ULTRADRIL體系水基鉆井液在大斜度評價井中的應用

何谞超

摘要：大慶長垣葡萄花油田庫里泡地區受水域面積限制僅能設計實施大斜度評價井，針對大斜度井在鉆井過程中可能出現的返砂困難、摩阻增大、井壁坍塌等實際問題，試驗ULTRADRIL體系水基鉆井液，合理調配固控設備、嚴格執行操作規范，努力提高鉆井液潤滑性、抑制性及攜砂能力，嚴格控制各項性能指標，保障大斜度評價井順利完鉆。

關鍵詞：庫里泡地區;大斜度評價井;ULTRADRIL體系水基鉆井液

葡萄花油田庫里泡地區是大慶長垣南部重點評價增儲區塊，近幾年加大了在該區塊評價井部署力度，加快了評價增儲步伐。而受水域面積限制，評價井井位實施成為擺在面前的一道難題，一方面涉及水利評價、環境評價等3年的前期準備及審批，另一方面涉及征地及墊方工作，投入成本太高。考慮到時間及經濟效益等因素，設計了位移在1.0-3.0公里的大斜度井，這對鉆井液性能提出了更高的要求，通過在庫里泡地區大斜度井中開展ULTRADRIL體系水基鉆井液現場試驗，成功完成了大斜度評價井的鉆井工作，并總結了該鉆井液在實施大斜度評價井過程中的寶貴經驗。

1.大斜度井的技術難點

一是井深長、斜度大、斜井段較長，穩斜段不利于攜砂;本井穩斜井段長達2492m，鉆井液在大斜度井段攜砂能力降低，部分巖屑不能及時被攜至地面，停泵后巖屑沉降，很容易在穩斜井段形成砂橋，且隨著造斜段長度的增加風險急劇增大，若操作不當易造成沉砂卡鉆。

二是嫩江組以泥巖為主，該地層泥巖膠結性差，水敏性強，主要表現為易水化分散造漿，易剝落、坍塌引起井眼擴徑;若起下鉆操作不平穩、開泵過猛，極易引起嫩江組泥巖地層失穩，產生較大掉塊，甚至出現“大肚子”，進而造成循環返砂困難，起下鉆間斷出現阻卡現象，為后續鉆進施工埋下隱患。

三是大斜度井井眼軌跡不規則，摩阻增大，易導致卡鉆等復雜情況出現;由于本井斜井段井斜大、井段長，鉆進期間為確保中靶需要頻繁調整井眼軌跡，致使鉆具與井壁接觸面增大，結合造斜段砂橋雙重影響，鉆具摩阻大幅增加，加劇了卡鉆風險。

2.鉆井液性能維護方法

2.1提高攜砂能力方面

鉆井液方面主要從提高懸浮性和優化流變參數方面入手，通過室內小型實驗對比，在保證鉆井液流變性良好的情況下，提高MC-VIS、SOLTEX及DYFT-Ⅱ加量，增大鉆井液靜切力及懸浮能力，增強沉降穩定性。流變性方面始終保持低剪切速率下的粘度以提高攜砂能力，進一步提高鉆井液的切力和動塑比，有效的保證了鉆井液的優良攜砂性能。

工程操作方面主要是加強溝通協調，強化工程措施，適當地調整排量，按需求泵入稠漿掃井以清潔井眼，配合短起下鉆工作，以減少和破壞巖屑床的形成，通過增加短起下鉆次數，及時破壞已形成的巖屑床，進一步提高井眼清潔度，降低沉砂卡鉆風險。

2.2提高穩定性方面

為提高鉆井液抑制能力，鉆進期間，監測MBT指標及觀察巖屑包被性，保證ULTRAHIB濃度不低于3%，ULTRACAP濃度不低于0.3%，使鉆井液保持良好的抑制性，并且該體系通過嵌入式的陽離子交換防止頁巖膨脹，抑制了地層造漿。MBT始終保持穩定，振動篩返出巖屑成型好，證明ULTRADRILL體系具有良好的抑制性，能夠有效降低嫩江組泥巖水化分散。

在鉆井液防塌性能方面，首先，嚴格控制比重在合理范圍內，通過液柱壓力對井壁施加足夠的支撐能力，避免液柱壓力過大造成泥巖裂縫進一步延展，加劇體系中自由水侵入深度。其次，進入易塌地層前，預先提高高效降失水材料在循環體系中的濃度，控制中壓濾失量在3.0～3.8ml，減少體系中自由水含量。針對嫩江組泥巖微細裂縫，常規鉆井液封堵劑顆粒尺寸大、無法進入細微裂縫的問題，通過加入2～3%合適粒徑的剛性封堵材料填充泥巖細微裂縫，利用瀝青類防塌材料成膜、可變軟變形的特性，分別加入0.8%化學防塌材料SOLTEX、DYFT-Ⅱ進一步強化泥餅質量，在井壁地帶形成一個極低滲透性的內濾餅，降低鉆井液濾液對泥巖井壁的滲透速率和侵入深度，從而提高了嫩江組泥巖承壓能力、防塌能力。

