哈薩克斯坦KAM油田鉆井液維護與處理技術

張慶輝 （中石油長城鉆探工程有限公司，北京100101）

KAM油田位于哈薩克斯坦南部克孜洛爾達州。所鉆井的地層0～350m有大段膏泥層、礫石層，350～1350m有大段泥巖層、礫石層、夾雜砂層和滲漏地層，探井在三開時1350～2600m有灰巖、泥巖層，地層壓力系數1.11～1.17。其鉆探目的層為白堊系的M2層，主要目的是擴大其油田的產能，完成油田的產能建設，同時還要勘探其油田邊緣的儲油情況。井深結構一般為：①導管：?533.4mm井眼×10m；?473.1mm套管×10m；②一開：?444.5mm 井眼×25m；?339.7mm 套管×24.5m；③二開：?311.2mm井眼×370m；?244.5mm套管×368m；④三開：?215.6mm井眼×1330m；?139.7mm套管×1328m。

1 鉆井液技術難點

①由于膏泥巖段較長，如果加足鉆壓、鉆速較快，就會形成大塊的膏泥巖返到井口，造成堵塞井口和高架槽子，被迫停鉆，大大降低了鉆井時效。②鉆穿完膏泥巖后，在井深300m左右又有一段非常易垮塌的礫石層，在此地層常常造成中完電測遇阻。③下部地層主要以灰巖為主，并且多數情況是斜井段，很容易發生粘附卡鉆和鍵槽卡鉆。④對砂巖的承壓能力和油氣層保護有較高要求。

2 鉆井液體系的選擇及配方

根據地層特點，選用強抑制性的兩性離子聚合物鉆井液體系配合屏蔽暫堵技術。利用體系的強抑制性控制大段泥巖的水化膨脹、分散造漿，利用屏蔽暫堵劑提高砂巖地層的承壓能力和保護油氣層。鉆井液配方如下：①導管鉆井液一般密度控制在1.04～1.10g／cm3，黏度為50～70s，具體配方為：4%～5%膨潤土 ＋0.4%Na2CO3＋0.4%FA－367兩性離子包被劑＋0.4%XY－27兩性離子降粘劑；②一開鉆井液一般密度控制在1.04～1.12g／cm3，黏度為50～70s，具體配方為：4%～5%膨潤土＋0.4%Na2CO3＋0.4%FA－367兩性離子包被劑＋0.4%XY－27兩性離子降粘劑；③二開鉆井液一般密度控制在1.10～1.12g／cm3，黏度為45～60s，具體配方為：4%～5%膨潤土＋0.4%Na2CO3＋0.4%～0.5%FA－367兩性離子包被劑＋0.5%～0.6%XY－27兩性離子降粘劑；④三開鉆井液一般密度控制在1.10～1.12g／cm3，黏度為45～60s，具體配方為：4%～5%膨潤土＋ 0.4%NaM2CO3＋0.4%～0.5%FA－367兩性離子包被劑＋0.6%～0.8%XY－27兩性離子降粘劑＋2%～3%ZD－1超細碳酸鈣＋2%EP－1油溶性暫堵劑。

3 鉆井液的現場實踐

3.1 一開 （444.5mm井眼）0～25m

1）開鉆前的準備 井隊搬家時盡量備足鉆井液材料。循環系統安裝、調試好后，用50m3清水加150kg純堿和3t膨潤土配制原漿50m3，循環均勻，充分水化，通過水力剪切，機械攪拌12h。同時用30m3清水，200kg的FA367和200kg的XY－27配置維護膠液待用。

2）維護與處理 將FA－367兩性離子包被劑與XY－27兩性離子降粘劑復配成的30m3膠液與50m3膨潤土漿均勻混合。進行鉆大小鼠洞，導管井鉆進及一開鉆進。起鉆前加入膨潤土0.5t配制稠鉆井液，封閉裸眼，確保下套管、固井施工順利。

維護處理的重點是控制地層造漿和維持合適的流變參數。因井眼較大，如粘切過低，影響井內鉆屑的攜帶，鉆屑堆積，易造成沉砂卡鉆；而粘切過高，鉆井液液流對井壁清洗能力差，易出現鉆頭泥包。因此一開鉆進，關鍵是維持鉆井液合適的黏度和切力，當鉆井液黏度、切力高時，用FA－367兩性離子包被劑與XY－27兩性離子降粘劑按1∶1的比例配成1.0%濃度配膠液處理。

