義17-斜1井鉆井液施工難點及對技術對策

孫 強，王雪晨，王 偉，藍 強，邱春陽，趙紅香，李 瓊

(中國石化集團勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東 東營 257000)

義17-斜1井位于渤南油田濟陽凹陷沾化凹陷地區，是勝利工程公司在渤南布置的一口重點探井，設計井深4271 m，完鉆井深4270 m。鉆探目的是落實該區塊儲層發育、儲量規模及產能狀況。由于該區塊地質結構復雜，鉆遇過程中，復雜情況多發，影響了該地區勘探開發的進程。義17-斜1井三開轉換強抑制封堵防塌鉆井液體系，配合現場施工工藝及井壁穩定措施，保證了該井的順利完鉆，達到了鉆探目的。

1 工程地質概況

義17-斜1地質結構復雜，施工中鉆遇多套地層，自上而下發育平原組(0～330 m)、明華鎮(330～1210 m)、館陶組(1210～2020 m)、東營組(2020～2740 m)、沙二段(2740～2850 m)、沙三段(2850～3500 m)、沙四段(3500～3970 m)。平原組主要為黏土和砂泥；沙二段主要為沙泥巖互層；沙三段主要為油泥巖和灰質泥巖；沙四段為油泥巖、含膏泥巖、灰質泥巖、含熒光細砂巖和少量紅泥巖。

2 鉆井液施工難點

該井鉆遇難點地層為三開沙三、沙四段。三開小井眼環空間隙小，容易出現有掉塊，而且小井眼循環壓耗比較大，易發憋漏地層情況。

沙三下地層以灰色泥巖、灰質泥巖、灰質油泥巖為主夾薄層灰質粉砂巖、細砂巖。灰質油泥巖剝蝕掉塊嚴重，容易造成井下復雜情況。沙四段巖性組成復雜，可鉆性差，易發生井漏和溢流，平衡油氣層壓力為主要難點，平衡油氣層壓力的同時要減輕環空井壁的壓耗[1]，這種情況下極易發生井漏和井噴。

3 鉆井液體系研究

3.1 鉆井液體系配方

通過國內油氣井井壁穩定技術及封堵防塌鉆井液使用情況調研[2-3]，結合鄰近區塊鉆井液施工經驗，針對濟陽凹陷地區地層巖性特點及鉆井液技術難點，優選強抑制封堵防塌鉆井液體系，基本配方如下：0.5%PAM+5%NaCl+5%KCL+ 2%KFT+2%磺甲基酚醛樹脂(SMP-1)+3%復合封堵成膜強抑制劑(FHFD)+1%磺酸鹽共聚物降濾失劑+3%600目CaCO3+2%300目碳酸鈣+2%～3%井壁穩定劑+2%潤滑劑+1%聚合醇防塌劑+2%流型調節劑(EXPFLA)。

3.2 鉆井液作用機理

改進復合封堵成膜強抑制劑FHFD，利用納米級和微米級的剛性顆粒在合理級配基礎上，通過耦合法在不同粒度顆粒表面進行修飾，同時引入低分子聚合物鏈和特殊官能團。實現不同粒度顆粒充填泥頁巖孔隙來實現封堵功能；在鉆井液泥餅表面低分子聚合物鏈相互連接形成膜結構來實現成膜功能；將特殊官能團吸附于黏土顆粒層間延緩水化膨脹來實現抑制功能[4]。

使用井壁穩定劑和超細碳酸鈣加強對地層孔隙和微裂縫實施封堵，形成致密的泥餅，阻止濾液進一步侵入。

使用抗高溫類降濾失劑(本井主要使用磺甲基酚醛樹脂、磺酸鹽共聚物降濾失劑)，盡量降低鉆井液的高溫濾失量，提高鉆井液的熱穩定性及抗高溫能力。

4 現場三開鉆井液技術

本段重點井段為三開沙三、沙四段。該段鉆井主要任務為防塌防漏，防油氣侵，防井涌。鉆進中根據現場地層壓力和油氣顯示情況及時調整鉆井液密度，確保鉆井施工安全。

本井三開沒有鄰井的老漿可利用，三開在接小鉆桿下鉆期間，在地面進行泥漿處理，將上口井儲備的復合鹽老漿稀釋，再混入8方二開泥漿，作為基漿，然后加復合鹽(NaCl+KCl+FHFD)和降失水劑，走低壓循環調配強抑制復合鹽防塌鉆井液，加入氯化鈉4 t，氯化鉀5 t，樹脂3 t，KFT 3 t，下鉆到塞面后，再將環空的鉆井液排放。在鉆塞期間，再補充藥品，膠液，適當調整密度至1.65左右，調至各性能達到設計要求。

沙三下，鉆遇油泥巖時，控制粘度視情況加入0.5%～1.5%流型調節劑(EXPFLA)，保持鉆井液良好的流變性和致密的泥餅；鉆至3500 m鉆井液密度提高至1.65 g/cm3，粘度45～50 s。鉆進過程中及時補充抗高溫類封堵材料，井壁穩定劑和超細碳酸鈣含量分別在2%、3%，進一步增強鉆井液的封堵性能，減少濾液侵入，進一步提高封堵防塌能力。定向鉆進時根據井下情況加入1%～2%白油潤滑劑。

三開壓力窗口窄，易出現反復交替的油氣侵和井漏，起鉆時采用當量密度平衡法確定墊重漿密度和段長，打開油層后起鉆前必須進行短起并認真測后效。下鉆時，為避免井漏，采用多次分段充分循環的方式下鉆，減小激動壓力以及環空液柱壓力。

在鉆達油層井段前100～150 m調整好鉆井液性能(密度、濾失量、固相含量等參數)滿足設計要求，做好油氣層保護工作，控制在API失水在4 mL以內，控制HTHP失水在12 mL以內，滿足保護油層的需要。

表 1 三開井段3486～3920 m鉆井液性能

5 技術對策

(1)近平衡壓力鉆進，三開進入油層時鉆井液密度控制在設計下限，轉換強抑制封堵防塌鉆井液體系，轉完提密度前盡量控制低液面防止提密度后液面過高再放漿造成浪費。

(2)調整好鉆井液性能，控制中壓失水小于3 mL，加入2%FHFD強化濾液的抑制性，減少濾液對油層的污染；同時加入2%流型調節劑EXPFLA調整鉆井液的流型，有利于提高機械鉆速，保證快速高效鉆進，縮短鉆井周期，減少油層浸泡時間。

(3)采取化學和物理方法，盡可能的降低鉆井液中劣質固相，減少固相對油層的污染[5]。

(4)對于滲透性好的儲層，采取屏蔽暫堵，加入3%磺甲基酚醛樹脂、2%磺酸鹽共聚物降濾失劑，同時加入3%600目CaCO3，2%300目CaCO3進行復合封堵。

6 結論及建議

(1)通過耦合法改進了復合封堵成膜強抑制劑，完善了強抑制封堵防塌鉆井液體系。

(2)義17-斜1井使用強抑制封堵防塌鉆井液體系，該體系依靠其良好的抑制性、嚴密的納米屏蔽封堵技術、合理的密度支撐，強封堵，強固壁，解決了泥頁巖剝蝕掉塊垮塌問題，成功克服了井壁失穩帶來的風險，保障了鉆井施工安全快速鉆進。

(3)該井以30天鉆井周期、32.92天的建井周期，創造了渤南地區同類型井鉆井施工新指標。