H1井鉆井液體系淺析

胡成峰 趙永強

摘要：H1井是吐哈盆地哈密坳陷三堡凹陷H1構造的一口探井。該井設計井深4875m，鉆探目的層為石炭系。石炭系及以下地層鉆井施工沒有任何資料參考和借鑒，經(jīng)現(xiàn)場應用表明，凝膠成膜屏閉封堵潤滑鉆井液體系流變性能好、抑制能力強、抗溫抗污染能力強，解決了該井在井壁穩(wěn)定、井眼凈化、潤滑防卡、高溫穩(wěn)定性等方面的問題，保證了鉆進的順利施工。

關鍵詞：抗高溫;防塌封堵;鉆井液;流變性

1 ?H1井地質(zhì)概況

該井三開地層自上而下為：三疊系郝家溝組、黃山街組、克拉瑪依組;二疊系桃東溝群、伊爾希土組和石炭系。

郝家溝組：粉砂質(zhì)泥巖、灰黑色泥巖、底部為厚層礫石。黃山街組：砂質(zhì)礫巖及深灰色、灰綠色泥巖互層。克拉瑪依組：灰綠色泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖。桃東溝群：紅色、褐紅色、灰黑色泥頁巖夾粉砂巖薄層。依爾希土組：灰黑色泥巖、灰色玄武巖、安山巖及棕紅色噴發(fā)巖。奧爾吐組：灰綠色砂礫巖、砂巖夾棕色火山角礫巖、深灰色安山質(zhì)玄武巖。

2鉆井液施工難點

三開段主要鉆遇三疊系黃山街組到石炭系奧爾吐組。鉆井液重點防坍塌掉塊，防漏，增強潤滑性。

鑒于本井裸眼段變長、由于井斜和方位的變化引起井眼軌跡不規(guī)則的趨勢，對鉆井液的潤滑能力提出了更高要求;中生界地層埋藏深，成巖性好但性脆，砂泥巖互層，鉆進時易發(fā)生地層應力垮塌、破碎地層垮塌、水化應力垮塌;根據(jù)鄰井電測資料，推算該區(qū)塊地溫梯度為2.71℃/100m，本井完井時井底溫度在170℃左右，存在三開鉆井液的高溫流變性與失水造壁性問題，處理劑的高溫降解、粘土的高溫固化是本井的突出問題

3鉆井液思路

鉆進過程中從徑向支撐（合理的鉆井液密度）、封堵防塌、潤滑防卡、固相控制四方面考慮。

3.1徑向支撐

維持井壁穩(wěn)定的關鍵是鉆井液形成的液柱壓力能夠有效平衡地層坍塌應力，而不能僅僅依靠物化封堵方式不能達到穩(wěn)定井壁的效果。

3.2封堵防塌

采用多種防塌機理及其多種防塌劑協(xié)同作用保持井壁穩(wěn)定，增加防塌效果。

煤層無孔隙，只存在微裂縫，因此煤層防塌以封堵為主：使用瀝青類封堵劑、1-2%非滲透處理劑、2%左右的超細碳酸鈣，同時協(xié)同瀝青類防塌劑，封堵地層孔隙，提高防塌效果。

鉆進過程中，每鉆遇新的煤層，起鉆前配制適量的強封堵鉆井液封閉煤層段，進一步強化煤層段的泥餅強度，以免因起鉆抽吸作用引起煤層段失穩(wěn)，配合聚合醇類防塌劑、有機胺防塌抑制劑進行防塌處理。

3.3潤滑防卡

①實施有效的泥餅控制技術，加入超細碳酸鈣合理調(diào)控固相顆粒級配，加入樹脂類和瀝青類處理劑，以形成薄、致密而光滑的泥餅;②鉆進過程中，在井漿中保持潤滑劑的濃度在2-3%，保持鉆井液具有良好潤滑能力;③配合使用聚合醇防塌劑，多元醇具有一定極性，能在鉆具表面和井壁巖石上產(chǎn)生有效吸附，形成非常穩(wěn)定的具有一定強度的潤滑膜，該膜具有較低的摩擦系數(shù)和較強的抗剪切能力，可大幅度降低鉆具與井壁之間的摩擦，從而降低鉆具旋轉扭矩和起下鉆阻力。

3.4固相控制

采用四級固控設備，振動篩布使用在120-140目，除砂除泥器使用率保證在60-80%，離心機根據(jù)情況使用，以便能及時清除鉆井液中的劣質(zhì)固相。

4現(xiàn)場應用

4.1處理掉塊和防塌

該井三開后，空氣鉆轉化為泥漿鉆進后，3300米到3600米掉塊嚴重，振動篩最多時掉塊占砂樣70%，下鉆不到底，有時還劃眼，蹩鉆、蹩停頂驅，影響到鉆井施工的正常進行。

針對以上情況，對巖性進行分析，和現(xiàn)場監(jiān)督、甲方結合，對鉆井液的熒光級別和密度適當放開，采取鉆井液設計的上限1.30，同時現(xiàn)場重點加強鉆井液的抑制，封堵防塌能力，使井壁趨于穩(wěn)定。

4.2鉆井液的潤滑，清理井眼，懸浮攜帶

在井深2698m-3314m，井斜從0.9度，最大增至7.24度，經(jīng)甲方?jīng)Q定，下垂鉆糾斜。井斜從7.24度下降至0.4度，4155m上漲至8.4度;4387m下降至3.5度，4648m上漲至12.2度，4706m下降至8.9度，4725m上漲至10.4度，由于井身軌跡不規(guī)則，起下鉆磨阻大，鉆進扭矩大。現(xiàn)場施工中液體潤滑劑含量保持10%以上，同時配合固體潤滑劑，保持鉆井液具有良好的潤滑能力，通過短起下拉通井壁，把固體潤滑劑擠壓在井壁上，降低鉆具在井里的摩阻，采取以上措施后，起下鉆過程中非常順利，無遇阻卡現(xiàn)象，使用螺桿等復雜鉆具結構，但是摩阻能降至35t，無蹩鉆現(xiàn)象發(fā)生，保證了施工的順利進行。

4.3地層水污染和CO2侵入

因為地層水含鹽量，礦化度高，還含有一定濃度的CO2氣體，選取好適合的消泡劑，直接加進泥漿中一步到位，消除氣泡，同時通過膠液置換，消除污染。

4.4井漏堵漏

該井鉆進至4426m發(fā)生井漏，全井共計發(fā)生鉆井液漏失6次，全井累計漏失鉆井液234.17m3。

針對石炭系裂縫性漏失原因，現(xiàn)場采取多種堵漏劑的混合搭配的方式，按照粗中細的不同比例搭配，配制高濃度的堵漏泥漿封入地層，形成搭橋、橋塞、膨脹、滲透等方式封堵地層，堵漏施工過程中成功率高。累計進行三次堵漏施工，每次都是一次性成功，可以恢復到正常鉆進，即使再次漏失，也是因為打開了新的裂縫地層所致。

5.認識

該井為一口預探井，鉆井施工周期長，施工中遇到了井漏、井壁坍塌掉塊、地層水污染和CO2侵入等復雜問題。在鉆井液使用中，后期使用的凝膠成膜屏閉封堵潤滑鉆井液，達到油基泥漿的全部優(yōu)良性能，使后期繁雜完井作業(yè)順利進行，為該區(qū)塊以后開發(fā)提供了優(yōu)選鉆井液體系。

參考文獻：

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[3] 趙金洲.張桂林.鉆井工程技術手冊.北京：中國石化出版社，2010.12

（作者單位：中石化勝利石油工程有限公司渤海鉆井總公司）