淺論低密度鉆井液技術的應用

楊春

【摘要】某井實鉆過程中一開井段鉆遇白堊系下統發生了井漏，二開鉆遇侏羅系J2S-J1b組發生較為嚴重的井內出水和掉塊現象，本井結合井內實際情況成功解決地層出水、井壁穩定、流變性調節、安全密度等系列技術難題，順利的完成了二開及三開的鉆井施工，為該類區塊鉆井積累了寶貴的現場經驗。

【關鍵詞】鉆井技術 ?低密度鉆進液 ?應用

一、某井工程地質概況

該井使用常規鉆進的井段中，35.00m至1900.62m使用無粘土相鉆井液，1900.62m至3344.00m使用兩性離子聚合物鉆井液，3344.00m至5163.00m使用兩性離子聚磺鉆井液。在使用無粘土相鉆井液施工期間，發生鉆具刺漏三次，鉆具斷于井內一次，鉆遇侏羅系J2S-J1b組，地層出水四次，并在鉆遇侏羅系J2S-J1b組部分井段掉塊嚴重，鉆遇斷層較多，導致施工中發生蹩車嚴重，接單根困難，起鉆倒劃眼現象。

二、低密度鉆井液技術難點

（一）無粘土相鉆井液體系的不成熟性

該井及鄰井一開井段至沙溪廟上部井段均設計為無粘土相鉆井液體系，根據實鉆資料顯示，無粘土相鉆井液所用處理劑加量少，機械鉆速高，鉆進中不要求控制失水量，大大降低了鉆井成本。

（二）低密度鉆井液MBT值的控制

該井二開鉆至井深1900.62m，將無粘土相鉆井液轉換為兩性離子低固相鉆井液進行鉆井作業。轉性后坂土含量為26.5 g/l ，FV：32s，轉性后，由于鉆井排量大（48-50l/s），井內未掉塊現象，鉆井液性能能滿足鉆井要求，返砂，接單根、起下鉆均正常。通過該井和所鉆鄰井資料顯示，在鉆遇須家河組以前，坂土含量控制在40-45g/l，保持鉆井液較高的粘切，有益鉆井液攜砂和帶掉塊問題，進入須家河后根據井內情況坂土含量一般控制在40-35g/l之間。

（三）同區塊構造地層穩定性不確定

該井在實鉆中J2S組2700m 至2900m井段掉塊嚴重，出現次倒劃眼、接單根困難、蹩轉盤現象，最大粒徑約40×23×2mm，進入須家河后反而未出現大量掉塊現象，地層較J2S、J1q相比相對穩定，未出現掉塊嚴重和地層出水現象。該地區同層地層的不穩定性引起的出水、掉塊問題及安全密度控制是該地區鉆井液面臨的最大難題。

（四）低密度鉆井液封堵性與井壁穩定

確定合適的封堵材料，提高鉆井液泥餅質量，實現嚴封堵，使鉆井液液柱壓力作力面在井壁上，有效發揮對井壁的物理支撐作用。解決好失水小但泥餅不堅實、部分砂巖及頁巖段掉塊多、封堵性差是低密度鉆井液體系面臨的一個新課題。

（五）安全密度控制

該井鉆井液設計密度與實鉆密度差異大，給鉆井液有效預防水層和平衡地層力防止掉塊帶來許多困難，對于低壓地層鉆井液密度窗口的確定難以把握。該井二開748m至3344.00m井段，鉆井液設計密度1.10g/cm3至1.25g/cm3，完鉆鉆井液密度為1.63 g/cm3，三開3344.00m至5132.00m井段，鉆井液設計密度1.17g/cm3至1.25g/cm3，完鉆鉆井液密度為1.35g/cm3。

