論及建議

（1）對于蘇東區(qū)塊目前使用CQSP-1鉆井液體系基礎(chǔ)上，進(jìn)行潤滑性、抑制性等性能上的優(yōu)化，可進(jìn)一步保障井下安全，提高了大位移定向井的鉆井速度。

（2）隨鉆細(xì)顆粒堵漏材料隨鉆防漏，對延長組底部、劉家溝組有較好的防漏效果，可進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

（3）對于易塌層位的提前防塌處理以及優(yōu)化鉆井液性能，可保障井壁穩(wěn)定性，提高電測一次成功率。