緬甸Y－1井鉆井液的研究與應用

岳江河，楊 志，李自立，耿 鐵，陳忠華，孟凡洲

（1.中國海洋石油有限公司國際公司，北京100010；2.中海油服油化事業部，河北 燕郊101149；3.天津中海油服化學有限公司，天津300301）

緬甸Y－1井是預探井，其凝灰巖地層特性以及強地層應力，決定了僅靠鉆井液的抑制能力并不能有效地保證井壁穩定，應加強鉆井液的封堵能力，并控制合理的鉆井液密度。作者在此根據石油勘探開發過程中使用鉆井液方面的成功經驗，結合C2區塊的實際情況和Y－1井預測的地層情況，采用KCl／PHPA鉆井液體系[1］，依據該地區地應力、過井剖面地震資料，預測地層孔隙壓力與坍塌壓力，確定井深結構與鉆井液密度，鉆井過程中繼續跟蹤研究，隨鉆修正各項壓力系數，及時調整鉆井液密度、配方與性能，控制鉆井過程中復雜情況的發生，以滿足安全鉆井的要求。

1 緬甸Y－1井的特點

緬甸Y－1井目的層多為始新統Laungshe組砂巖和古新統Paunggyi組頂部砂巖，層系多、巖性復雜，給鉆探帶來較大的技術難題，主要有：

（1）地層巖性復雜，以凝灰質泥巖和凝灰質砂巖互層為主，粘土礦物含量高，粘土礦物以伊／蒙混層為主，混層比高，水化能力強[2］。因此，鉆井液要增強抑制能力，控制地層水化膨脹。

（2）地層經歷了復雜的地質構造運動，造成硬脆性地層裂縫發育，泥漿沿裂縫滲入導致壓力滲透，周期性阻卡坍塌[3～6］。因此，鉆井液應增強封堵性能。

（3）Y－1井進入中新統，地層受到較大構造應力作用，地應力高，水平地應力差值較大，需要較高的泥漿密度平衡地應力。因此，要適時、準確地選用合理的鉆井液密度。

2 鉆井液室內研究

2.1 鉆井液體系配方確定

通過大量的室內研究，優選了各種功能處理劑，并對其加量及體系配伍性進行了優選和驗證，確定適用于Y－1井的KCl／PHPA鉆井液體系配方如下：

三開鉆井液配方：3%膨潤土漿＋0.3%NaOH＋0.08%PAC－HV＋0.2%PAC－LV＋0.15%XC＋0.3%NPAN＋0.54%TEMP＋0.42%PLUS＋4%KCl＋2.4%JLX－C＋1.2%PHIB＋1.5%MONYL＋1.2%GBL＋2.7%LPF＋0.5%DYFT－Ⅱ＋0.68%LUBE＋重晶石（鉆井液密度：1.63g·cm－3）。

四開鉆井液配方：3%膨潤土漿＋0.2%XC＋0.875%SMP＋1%TEMP＋0.4%PLUS＋2%JLX－C＋4%KCl＋0.4%PHIB＋2.56%MONYL＋0.88%GBL＋2.5%LPF＋1%LUBE＋重晶石（鉆井液密度：1.67g·cm－3）。

2.2 鉆井液體系性能評價

2.2.1 常規性能評價（表1 ）

2.2.2 抑制性評價

按照Y－1井現場鉆井液配方配制鉆井液，對三開、四開塌塊進行回收率和膨脹率實驗，結果見表2 。

表1 鉆井液常規性能Tab.1 General performame of the drilling fluids

表2 滾動回收率及膨脹率實驗結果Tab.2 Results of roller recovery and expansion rate

由表2 可以看出，Y－1井三開、四開鉆井液抑制性較強，對塌塊一次回收率、二次回收率均超過94%，40℃、80℃下的膨脹率均低于6.5%。

2.2.3 封堵性評價

采用20～40目、40～60目砂床測定80℃、壓差3.5MPa下室內研制的Y－1井三開鉆井液和四開鉆井液滲透濾失量及滲透失水量來評價其封堵性能，結果見表3 。

表3 三開、四開鉆井液砂床滲透濾失量及滲透失水量／mLTab.3 Sand bed filtration and water loss for 3rd，4th section drilling fluids／mL

由表3 可以看出，20～40目、40～60目砂床的滲透濾失量、滲透失水量較小，說明三開、四開鉆井液具有一定的封堵性能。

2.2.4 對巖石強度的影響

室內測定了塌塊在不同鉆井液中浸泡4h后巖石強度的變化，結果見表4。

表4 鉆井液浸泡塌塊巖石強度的變化／MPaTab.4 Changes of soaked collapse rock strength by drilling fluid／MPa

