厄瓜多爾Sacha 油田礫石層安全鉆進鉆井液技術

蔣振偉，張建斌，雷 江

（1.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安 710021；2.川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院，陜西西安 710018）

厄瓜多爾東部油田地層較新，存在大段泥巖、頁巖、礫石層等復雜地層，國內可借鑒的經驗少；且地處熱帶雨林，厄瓜多爾政府對石油開采有著嚴格的環保要求，對鉆井液材料的種類和加量均有嚴格的限制，加大了技術服務的難度。通過實地調研、室內試驗以及請教相關院士、專家等進行論證，形成了針對該區塊的技術方案[1]，形成了PHB Ca、GAP 和DRILL IN 三套鉆井液體系，成為中方鉆井液技術打開厄瓜多爾市場的帶頭人。

1 礫石層鉆進鉆井液技術難點

厄瓜多爾Sacha 區塊存在2 段礫石層，上礫石層在垂深2 042 m～2 103 m 范圍內，厚度小，一般不會對鉆進帶來太大困難。下礫石層處于2 194 m～2 407 m的垂深范圍內（見表1），根據井身設計，此處為二開311.15 mm 井眼穩斜段，井斜一般在25°～45°。因當地地層和井身結構的復雜性，國內可借鑒的經驗少，主要有以下鉆井液技術難點[2]。

1.1 機械鉆速慢，鉆進時間長

因礫石層硬度大，分布不均勻等情況，在進入礫石層后多采取相對保守的鉆進參數，把鉆壓、排量、鉆具轉速等適當降低，防止鉆頭過度磨損。即使這樣也不能保證一個鉆頭能鉆穿，有時機械鉆速（ROP）會低于3 m/h，嚴重影響建井周期（見表1）。

1.2 井壁穩定問題

二開井段采用滿眼鉆具組合，扶正器、螺桿、無磁等尺寸大，如果井壁失穩，加上礫石層本身結構松散，易發生卡鉆事故。但從實鉆情況分析，目前已完成的幾口井礫石層未見明顯掉塊，說明鉆井液密度滿足井壁穩定要求。隨著體系進一步優化，密度呈下降趨勢，應密切關注礫石層掉塊情況。

1.3 起下鉆、下套管遇阻

在鉆穿礫石層后，起下鉆通井、下套管遇阻甚至卡鉆是該段存在的主要問題，同時也是全井段最難解決的問題，因此，解決礫石層遇阻問題成為Sacha 地區鉆井液核心技術。Sacha 44FD 井發生套管遇卡事故，Sacha 44MD 井發生通井卡鉆事故，都是發生在下礫石層底部。

1.4 成本控制問題

二開礫石層段對鉆井液性能要求高，成本也較高。以往存在對礫石層認識的偏差，另外處理措施不到位、不科學。由于CHALCANA、ORTEGUAZA 地層水化造漿嚴重，進入礫石層后，鉆井液切力高，流變性差，失水大且難以控制，多采取配新漿頂替舊漿的欠佳作法，造成二開鉆井液成本急劇增加，超過20 萬美元，失去市場競爭優勢。

表1 Sacha 440 井場下礫石層鉆遇情況

2 Sacha 44MD 井礫石層卡鉆事故

2.1 卡鉆經過

Sacha44MD 二開第一趟鉆（5#BHA）由套管鞋1 942.2 m 鉆至2 505.5 m 后進行短起下，之后鉆穿礫石層至2 784.6 m，由于機械鉆速慢，起鉆后發現鉆頭磨損嚴重，組合新鉆具（6#BHA）下鉆，繼續鉆進至3 101.1 m 完鉆。

完鉆后短起到套管鞋，然后下鉆至井底按照設計處理泥漿體密度，泥漿密度從1.29 g/cm3調整到1.31 g/cm3，調整后泥漿性能為：密度1.31 g/cm3，黏度60 s，PV15，YP18，GEL18/30/32，含油量2%。循環直到振動篩干凈后，打入高性能潤滑漿正常起鉆至2 773 m，在礫石層底部出現遇阻，以10 沖/分鐘排量緩慢上提到2 743 m，隨鉆震擊器工作幾次后不再復位工作。緩慢活動鉆具，活動空間只有3.1 m，轉盤也無法正常開啟，鉆具原懸重104.5 t，上提最大噸位177.3 t，下壓噸位59.1 t，開泵正常，活動3 h 無效，發生卡鉆。

