潿洲11-1 油田調整井水基鉆井液優選與應用

易鵬昌，張立權，李強，申永強，敬毅，但春陽

(中海油服油田化學事業部湛江作業公司，廣東 湛江 524000)

0 引言

潿洲11-1 油田位于廣西北海市西南約70 km 的南海北部灣海域，距離潿洲終端42 km，距潿洲11-1N油田平臺1.6 km，潿洲10-3 油田7 km，潿洲12-1 油田綜合處理平臺18 km，水深40 m。該油田鉆遇的地層自上而下分別為望樓港組、燈樓角組/角尾組/下洋組、潿洲組和流沙港組。調整井開發的主要目的層為角尾組，底界垂深516.5～964.0 m，層厚346.5～402.0 m。該油田的溫壓系統正常，地溫梯度為3.45 ℃/100 m，油組儲藏中深溫度為61.5 ℃；油組儲層中深原始地層壓力為9.58 MPa，地層壓力系數為1.01～1.02。上部含大段軟泥巖，下部為濱海相砂巖層。由于泥巖層極易水化出泥球[1]，前期已鉆超過35 口井，大多存在出泥球現象，嚴重影響了起下鉆效率；砂巖層為儲層，需要保證較高的滲透率恢復率。為了解決這些問題并提高作業效率，室內分析了已鉆井的作業情況，并優選出適度的分散性海水聚合物鉆井液和儲保效果優良的EZFLOW 無固相鉆井液。這些鉆井液在現場應用中表現良好，有效地緩解了泥巖層出泥球的現象，使得起下鉆過程更加順暢，提高了作業效率；同時，也提高了砂巖層儲層的保護效果。

1 已鉆井鉆井液類型及復雜情況分析

潿洲11-1 油田已鉆井超過35 口，其中角二段上部低阻儲層為淺灘相泥質粉砂巖/局部粉砂巖，孔隙度為22.8%～32.5%，滲透率為86.5～1 951.5 mD，屬于高孔、中高滲儲層[2]。平均泥質含量15.3%～26%，易水化造成泥球現象。針對角尾組大段泥巖，早期采用強包被強抑制的PDF-PLUS/KCL 鉆井液進行鉆進。鉆進過程中，巖屑拍打在井壁上形成“南瓜餅”型巖屑，并粘附在下井壁，導致無法被及時帶出，從而在井內聚集形成泥團，進而造成倒劃眼起鉆困難等復雜現象[3]。中后期采用適度分散和適度包被的PDF-PLUS/KCl 鉆井液，利用PF-VIS 提高動切力和剪切稀釋性，以改善鉆井液的懸浮攜砂性能；同時輔以固控設備和置換部分鉆井液的方式保持鉆井液性能穩定。鉆井液常規配方：海水+(1～2)kg/m3燒堿+(1～1)kg/m3純堿+(2～3)kg/m3PF-PACLV+(8～10)kg/m3PF-FLO TROL+(2～4)kg/m3PF-PLUS+(2～5)kg/m3PF-VIS，鉆進期間配合加入潤滑劑PF-LUBE 改善潤滑性。調整后的鉆井液產生泥團的現象有所改善，但仍然時有發生。

分析認為，鉆井液中的包被劑PF-PLUS 屬于聚丙烯酰胺型高分子聚合物，一般通過親水性酰胺基團在鉆屑表面進行吸附，從而形成隔水膜以阻止水分子與鉆屑中的黏土相互作用，進而防止黏土水化分散，起到包被作用[4]。然而，在快速鉆進過程中，井眼鉆屑濃度高，經鉆具拍打后的鉆屑受到高聚物包被的影響會粘附在下井壁，難以被鉆井液攜帶返出，也難以分散。最終這些鉆屑會相互聚集成團，導致倒劃眼困難，下鉆遇阻等復雜情況。降低高聚物包被劑的加量只能起到改善作用，并未解決根本問題。

2 鉆井液優選與性能評價

調整井是在原井眼中開窗側鉆，目的層為角尾組，與原井不同。原井眼在角尾組采用PDF-PLUS/KCl 鉆井液鉆進，只需滿足鉆井要求，而調整井除了滿足鉆井要求外，還需滿足儲層保護要求。因此，針對調整井角尾組以上地層及角尾組中上部的泥巖井段，采用了海水聚合物鉆井液體系；而在進入角尾組中下部含砂地層前，采用了EZFLOW 鉆井液以提高儲層保護效果。