三、現場鉆井液工藝技術

（一）一開井段至二開1900.62米井段

無粘土相鉆井液體系，配方：清水+0.05-0.1%PHP+KOH適量 性能：密度1.02-1.08 g/cm3，粘度：26-28S。技術措施：將PHP配制成膠液，采用“細水長流、等濃度”的維護處理原則補充入井，依據進尺補充絮凝劑消耗量，確保井漿中處理劑含量不低于設計含量，保證井漿的抑制、絮凝能力。

（二）1900.62至3344.00米井段

低固相金屬離子聚合物鉆井液，配方：3-4%坂土+0.1-0.2%MMAP +0.1-0.2%FA367+0.2-0.3%XY-27+0.3-0.5%KPAN+0.3-0.6%NH4HPAN+2-4%WND-7（濁點40～60℃）+1-2%RH-220+2～3%SMP-1。技術措施：隨鉆補充MMAP、FA367、XY-27混合膠液調整流變性能，補充KPAN、NH4PAN來控制鉆井液的濾失量和提高井漿抑制性能，聚合物配比與補充量以鉆井液性能變化和小型實驗為依據，配成相應濃度的膠液以‘細水長流的方式均勻入井。隨著裸眼段增長，加入WDN-7、SMP-1、HLA-1及QS-2、FD-2、等封堵劑，減小濾失量，提高鉆井液體系的抑制封堵、防塌能力。

（三）3344.00至5163.00米井段

金屬離子聚合物磺鉆井液，配方： 上部井漿+3-4%SMP-1+3-

4%SMC+3-5%RH220+0.1%SP-80+3-4%FT342+2-3%WND-7 （濁點 80～

100℃）+1-2%RH-220+1-2%QS-2+1-2%FD-2+適量KOH。技術措施：用井漿鉆水泥塞，用Na2CO3除鈣，使用固控設備充分清除水泥顆粒，按照甲方要求，利用離心機將鉆井液密度降至1.30 g/cm3加入加入磺化類處理劑SMP、SMC、FT342將鉆井液轉換為兩性離子聚磺鉆井液，并將性能調整到設計要求三開鉆進，直井段維護主要以增強井漿抑制防塌能力和失水造壁性。

四、現場復雜情況的處理

（一）J2S組地層出水后鉆井液維護

該井鉆達沙溪廟組后， 在 2059.00-2065.00m、 ?2185.00-

2189.00m、2201-2210m井段及須五頂部鉆遇了氣水同層，出水量達102.991m3，鉆井液密度由1.15↗1.63g/cm3二開完，壓井期間地層擠出大量鹽水，鉆井液受侵后失水較大，受侵井段泥餅虛厚，巖石吸水后易從井壁上剝落產生大量掉塊，如果鉆井液未及時處理，可能引起。在出水施工過程中，根據井內情況，隨鉆適當補充LV-CMC、XC、HV-CMC膠液提高鉆井液粘度和泥餅質量達到凈化井眼清潔的目的，向井內加入主聚物XY-27、FA367、MMAP提高井漿抑制性，并加入NH4HPAN、KPAN調節流變性，控制失水，并逐步補充SMP-1、FT342、WDN-7、HLA-1增加井漿抑制防塌封堵能力，降低失水，保證泥餅質量和井內安全。

（二）非正常劃眼及掉塊情況

地層出水后非正常劃眼的處理。壓井后，應及時向井內補充FT342、WDN-7、SMP-1、XC、HLA-1降低失水，增強鉆井液防塌性能，同時補充QS-2、FD-2、LF-2封堵材料改善泥餅質量，并將XY-27、FA367、MMAP以膠液的方式入井，提高井漿抑制性。

五、認識與建議

無粘土相鉆井液體系的應用，有效的提高了機械鉆速，降低了鉆井成本。使用地密度鉆井液鉆井時，強抑制性、防塌性、潤滑性、封堵性和合適的鉆井液密度是鉆井液維護的重點和難點。良好的固控設備是維護低密度鉆井液性能穩定的根本保證。充分使用四級固控設備清潔鉆井液，保證了鉆井液性能的穩定，減少了設備維修時間，提高了純鉆利用率。