塔河油田新三級(jí)結(jié)構(gòu)井快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)

楊祿明，王西江

（1.中石化西南石油工程有限公司湖南鉆井分公司，湖南長(zhǎng)沙410000；2.中石化石油工程技術(shù)研究院，北京100101）

針對(duì)塔河油田新三級(jí)結(jié)構(gòu)開發(fā)井，二開裸眼長(zhǎng)、地層跨度大、巖性差異大、地質(zhì)復(fù)雜、存在多個(gè)壓力系統(tǒng)。根據(jù)資料顯示及實(shí)鉆情況發(fā)現(xiàn)，康村組以上地層成巖性較差,易垮塌及卡鉆,吉迪克組富含石膏,對(duì)鉆井液性能影響較大,導(dǎo)致縮徑；庫(kù)姆格列木群—巴什基奇克組砂巖發(fā)育,失水較大,產(chǎn)生厚泥餅導(dǎo)致縮徑；侏羅系下統(tǒng)、三疊系、石炭系地層壓力偏高,泥巖易吸水膨脹、剝落掉塊,造成井壁垮塌；奧陶系地層屬溶、縫、洞型油氣藏,地層壓力較低,易涌、易漏；因此鉆進(jìn)過(guò)程中極易出現(xiàn)井壁垮塌、縮徑、井漏等復(fù)雜情況。針對(duì)這些技術(shù)難題，鉆井液技術(shù)通過(guò)鉆井液體系和性能優(yōu)化、固相控制、隨鉆封堵、加強(qiáng)地層巖性預(yù)判等方面有效提高長(zhǎng)裸眼機(jī)械鉆速、提升井下安全的技術(shù)和工藝。

1 新三級(jí)結(jié)構(gòu)井鉆井液技術(shù)難點(diǎn)分析

1.1 鉆遇多個(gè)地層壓力體系

長(zhǎng)裸眼井鉆遇地層較多,巖性及壓力變化較大,因此對(duì)鉆井液性能及工藝要求較高,極易出現(xiàn)漏失及井涌現(xiàn)象,且卡層風(fēng)險(xiǎn)較高。

1.2 白堊系地層以上易縮徑

塔河油田白堊系地層及以上主要為砂泥巖互層,砂巖膠結(jié)差、滲透性好,泥巖水敏性強(qiáng),縮徑現(xiàn)象較為嚴(yán)重,尤其在康村、吉迪克及巴什基奇克組,鉆速較快,鉆井中出現(xiàn)憋跳現(xiàn)象,扭矩較大,并在短起下過(guò)程中,阻卡現(xiàn)象嚴(yán)重,需反復(fù)刮拉井壁,必要時(shí)劃眼。

1.3 石膏污染鉆井液

康村組、吉迪克組富含石膏,石膏分散造成鉆井液污染,有害固相清除困難,易造成起下鉆困難、鉆頭堵水眼、泥包等復(fù)雜情況。

1.4 三疊系、石炭系井壁失穩(wěn)

通過(guò)地層巖性分析及實(shí)鉆情況發(fā)現(xiàn)，三疊系、石炭系泥頁(yè)巖較多,吸水膨脹極易掉塊,為避免井壁掉塊形成“大肚子”及造成井下復(fù)雜,在鉆進(jìn)時(shí)提高鉆井液密度至設(shè)計(jì)上限,以平衡地層壓力,保障井下安全。

1.5 三疊系、石炭系地層易鉆頭泥包

三疊系泥巖段吸水后塑性增強(qiáng)，特別是在該井段起下鉆過(guò)程中容易粘附鉆頭，堵鉆頭水眼，極易發(fā)生泥包。

1.6 二疊系地層容易垮塌和漏失

二疊系地層存在英安巖、玄武巖，該地層空隙發(fā)育，鉆進(jìn)過(guò)程中極易發(fā)生漏失，中完下套管、固井期間易復(fù)漏。玄武巖巖性硬度強(qiáng)，機(jī)械鉆速慢，易掉塊、垮塌導(dǎo)致井下事故。

