英2井井壁穩(wěn)定鉆井液技術(shù)

邱春陽，申祿泰，郝澤君，劉　賀

(勝利石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)公司，山東東營 257064)

英2井是準噶爾盆地陸梁隆起北端石西凹陷的一口預(yù)探井，主探上石炭統(tǒng)火山巖及侏羅系西山窯組、二疊系砂巖含油氣情況，兼顧了解本區(qū)石炭系烴源巖與地層層序特征，獲取該區(qū)石炭系評價研究參數(shù)。英2井采用三開制井身結(jié)構(gòu)鉆進：一開φ660.4 mm井眼×842.00 m+φ508 mm套管×811.85 m；二開φ444.5 mm井眼×3 488.00 m+φ339.7mm套管×3 487.61 m；三開φ215.9 mm×4 780 m；分段打水泥塞完井。我們通過優(yōu)選鋁胺封堵防塌鉆井液體系，采用合理密度支撐-多元協(xié)同抑制-雙重封堵防塌技術(shù)，配合相應(yīng)的現(xiàn)場施工工藝，使二開長裸眼段及煤層段的井壁穩(wěn)定，全井無復(fù)雜情況發(fā)生，施工順利。

1　英2井鉆井技術(shù)難點

1)從白堊系吐谷魯群組至西山窯組，泥巖水敏性強，井壁失穩(wěn)嚴重。鄰井起下鉆阻卡嚴重，經(jīng)過2～3趟起下鉆的井眼，也存在明顯的阻卡顯示。即使新井眼只有50～100 m，起鉆阻卡也很明顯。

2)侏羅系三工河組至八道灣組煤層發(fā)育，煤層性脆，節(jié)理微裂縫發(fā)育，在外力作用下易破碎垮塌。另外，煤層與泥巖呈不等厚互層，泥巖水化后強度降低，導(dǎo)致其上支撐的煤層垮塌；煤層坍塌引起上部泥頁巖坍塌，形成垮塌的惡性循環(huán)。

3)二開裸眼段長2 600 m，裸眼段長，鉆井施工周期增長，致使裸眼段井壁浸泡時間增加，起下鉆次數(shù)增多，對井壁碰撞、抽吸的機率增多，導(dǎo)致井壁失穩(wěn)趨勢增大。

4)石炭系地層微裂縫發(fā)育，裂縫形狀不一，雜亂分布，鉆進中井塌及井漏同時存在，施工難度大。

2　鉆井液體系的選擇

2.1　上部地層(0～1 500 m)鉆井液體系

上部地層泥巖較軟，容易水化，砂巖疏松，滲透性極強。機械鉆速高，產(chǎn)屑量大，容易形成虛厚泥餅，如控制不好，極易發(fā)生阻卡。確定采用聚合物強抑制鉆井液體系，有效抑制泥頁巖水化，穩(wěn)定井壁。體系配方如下：

(4.0%～6.0%)膨潤土+(0.1%～0.2%)燒堿+(0.1%～0.2%)純堿+(0.1%～0.4%)聚丙烯酸鉀+(0.1%～0.3%)聚合物包被劑+1.0%聚丙烯腈銨/鉀鹽+(0.5%～1.5%)低黏羧甲基纖維素鈉鹽

2.2　下部地層(1 500～4 780 m)鉆井液體系

隨著井深增加，裸眼井段越來越長，煤層段暴露時間越來越長，對下部地層的井壁穩(wěn)定性要求也更高。確定使用鋁胺成膜封堵防塌鉆井液體系，體系配方如下：

(3.0%～4.0%)膨潤土+(0.1%～0.2%)燒堿+(0.1%～0.2%)純堿+(0.2%～0.3%)聚丙烯酸鉀+(0.5%～1.0%)水解聚丙烯腈銨/鉀鹽+(1%～2%)有機胺+(2%～4%)瀝青類防塌劑HQ-1+(0.5%～1%)鋁絡(luò)合物抑制劑+(1%～2%)SMP-1+1%非滲透處理劑LW-7+(0.5%～1%)抗高溫表面活性劑+(1%～2%)抗高溫抗鹽降濾失劑JZC-1+(1%～2%)無水聚合醇+(2%～4%)超細碳酸鈣+(2%～3%)白油。

3　鉆井液體系及技術(shù)特點

3.1　強抑制

針對二開上部地層泥巖易吸水膨脹及煤泥互層的特點，強化鉆井液體系的抑制性，使用有機胺、聚合醇和鋁絡(luò)合物抑制劑，依靠“晶層鑲嵌”、“濁點效應(yīng)”和“化學鍵合”三元協(xié)同增強鉆井液體系的抑制性[1-3]。這樣不僅可以減緩上部泥巖段吸水膨脹，還可降低泥煤互層中泥巖水化程度，防止煤層井段垮塌。

3.2　強封堵

針對二開長裸眼段和下部煤層段，提高鉆井液體系的封堵能力。

1)長裸眼段的封堵。鉆進到二開下部地層時，使用瀝青類封堵劑和超細碳酸鈣，封堵上部疏松地層，增強地層的承壓能力。

2)煤層段的封堵。使用瀝青和非滲透成膜封堵劑，配合超細碳酸鈣，對煤層井段進行有效封堵，依靠封堵材料協(xié)同作用增加封堵效果，減緩鉆井液濾液對地層的滲透[4-6]。

3.3　合適的鉆井液密度

力學因素引起的井壁垮塌，只有通過力學支撐才能解決。因此，選用的鉆井液應(yīng)具有合適的密度。在二開裸眼段下部鉆進及煤層鉆進時，必須保證對地層的正壓差，以達到對地層的嚴封堵，進而通過鉆井液液柱徑向支撐平衡地層坍塌壓力，最終達到防止井壁坍塌的目的。

