多元強封堵油基鉆井液在威204H53-8井的應用

賀 欽，林燚，孫長健

（1.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司 鉆井液技術服務公司，四川 成都 610056；2.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司 川東鉆探公司，重慶 401147）

1 前言

非常規天然氣的大規模開發已成為天然氣增儲上產，助力“碳達峰、碳中和”的重要措施[1-3]。頁巖氣作為非常規天然氣重要組成部分，已在川南長寧-威遠區塊長期成功開采。然而，由于頁巖的脆性指數高、水敏性強、微裂縫發育等原因[4-8]，導致在頁巖儲層長水平段鉆井過程中井塌、井漏頻繁發生[9-12]，并誘發一系列復雜工程難題。使用堵漏材料和相關技術提高鉆井液的封堵承壓能力是成功堵漏的關鍵，常用堵漏材料分為膨脹型、剛性、韌性、聚合物類、凝膠類、納米粒子類等，使用多種封堵材料復配提高鉆井液封堵能力是堵漏的主要思路[13-15]。因此，針對川中威遠區塊威204H53-8井裂縫性漏失問題，基于該思路優選了多元強封堵油基鉆井液并成功完成堵漏，助力該井順利完鉆。

2 威204H53-8井工程地質概況

威204H53-8 井是部署在威204H53 平臺的一口分支井，其采用三開的井身結構，目的層位是龍馬溪組儲層。其中三開井眼尺寸為215.9 mm，水平段長2 256 m，地層壓力系數1.85（資料來自威204井）。設計鉆井液密度窗口為1.92～2.20 g/m3，安全密度窗口窄。龍馬溪組頁巖上部主要為綠灰色泥、頁巖夾泥質粉砂巖，下部為灰色、深灰色、灰黑色、黑色頁巖，測井解釋結果認為頁巖黏土含量為11.9%，石英含量42%，孔隙度為6.8%，碳酸鹽巖含量14.4%，總有機碳7.3%，屬于富有機質頁巖。根據設計資料和鄰井資料，該井在水平段鉆進時，除了要維護好鉆井液基本性能外，還要針對可能遭遇井漏制定技術措施。

3 配方優選與性能評價

3.1 配方優選

針對威204H53-8 井的實際情況，在原井漿的基礎上優先考慮其封堵性能，采用多類型封堵材料優選出強封堵性油基鉆井液，封堵材料類型如表1所示。優選出的配方為：井漿+6%JD-5+3%LCM-1+2%WNDK-2+6%WNDK-3＋1.6%WNPDL。

表1 封堵材料類型

3.2 性能評價

3.2.1 基本性能

威204H53-8井地層壓力系數高，為了鉆井安全，設計鉆井液安全密度窗口為1.92～2.20 g/m3，因此測試了65℃下不同密度段井漿在加入封堵材料后的鉆井液性能，結果如表2所示。

表2 威204H53-8井油基鉆井液基本性能（130℃老化16 h）

測試結果表明，所有密度段的鉆井液的塑性黏度＜70 mPa·s，滿足該井鉆井液設計要求，在130℃老化16 h 后依舊保持良好的流變性能。動塑比處于0.20～0.24，說明油基鉆井液剪切稀釋性較好，能做到低黏保證流動性并兼顧高切力保證攜巖效果。老化后的高溫高壓濾失量＜2 mL，說明油基鉆井液封堵性能好，失水量低，能夠較好抑制頁巖的水化膨脹。破乳電壓均遠大于400 V，且高溫高壓實驗的濾液在靜置24 h 后不分層，說明油基鉆井液乳化穩定性好，抗溫能力強。不同密度段的油基鉆井液均滿足現場施工要求。