2.1 海水聚合物鉆井液性能評價

相比PDF-PLUS/KCl 鉆井液，海水聚合物鉆井液不添加增黏劑，而是采用少量膨潤土來提高黏度；基本不添加包被劑PLUS 和抑制劑KCl，以保證鉆井液的分散性，從而預防出泥球現象的發生。海水聚合物鉆井液基礎配方為：海水膨潤土漿+(1.5～2.5)kg/m3燒堿+ (1～2)kg/m3純堿+ (8～15)kg/m3PF-PACLV+(8～15)kg/m3PF-FLO TROL，綜合性能如表1 所示。由表1 可知，海水聚合物鉆井液的流變性能(包括表觀黏度、塑性黏度和動切力)以及控濾失性能(濾失量) 與PDF-PLUS/KCl 鉆井液基本相似。然而，在泥巖滾動回收率和泥巖防膨率方面，海水聚合物鉆井液的表現明顯較低。因此，海水聚合物鉆井液具有更好的分散性，能夠在角尾組上部地層更好地預防出泥球現象。但這也意味著它更容易發生增稠，需要進行鉆井液置換操作。另外，由于海水聚合物鉆井液的配方相對簡單，所需材料種類及用量較少，因此它更適合于角尾組上部地層的快速鉆進需求。

表1 海水聚合物鉆井液綜合性能評價

2.2 EZFLOW 無固相鉆井液性能評價

相比PDF-PLUS/KCl 鉆井液和海水聚合物鉆井液，EZFLOW 鉆井液采用無固相設計，配方中不添加膨潤土和重晶石等惰性固相。這主要采用生物聚合物PF-EZVIS 調節鉆井液黏切，改性淀粉PF-EZFLO 調節鉆井液濾失量，酸溶暫堵劑PF-EZCARB 提高泥餅質量和改善儲層保護效果。無機鹽KCl 主要作為加重劑調節鉆井液密度并兼具抑制功能，潤滑劑屬于通用型。所有材料均可生物降解，鉆井時具有良好的暫堵效果。完井時泥餅可液化可降解，最終實現直接返排，達到保護儲層的目的[5-6]。EZFLOW 無固相鉆井液基礎配方為：海水+(2～3)kg/m3燒堿+(1～2)kg/m3純 堿+ (10～30)kg/m3PF-EZFLO+(3～8)kg/m3PFEZVIS+(20～50)kg/m3PF-EZCARB+(30～50)kg/m3PF-LUBE+(30～50)kg/m3PF-JLX，綜合性能如表2所示。

表2 EZFLOW 無固相鉆井液綜合性能評價

由表2 可知，EZFLOW 無固相鉆井液的表觀黏度、低溫低壓濾失量和高溫高壓濾失量與PDF-PLUS/KCl 鉆井液保持一致。然而，EZFLOW 鉆井液具有更高的動塑比、低剪切速率黏度、滲透率恢復率和更低的摩擦系數。高動塑比，即較高的動切力和較低的塑性黏度，使鉆井液具有更優秀的攜砂能力。而高的低剪切速率黏度則賦予鉆井液更優的懸砂能力，并可以有效防止鉆井液侵入儲層。高滲透率恢復率說明鉆井液的儲層保護效果更佳，更適合于儲層裸眼鉆完井。低摩擦系數則有助于降低摩擦阻力，提高鉆井效率。

3 現場應用

潿洲11-1 油田A 平臺兩口調整井A16H1 和A24H1 采用海水聚合物鉆井液深鉆，進入目的層后轉換為EZFLOW 無固相鉆井液鉆進，基本概況如表3所示。

表3 潿洲11-1 油田A 平臺兩口調整井基本概況

兩口井均為水平井，平均機械鉆速超過60 m/h，鉆井過程中無復雜情況，整體作業順利。下面以A24H1 井為例，分析各階段鉆井液施工工藝和實際鉆井液性能。

3.1 鉆前準備

開窗前檢查振動篩并換上120 目+140 目的篩布，充分篩除鐵屑。并配制200 m3稠膨潤土漿，配方如下：鉆井水+2 kg/m3燒堿+(100～120)kg/m3鉆井級膨潤土，原則上預水化24 h 以上。開窗期間向循環系統加入3 kg/m3PF-PAC LV+3 kg/m3PF-FLO TROL，維持鉆井液黏度在32～33 s 范圍內，為進入燈樓角組做準備。修窗結束后，充分進行井內循環，保證鐵屑清除干凈。隨后，向井底墊入10 m3高黏膨潤土漿稠塞，進行地層承壓實驗，折算當量密度1.30 g/cm3未漏，井筒穩定性較好。

3.2 燈樓角組施工工藝

開窗期鉆具出窗口前，適當降低鉆井液排量，減弱其對井壁的沖刷力度。進入燈樓角組后，鉆進期間維持鉆井液黏度在32～38 s 范圍內，鉆井液密度在1.06～1.07 g/cm3范圍內，并間歇補充PF-PAC LV 和PF-FOLTROL 以穩定鉆井液黏度，同時降低鉆井液濾失量。每鉆進1 柱劃眼2 遍，停泵前墊8 m3稠膨潤土漿至井底。在進入角尾組時，掃10 m3稠膨潤土漿，充分循環直至振動篩干凈。然后將裸眼段全部墊滿稠膨潤土漿，起鉆更換旋轉導向。