2.3提高潤滑性方面

（1）進入砂巖地層前，加入0.5～1%精致碳酸鈣CARB填充砂巖孔隙，預防因壓差原因引起的摩阻增大現象;

（2）提高排量、鉆井液懸浮攜帶能力，防止巖屑床形成，通過劃眼、短起下鉆及時破壞巖屑床的形成;

（3）根據鉆井施工具體情況和鉆井液消耗量，及時補充潤滑劑ULTRAFREE，并配合加入LUBE-167，保證鉆井液的潤滑性能，可有效降低鉆井液摩阻，減少托壓和扭矩過大的現象產生。

2.4固控設備配制方面

ULTRADRILL鉆井液體系配制完成之后，先在循環罐內做好剪切水化備用。一級固控是固相控制的核心，井隊盡量配備高頻振動篩提高鉆井液的過篩性，鉆進及循環期間必須保證鉆井液100%過篩，初期振動篩使用120目的篩布，入井再次通過鉆頭剪切后提高鉆井液過篩性，等鉆井液材料剪切充分后逐漸將篩布替換成160目，隨井深增加可將篩布逐漸替換為200目，在條件允許的情況下盡量選取較細目數的篩布，以控制泥漿中的含砂量和有害低密度固相。

快速鉆進階段保持一體機連續使用，離心機每班使用4～8h，盡量降低鉆井液的含砂量。隨著井深和鉆井周期的增加，鉆井液中的細微顆粒逐漸累積增多，加大離心機的使用頻率，以清除10μm以下的固相顆粒，不但可以優化鉆井液流變參數，也可以降低井下摩阻，為定向創造有利條件。

3.鉆井液應用效果分析

A井三開至完鉆，進尺3500.00m，歷時57日。在鉆進井深1941m準備短起下鉆修復井壁時，鉆井摩阻30kgN左右且隨著進尺恒定，返砂情況均為細砂僅有極少的剝落塊，在原技套的側鉆點以及技套底部出現擴經情況。分析認為復雜情況的主要原因是在反復劃眼過程中，擴徑越來越大，大量細砂已經返出，粒徑較大的粘泥包變成稠狀“泥砣子”，下面返出的顆粒越積越多，造成大的摩阻致使下鉆遇阻。現場決定適當調整鉆井液性能，補充防塌劑和超細碳酸鈣，改善泥餅質量，提高井壁承壓能力，性能與地層匹配度更高，順利完成起下鉆。

側鉆至井深2516m時，頻繁出現刮卡現象，倒劃眼有憋頂驅憋泵情況，應該是井壁剝落、掉塊產生的“大肚子”后，掉塊、沉砂、鉆屑等在該位置聚集，受到外力作用后滑落，造成了憋泵、卡鉆。現場決定適當調整鉆井液性能，提高切力，增強鉆井液的懸浮和攜砂能力，盡可能保證井眼清潔，抑制泥頁巖水化，有效的減阻、保護低滲透儲層和穩定井壁，調整后順利起鉆，后期施工未再出現憋泵現象。

4.結論

（1）當鉆井液抑制性不足，固含、粘切上升急需強化抑制性時，聚丙烯酸鉀、兩性離子包被劑等多數抑制劑“加不進去”，新型抑制劑ULTRAHIB或許是不多的選擇之一，可望用于高固含鉆井液抑制性的提高和粘切調控。

（2）需要有針對性的調整鉆井液的某項性能指標時，可事先分組做好室內小型試驗，確定最佳配比后再進行現場處理，可使鉆井液性能處理更加高效。

（3）嫩江組地層穩定性極差，抑制、封堵、防塌相結合可以更好保證嫩江組地層的穩定，是優質快速完成鉆進施工的重點。

（4）固控設備的正常運轉，對水基泥漿在泥巖中鉆進時的維護至關重要。振動篩需確保配備200目及以上目數篩布并定期檢查破損情況，需保證一體機和離心機的正常使用。

參考文獻：

[1]高性能鉆井液技術在大慶QP-X5井中的應用[J].榮鵬飛.西部探礦工程.2020（03）

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