3.2.2 封堵能力

由于威204H53-8井為鉆遇裂縫帶漏失，采用平行縫板法評價了不同縫寬下油基鉆井液的封堵承壓能力[14]。表3的實驗結果表明，原始井漿裂縫封堵能力弱，承壓能力低。當加入多元封堵材料后，對于1、2、3 mm 寬的裂縫封堵承壓能力分別為9.87、7.21、4.92 MPa，油基鉆井液的封堵能力提高了4.98倍，并且能夠適應多種裂縫寬度，說明多元強封堵鉆井液體系對龍馬溪組頁巖微裂縫具有良好的封堵效果。

表3 油基鉆井液裂縫封堵承壓效果

3.2.3 高溫沉降穩定性

頁巖氣井在水平段鉆井時，需要保證鉆井液的攜巖效果，尤其是在鉆長水平井時。鉆井液良好的沉降穩定性可以阻止巖屑床的形成，防止卡鉆從而提高鉆井效率。采用靜態沉降法評價了加入封堵材料后的鉆井液的沉降穩定性。將配置好的400 mL鉆井液裝入老化管中，并立放進滾子加熱爐中，130℃下靜置24～72 h，實驗結果如表4所示。

表4 油基鉆井液高溫沉降穩定性

表4 的結果表明，多元強封堵油基鉆井液在130℃下靜置72 h 后，罐底沒有沉淀，上下密度差小，為0.03 g/cm3，析出油比率低，為1.6%，說明該體系油基鉆井液高溫沉降穩定性好。

3.2.4 抑制性

選用威204H53-8 井的頁巖巖屑開展線性膨脹實驗。將頁巖巖屑過0.15 mm 分樣篩之后在烘箱中100℃烘干，使用10 g 巖屑在壓樣機模具中以4 MPa壓力壓制5 min，制成柱狀巖樣，然后使用OFIT 頁巖膨脹儀分別測定巖樣在油基鉆井液和清水中浸泡16 h后的線性膨脹率[16]，結果表明，清水對頁巖巖屑的線性膨脹率為11.21%，油基鉆井液對頁巖巖屑的線性膨脹率僅為0.53%，膨脹率低，說明油基鉆井液對頁巖的抑制性良好。

4 現場應用

鄰井鉆井資料顯示，該區塊龍馬溪組頁巖儲層頻繁發生井漏，一次堵漏成功率低，并且在堵漏成功后極易發生復漏，往往需要進行多次堵漏，或者采用橋漿堵漏和注水泥堵漏的方式相結合，既浪費鉆井時間又大幅增加成本。威204H53-8井在進入龍馬溪地層后，使用油基鉆井液鉆進至井深5 626 m 時發現井漏，泥漿池液面出現滲漏，平均漏速0.89 m3/h，總漏失量達到129.3 m3，損失鉆井時間約144 h，現場認為井漏為裂縫性漏失，面對復雜的裂縫性漏失情況，現場決定采用多元封堵材料形成多元強封堵油基鉆井液來提高封堵成功率。在井漏之后，主動降低泥漿泵排量，此時液面微滲。配制堵漏漿20 m3（井漿+6%JD-5+3%LCM-1+2%WNDK-2+6%WNDK-3 ＋1.6%WNPDL），將堵漏漿打至漏失井段后關井憋壓，控制套壓4.3 MPa，憋入0.5 m3后壓力穩定，成功完成堵漏。現場實踐表明，多元強封堵油基鉆井液有效提高了頁巖易漏地層的承壓能力，確保了頁巖儲層長水平段的安全鉆進。

5 結束語

威遠區塊龍馬溪組頁巖微裂縫發育，漏失頻繁，堵漏成功率低。使用多元封堵材料能夠提高堵漏成功率，針對威204H53-8井優選得到了多元強封堵油基鉆井液體系（井漿+6%JD-5+3%LCM-1+2%WNDK-2+6%WNDK-3+1.6%WNPDL），其封堵承壓能力強，提高了地層承壓能力，幫助該井實現了堵漏一次成功。可見“多元多級”的堵漏思路能夠適應頁巖儲層封堵作業，為威遠區塊防漏堵漏作業提供了思路和借鑒意義。