由表4可以看出，塌塊在三開、四開鉆井液中浸泡后，巖石強度大幅度下降。在三開鉆井液中浸泡4h，巖石強度下降100%～65.5%；在四開鉆井液中浸泡4h，巖石強度下降95%。

3 現場應用及復雜情況處理措施

3.1 Y－1井工況簡介

Y－1井于2011年1月13日開鉆，采用4個開次完鉆，鉆井周期約為74d，井深2420m，垂深2419.69m，最大井斜角0.89°。采用水基鉆井液體系，鉆井泥漿密度在1.01～1.68g·cm－3之間，上部井段采用膨潤土、搬土聚合物泥漿體系，下部井段（三開和四開井段）采用室內研究的PDF－PLUS／KCl泥漿體系。

3.2 現場應用

3.2.1 提高泥漿的封堵性

進入始新統地層后，地層以灰色泥巖為主，受擠壓構造運動影響程度高，其中微裂縫發育，在鉆井液中應特別注意提高泥漿的封堵性。在三開鉆井過程中鉆至890m后出現掉塊，此時鉆井液中的材料濃度與掉塊前的材料濃度對比見圖1。

圖1 三開鉆井過程中，掉塊前后鉆井液材料濃度對比Fig.1 Comparison of material concentration of drilling fluid before and after collapse in the 3rd section drilling process

圖2 四開鉆井過程中，不同封堵材料的濃度對比Fig.2 Comparison of concentration of different blocking agents in the 4th section drilling process

現場及時調整了鉆井液體系的流變性能，提高了鉆井液體系的密度、抑制性能、封堵性能，凝灰巖地層坍塌掉塊基本得到控制。四開時保持三開時的鉆井液性能，并在三開回收鉆井液中加入封堵劑和抑制劑，增強鉆井液體系抑制性能和封堵防塌性能，在四開鉆井液中加入各種不同粒徑封堵材料，力求達到封堵不同地層微裂縫的目的。不同封堵材料的濃度對比見圖2。

3.2.2 提高泥漿密度

在四開鉆井過程中鉆至1596m，井下出現掉塊，而且有增加趨勢，現場將鉆井液密度由1.50g·cm－3逐步增大到1.67g·cm－3，掉塊現象明顯好轉，井徑相對規則。三開鉆井液和四開鉆井液的密度調整情況見圖3。

圖3 三開鉆井液（a）和四開鉆井液（b）的密度調整情況Fig.3 Density adjustment for the 3rd，4th section drilling fluids

3.2.3 控制鉆井液濾失量

Y－1井井壁地層含有大小不一的微裂縫，鉆井液失水過多，會加速它的坍塌速度；為此對鉆井液濾失量加強了控制。通過增加降濾失材料的使用量、添加封堵材料，在井壁迅速形成泥餅，減少鉆井液濾液的滲入。三開和四開鉆井液API濾失量及氯離子、鉀離子濃度變化見圖4。

圖4 三開鉆井液（a）、四開鉆井液（b）的API濾失量及氯離子、鉀離子濃度變化Fig.4 Changes of API filtration and concentration of K＋ ，Cl－ for the 3rd，4th section drilling fluids

3.2.4 維護泥漿良好的流變性

針對凝灰巖地層的特殊性及現場情況，及時調整了鉆井液體系的密度、抑制性、包被性及封堵性，配合固控設備，合理清掃重、稠漿，使凝灰巖地層坍塌掉塊基本得到控制，保證了安全、順利作業。三開、四開鉆井液攜帶能力調控情況見圖5（R6、R3分別為六速旋轉粘度計6r·min－1、3r·min－1的讀數，表示鉆井液在靜態條件下的攜帶能力大小）。三開、四開鉆井液性能對比見表5 。

圖5 三開鉆井液（a）與四開鉆井液（b）的攜帶能力調控情況Fig.5 Carrying capacity control of the 3rd，4th drilling fluids

表5 鉆井液的設計性能與實際性能對比Tab.5 Comparison of design performance and actual performance of the drilling fluids

4 結論

將KCl／PHPA鉆井液體系用于緬甸Y－1井的現場鉆探。結果表明，該體系有效克服了凝灰巖地層破碎掉塊、坍塌、巖屑攜帶等問題，起下鉆暢通，下套管順利，井徑規則，控制了井下復雜情況的發生，滿足了安全鉆井的要求。

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