4　鉆井液施工工藝

4.1　上部地層(0～1 500 m)鉆井液施工工藝

1)配制5%預(yù)水化膨潤土漿開鉆，鉆進中按照循環(huán)周補充聚合物膠液，其配方為：水+(0.4%～0.6%)NaOH +(0.3%～0.5%)KPAM+(0.2%～0.7%)PAM，保持聚合物在鉆井液中的有效含量約為0.5%，抑制巖屑水化分散，保持鉆井液性能穩(wěn)定。

2)上部地層松軟，滲透量大，適時補充預(yù)水化膨潤土漿，保證鉆井液具有良好的懸浮攜帶能力。

3)施工中控制鉆井液具有適當?shù)酿で泻偷偷墓滔嗪浚广@井液具有良好的流變性，防止黏切過高導(dǎo)致巖屑在井壁上形成虛厚泥餅。

4)鉆進中，適當控制鉆井液API失水，充分提高鉆頭水馬力破巖效果，提高機械鉆速，提高大井眼的凈化能力，適當沖刷井壁。

5)上部地層鉆速快，大井眼產(chǎn)屑量多，容易造成固相污染，因此施工中開啟四級固控設(shè)備，除去鉆井液中的劣質(zhì)固相。

6)做好短起下鉆，及時破壞井壁上形成的虛泥餅，修復(fù)泥巖縮徑井段，保證井眼暢通。

4.2　下部地層(1 500～4 780 m)鉆井液施工工藝

1)開鉆后控制鉆井液密度在設(shè)計下限，二開下部鉆井液密度增加至1.24 g/cm3。依靠鉆井液液柱壓力平衡地層坍塌壓力，保持二開長裸眼段的井壁穩(wěn)定。三開地層微裂縫發(fā)育，鉆進中鉆井液密度控制在1.15 g/cm3，防止井漏。

2)中壓濾失量控制在5 mL以內(nèi)。3 500 m后加入磺化酚醛樹脂和磺酸鹽聚合物降濾失劑，控制鉆井液的高溫高壓濾失量在10 mL以內(nèi)，降低濾液向地層的滲透。濾失量隨井深的控制情況見圖1和圖2。

圖1　1 500～3 500 m井段API濾失量控制情況

圖2　3 500～4 780 m井段HTHP濾失量控制情況

3)鉆進過程中，逐漸提高鉆井液的漏斗黏度，由適當沖刷井壁到護壁防塌，由依靠排量攜巖到依靠鉆井液懸浮攜帶巖屑。漏斗黏度控制如圖3所示。

圖3　漏斗黏度控制情況

4)在土古魯群組底部，一次性加入1%鋁絡(luò)合物抑制劑和0.5%有機胺，隨井深增加逐漸增加其含量，增強鉆井液體系的抑制性。

5)在土古魯群組底部，一次性加入3%瀝青類防塌劑和3%超細碳酸鈣；以膠液形式補充1%非滲透成膜封堵劑，增強鉆井液體系對地層的封堵效果。

6)鉆進中控制鉆井液體系pH在9左右，防止pH過高導(dǎo)致巖屑水化分散及煤層溶解。

7)鉆進至二開下部地層時，鉆井液中適當加入白油潤滑劑和聚合醇，根據(jù)工程摩阻及扭矩情況增加其含量，防止在長裸眼段造成起下鉆遇阻。

8)二開打完進尺后適當提高鉆井液黏切，徹底凈化井眼；待振動篩沒有巖屑返出后，配制封井漿封住煤層井段，保證電測及套管順利到底。電測封井漿配方為：120 m3井漿+1% SMP-1+1%瀝青類封堵劑+1%白油潤滑劑+1%抗高溫抗鹽降濾失劑+1.5%非滲透成膜封堵劑+1%塑料小球；下套管封井漿配方為：80 m3井漿+1% SMP-1+1%抗高溫抗鹽降濾失劑+1%白油+1.5%非滲透成膜封堵劑+1.5%瀝青類封堵劑。

9)三開完鉆后，為保證電測順利，配制50 m3封井漿封住三開裸眼段。封井漿配方為：50 m3井漿+4%白油+2%非滲透處理劑+4% SMP-1+4% HQ-1。

10)每鉆進200 m或每24 h進行一次短程起下鉆，刮掉井壁上吸附的虛厚泥餅，修整井壁；控制起下鉆速度，下鉆過程中分段頂通，避免在煤層井段開泵，防止二開長裸眼段井壁垮塌及三開裸眼段發(fā)生井漏。

5　鉆探效果

1)英2井施工中井壁穩(wěn)定，起下鉆暢通無阻，取芯收獲率93.6%，電測一次成功率100%。

2)施工中井身質(zhì)量良好，全井井徑平均擴大率為8.96%，煤層段井徑平均擴大率為6.17%。

3)三開鉆至井深4 474 m后冬休80天，下鉆通井一次到底，表明體系抑制能力和封堵能力具有長效性。

6　結(jié)論

1)該區(qū)塊二開裸眼段長，上部地層疏松，泥巖較軟易吸水膨脹，地層壓力系數(shù)低。因此，鉆進中必須提前加足抑制劑和封堵劑，提高鉆井液體系的抑制性和封堵性。

2)煤層段的防塌要采用綜合方式，提前加入瀝青封堵劑和非滲透處理劑，同時使用合理的鉆井液密度，通過多元協(xié)同穩(wěn)定井壁。

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