3.3 角尾組施工工藝

在泥巖井段上部，采用海水聚合物鉆井液進行鉆進。在鉆進期間每柱劃眼4 遍，將鉆井液黏度控制在32～34 s 范圍內，以確保泥巖段井徑適當擴徑以提高起下鉆效率。當鉆進至1 400 m 角尾組大套泥巖時，振動篩出現糊篩現象。為了解決這個問題，掃入10 m3的海水來沖刷井壁，同時降低鉆井液黏度，促進泥巖分散，防止出現泥球。當鉆進至角尾組中部砂巖段時，向循環系統中適當補充PF-PAC LV 和PFFOLTROL 以減少滲漏損失。為了提高鉆井液的攜砂性能，回收了部分膨潤土漿，并將鉆井液黏度提高至34～37 s。在角尾組一段鉆進期間每柱墊入8 m3的稠膨潤土漿，并全程開啟2 臺離心機及除砂除泥器，適當置換鉆井液，保持鉆井液性能穩定。

當鉆進至角尾組一段底部(1 900 m) 時，替入EZFLOW 無固相鉆井液，為進入角尾組二段目的層做準備。替漿后，通過補充PF-EZVIS 和PF-EZFLO 提高鉆井液黏度至42～45 s，以保證鉆井液R6/R3 達到9/8 及以上，以確保鉆井液具有較好的懸浮攜砂能力。調整后的EZFLOW 無固相鉆井液配方如下：海水+3 kg/m3燒堿+20 kg/m3PF-EZFLO+2 kg/m3PFEZVIS+20 kg/m3PF-JLX+15 kg/m3PF-LUBE+20 kg/m3PF-HLUB+20 kg/m3PF-EZCARB+50 kg/m3KCl。在鉆進期間，根據鉆井液性能情況，調配膠液以補充鉆井液消耗。在確保篩面不跑漿后，將120 目篩布替換為140 目+170 目復配篩布，并加強破損篩布檢查更換。為了清除鉆井液中的固相，全程開啟2 臺離心機和除砂器除泥器。在水平段鉆進期間，隨著扭矩摩阻的增大，及時添加液體潤滑劑以改善鉆井液潤滑性。

3.4 全井起下鉆情況

3.4.1 第一趟起下鉆

為了確保篩面干凈，本井在鉆進至2 649 m 后進行了循環處理。隨后，倒劃眼起鉆至930 m，過程總體順暢。只是在1 952 m 和1 492 m 兩處出現憋泵現象，但下放后劃眼通過，無其他復雜情況。下鉆通井全程順利到底，無任何遇阻或憋泵、蹩扭矩現象。

3.4.2 第二趟起下鉆

在第一趟下鉆通井到底后，充分循環至篩面干凈。然后墊入新漿，直接起鉆全程順利，無任何遇阻或憋泵、蹩扭矩現象。

總的來說，全井兩趟起下鉆過程順利，井眼穩定且通過性良好。

3.5 現場鉆井液性能

878～1 900 m 井段是一個大斜度井段，井斜角范圍為70.01°～85.09°。在這個井段，采用了海水聚合物鉆井液進行施工，將密度調控在1.06～1.07 g/cm3范圍內，并保持漏斗黏度在32～34 s 內。這種鉆井液配方簡單，維護方便，整體性能穩定。1 900～2 649 m井段是一個水平段，井斜范圍為85.09°～90.60°。在這個井段，采用了EZFLOW 無固相鉆井液進行鉆進。這種鉆井液的綜合性能如表4 所示。其鉆井液流變性能穩定，且動塑比超過0.7 Pa/mPa·s，低剪切速率黏度超過15 000 mPa·s，這為水平段井眼清潔提供了良好的性能基礎。此外，它的低溫低壓濾失量小于5 mL，高溫高壓濾失量小于12 mL，盡可能避免過多液相進入儲層對儲層造成損害。最重要的是，這種鉆井液的摩擦系數始終低于0.1，為水平段低扭矩提供了技術支撐。

表4 潿洲11-1-A24H1 井EZFLOW 無固相鉆井液性能統計

4 結語

(1)在潿洲11-1 油田的調整井項目中，目的層角尾組的泥質含量較高。在高速鉆井作業中，強包被鉆井液很容易導致出泥球的問題。

(2) 針對泥巖層出泥球所引起的起下鉆遇阻問題，適度的分散性海水聚合物鉆井液來提高分散性，從而防止泥巖巖屑聚集成球。此外，考慮到砂巖儲層對滲透率恢復率的高要求，優選了EZFLOW 無固相鉆井液，以提高儲層保護效果。

(3)所選擇的優化水基鉆井液在潿洲11-1 油田A平臺的兩口調整井中得到了成功的運用。鉆井液的綜合性能保持穩定，兩口井的平均機械鉆速超過60 m/h，并且全程沒有出現泥球，起下鉆過程順暢。