3.2 二開 （311.2mm井眼）－350m

1）二開前的預處理 由于該井段地層有膏泥巖層，因此控制泥巖地層造漿是重點，所以二開前，應視一開期間泥巖的造漿程度對一開鉆井液進行適量的稀釋處理，同時將75kg的FA－367兩性離子包被劑、75kg的XY－27兩性離子降粘劑復配成膠液10m3，與井內鉆井液循環混合均勻，適當提高鉆井液中處理劑的含量。

2）二開的維護與處理 二開走小循環，使用所有的固控設備清除鉆井液中有害固相，及時補充大、中、小分子處理劑，鉆完此井段的膏泥層后應大排量 （約50L／s）清洗井壁一次，徹底清除井壁及井底沉砂和假泥餅，達到井眼暢通無卡掛，然后將鉆井液密度加重到1.14g／cm3，同時加入FT－367兩性離子包被劑、XY－27兩性離子降粘劑配制稠鉆井液封閉裸眼，確保了電測、下套管、固井順利測完。二開鉆井液維護處理的重點是控制地層造漿和控制鉆井液的流變性，保持鉆井液的低黏度，避免鉆頭泥包和大塊的膏泥巖返到井口以及易垮塌的礫石層影響電測、下套管、固井等中完作業。

3.3 三開 （200.1mm井眼）－1350m

1）三開前的預處理 在鉆水泥塞時，放掉被水泥污染的鉆井液，同時加入200kg的Na2CO3對鉆井液的污染進行處理。對二開時所用鉆井液進行適量的稀釋，將75kg的FA－367兩性離子包被劑、100kg的XY－27兩性離子降粘劑復配成膠液10m3，與井內鉆井液循環混合均勻進一步提高鉆井液中處理劑的含量。

2）三開的維護與處理 因為該井段有礫石層、強分散水敏性泥巖層和砂巖層。因此要重視地層垮塌、造漿以及鉆井液滲漏的防范，保持好各處理劑的濃度、使鉆井液具有較好的抑制性和流變性，控制大段泥巖的水化膨脹和分散造漿。

鉆進時不斷地用膠液進行維護。每天加入膠液10m3左右，同時可補充2～4m3清水。如遇滲漏地層，及時補充膠液或者加入1～2t土粉補充鉆井液量，同時可加入1～2tZD－1超細碳酸鈣以減緩漏失。值得注意的是在井深約850～1230m左右有大段泥巖層，造漿性很強，為抑制地層造漿，必須堅持使用好四級固控設備，并根據情況及時調整膠液配方比例，并且轉出部分鉆井液，然后做稀釋處理，使鉆井液保持合適的粘切。若起下鉆或短起下鉆時有掉塊，則提高鉆井液密度至1.17～1.18g／cm3左右，保持井壁穩定以保證電測、下套管和固井順利。

對于探井的鉆井液維護處理，在井深1350m以前與上訴方法相同，在井深1350m以后，地層主要以灰巖為主，并且極有可能是斜井段，很容易發生粘附卡鉆和鍵槽卡鉆，所以這一階段的維護處理很關鍵。首先，考慮鉆井液的密度，使鉆井液密度在保證井壁穩定情況下盡量走設計下限，以防止粘附卡鉆。其次，與密度參數同等重要的另一個鉆井液參數濾失量也應認真對待。在井下條件允許的前提下，適當加入FT－367兩性離子包被劑，能夠改善泥餅質量使其致密、堅韌，從而有效控制濾失量，尤其是高溫高壓濾失量，這樣不僅有助于井壁穩定，還能有效降低鉆井液對地層 （儲層）的污染。

三開鉆井液維護處理的重點不僅是控制地層造漿和控制鉆井液的流變性，保持鉆井液的低黏度，避免鉆頭泥包。而且還有在進入油層前加入濃度2%～3%的屏蔽暫堵劑，改造鉆井液為保護油氣層的完井液，將防漏與油氣層保護相結合。