卡鉆后先后采取泡柴油，降密度，震擊器震擊，泡解卡劑等措施均為解卡。之后采取測卡點，爆炸松扣震擊器以上鉆具，再次打撈對接泡解卡劑均無效后填井側鉆。

2.2 卡鉆原因分析（見圖1）

根據回放卡鉆前后操作，措施和操作上存在一定問題。按照作業指令，在礫石層之前（2 789 m）打5 %的潤滑漿，在起鉆時遇阻，為了不頂替潤滑漿，排量保持在10 沖/分鐘，并且不開轉盤，起到2 741.9 m 遇阻，最大過提70 t，最大下壓45 t，逐步把排量提高至44.1 L/s，泵壓正常，振動篩返出巖屑很少，在這一位置反復活動鉆具和嘗試啟動轉盤，沒有成功，導致卡鉆。在起鉆發生遇阻后，如果考慮不將潤滑漿頂替出來而不大排量循環，但如果能保證活動轉盤也是能避免粘卡的。

該井井斜大，穩斜段長，扶正器外徑大，鉆鋌多，所以容易造成粘卡。該井在下鉆和通井過程中，礫石層基本上整段遇阻，但振動篩上基本干凈，未見掉塊，也說明卡鉆原因為粘卡。

鉆進過程中泵壓一直較高，接近28 MPa，考慮如果按照設計提密度泵壓太高，甲方要求保持低密度1.22 g/cm3把二開打完。但是低密度鉆進一方面增加了井壁不穩定的可能性，另一方面完鉆后在短時間把密度提至1.31 g/cm3，加重過猛勢必造成泥漿不均勻，泥餅變厚。該井段較高的泵壓也造成鉆進過程中排量偏低，對井壁和扶正器的沖刷不足，增加了泥包和粘卡的可能[3]。

3 礫石層鉆井液技術優化

3.1 鉆井液工藝優化

一開結束后繼續用一開體系鉆進至ORTEGUAZA后轉換為GAP 鉆井液體系，很大程度上降低CHALCANA 泥巖對GAP 體系的污染，這樣就能更好地發揮該體系的優越性，重點對付礫石層。以控制體系失水和封堵性為重點，保證礫石層安全快速鉆進。

圖1 卡鉆原因分析

3.2 鉆井液體系優化

（1）經過試驗對比，從Sacha 44XD 井開始放棄了硝酸鉀抑制性體系，改為分散+封堵性體系。由于該地層相比國內水化過于嚴重，造漿能力強，3 %～5 %的硝酸鉀起不到有效抑制的作用。反而會增加失水及鉆井液成本，對固控處理帶來壓力。

（2）降低鉆井液密度。由于礫石層松散，膠結程度差，滲透性好，且地層壓力低，較高的鉆井液密度會增加井底壓差，增加泥餅的厚度，形成縮徑，這也是引起起下鉆、下套管遇阻的關鍵原因。

（3）提高封堵性，控制失水量。為了保證礫石層的穩定，需要一層薄而韌的泥餅附著在井壁上，通過添加不同粒徑的石灰石、乳化石蠟及降失水材料而提高封堵性，改善泥餅質量。把離心機開到正常模式，不間斷去除劣質固相，減小鉆屑對鉆井液的污染。

4 現場應用效果

采用優化后的鉆井液技術后，徹底解決了礫石層起下鉆、下套管遇阻的難題。自Sacha 44XD 井開始，在以后的4 口井現場應用中，均未出現礫石層遇阻問題。其中Sacha 29XV 井以11.2 d 完鉆，創造了該地區鉆井速度新紀錄。實現了以更低的密度、更快的鉆速、最小的成本安全快速鉆穿礫石層的目的，得到了甲方石油公司的認可。

5 結論

在該區塊二開拋開硝酸鉀抑制性體系，轉到分散+封堵體系成功解決了礫石層鉆進難題，為后續鉆井液技術服務積累了寶貴的經驗。另外還節約了成本，減少了對環境的影響。礫石層鉆井過程中扭矩低，起下鉆順利無遇阻，井壁穩定無掉塊，很好地說明了目前二開鉆井液體系的優越性。