3.4 電測前鉆井液的維護處理

電測作業是整個鉆井作業的一個重要環節，通過該環節可以獲得KAM油田各項地質資料，可為今后在該區域施工提供一系列科學實鉆參數，為了保證電測儀器能夠順利下到井底，在鉆井液方面要做到如下幾點：①采用合適的鉆井參數，尤其是鉆井液密度，以平衡地層壓力，滿足井壁力學穩定要求，控制好粘切以及濾失量。②在鉆完設計井深后必須進行短起下。③適量加大循環排量，提高鉆井液攜砂能力，徹底清洗井眼。④在循環過程中，鉆具間斷轉動，且大幅度活動。

3.5 鉆井液維護與處理過程中的油氣層保護

KAM油田對油層保護要求很高。根據儲層特點及可能被損害的因素制定油氣層保護措施非常必要。

1）優選鉆井液完井液類型 兩性離子聚合物鉆井液體系，能夠適應KAM油田地層。采用該體系能夠保證井下安全、控制泥巖段造漿、穩定井壁效果明顯，由于其良好的抑制能力和較好的造壁性，使鉆井液濾失量小，有效的防止對儲氣層的污染從而達到了油氣層保護的目的。

2）采用屏蔽暫堵技術 屏蔽暫堵保護油層技術是對井漿進行改造、添加與油層孔喉直徑相匹配的暫堵劑，調整井漿中固相顆粒的分布，將鉆井液轉化成保護油層完井液，達到保護油氣層的目的［1］。在KAM油田適當使用ZD－1超細碳酸鈣，在井壁附近形成良好的屏蔽帶，同時配合使用FT－367兩性離子包被劑改善濾餅質量，從而有效阻止鉆井液濾液及有害固相的侵入，保護了儲層。

3）采用近平衡壓力鉆井技術 正壓差會迫使有害固相進入地層造成油氣層污染，但是負壓也同樣會造成對儲層的損害，過大的負壓會引起油氣層出砂，裂縫閉合，井壁不穩定，反而對油氣層會有損害。通過實鉆資料、dc指數 （地層的可鉆性指數）檢測地層壓力、測井資料預測地層壓力及中途測試等手段，預測地層壓力系數從而確定適當的鉆井液密度［2］，采用近平衡鉆井技術施工，能夠有效避免儲層損害。為此，嚴格控制鉆井液密度，全井施工鉆井液密度控制在1.11～1.17g／cm2，較好地滿足了井下要求，達到了保護儲層的目的。

3.6 固控設備的使用

為了保持鉆井液性能，積極做好固控工作尤為重要。在一開之前就要把震動篩、除砂器、離心機、離心機安裝就位，并根據施工進度合理使用固控設備，及時去除鉆井液中的有害固相。這樣不僅使鉆井液的密度、黏度以及含砂量都得到了有效控制，同時也降低了鉆頭、鉆具和機械設備的磨損。

①在不影響鉆井液性能的情況下，少量、間斷往振動篩上噴水，可以有效減少篩布包復現象和阻塞效應，提高振動篩的鉆井液處理量。②振動篩的篩布使用在一開、二開時使用20～40目篩布，三開使用40～60目的篩布，振動篩的使用率必須達到100%。③使除砂、除泥器的底流盡可能呈傘形噴霧狀，杜絕繩流現象 （“繩狀”排出可以通過調節底流口的大小來克服，但當固相顆粒輸入嚴重超載時，只能通過改進振動篩的使用或增加旋流器數目等措施來加以防止［3］）。使用率盡量達到100%。④離心機的使用率應達到40%～50%左右，但是在三開井段進入油層前的泥巖層時要不間斷地使用，以盡可能的清除劣質固相。

4 現場試驗效果

通過現場試驗證明，該套鉆井液體系及配方能夠完全滿足需求，在鉆井施工的過程中有效控制了失水和造漿，沒有出現井眼縮徑、井壁垮塌等各種復雜情況，起下鉆正常，電測一次到底成功率100%，同時油氣層得到了有效保護。

［1］黃達全，許少營，田增艷 .廣譜型屏蔽暫堵保護油層技術在大港油田的應用 ［J］.鉆井液與完井液，2004（6）：23－27.

［2］張明勇 .塔河油田長裸眼井快速鉆井技術 ［J］.石油鉆探技術，2004（1）：17－19.

［3］鄢捷年，黃林基 .鉆井液優化設計與實用技術 ［M］.東營：石油大學出版社，1993：325.