1.7 轉(zhuǎn)聚磺體系后易造漿分散

鉆井液體系轉(zhuǎn)聚磺體系后，鉆井液體系抑制性降低，下部地層機(jī)械鉆速慢，鉆屑容易分散，如果固控設(shè)備使用不理想，鉆屑污染導(dǎo)致粘切上升，性能惡化。

1.8 地質(zhì)卡層對(duì)巖屑質(zhì)量要求高

目前是鉆入奧陶系2m二開中完，地質(zhì)監(jiān)督要求鉆屑掉塊含量不超過(guò)10%，若超過(guò)10%則停止鉆進(jìn)，循環(huán)處理鉆井液。由于二開裸眼長(zhǎng)，穿越多套壓力地層，鉆具機(jī)械碰撞井壁，接近中完井深，地質(zhì)要求控時(shí)鉆進(jìn)，特別是起下鉆后，巖屑掉塊含量高。

2 新三級(jí)結(jié)構(gòu)井鉆井液技術(shù)對(duì)策

2.1 加強(qiáng)固相控制

固相控制是新三級(jí)結(jié)構(gòu)井快速鉆進(jìn)的最基本的保障，也是鉆井液性能維護(hù)的最重要手段。固相控制主要手段為：一是化學(xué)法：利用2～3種大分子包被劑，在鉆頭切割鉆屑后，能及時(shí)包裹鉆屑，減少水化分散。二是機(jī)械法：通過(guò)四級(jí)固控及時(shí)有效地排出，四級(jí)固控中振動(dòng)篩的使用尤為重要，目前一般采用150～200目振動(dòng)篩篩布，某些井隊(duì)振動(dòng)篩的性能提升迫在眉睫。三是稀釋法：置換部分鉆井液，通過(guò)稀釋降低固相含量。

2.2 上部井段采用“三低一適當(dāng)”體系，加強(qiáng)井壁沖刷

上部井段（舒善河及之前）采用低粘度（35～38s）、低切力（0.5～2mPa·s）、低比重（設(shè)計(jì)下限），平衡地層壓力即可，控制適當(dāng)?shù)氖?～12mL），一般不刻意控制失水。建議膠液基礎(chǔ)配方為：0.2%燒堿+0.5%銨鹽+0.5%～0.8%KPAM+0.2%FA367/DBF。

2.3 充分利用KCl的抑制性

進(jìn)入康村底部前向膠液中加入2%KCl，一是充分利用K+有效抑制泥巖吸水膨脹導(dǎo)致縮徑，二是通過(guò)提高體系礦化度，有效降低自由水滲入地層，降低地層泥巖吸水后膨脹導(dǎo)致縮徑。轉(zhuǎn)聚磺體系前提高膠液中KCl含量至4%～5%，增強(qiáng)體系抑制性，彌補(bǔ)由于轉(zhuǎn)聚磺后導(dǎo)致抑制性下降的問(wèn)題，有效降低泥頁(yè)巖造漿、粘切上漲、掉塊、鉆頭泥包，鉆井液體系抗污染能力得到有效提高。但由于增加KCl加量后，鉆井液體系礦化度高，鉆井液失水會(huì)上升，普通降失水材料效果不明顯，建議配合PAC-LV、抗鹽抗鈣抗溫聚合物降濾失劑，可有效控制失水。

2.4 轉(zhuǎn)聚磺體系鉆井液技術(shù)措施

由于舒善河地層為棕紅色泥巖，極易分散造漿，因此待穿過(guò)舒善河地層后再轉(zhuǎn)聚磺體系。根據(jù)下部施工井段和周期采用多聚少磺或者少聚多磺。轉(zhuǎn)聚磺體系前提高鉆井液體系抑制性、嚴(yán)格控制固相含量，控制合適的坂含，做好轉(zhuǎn)磺前的準(zhǔn)備工作極為重要，避免轉(zhuǎn)磺后性能波動(dòng)過(guò)大。

2.5 加強(qiáng)隨鉆封堵

由于二開裸眼長(zhǎng)，穿越多套壓力地層，白堊系、侏羅系、三疊系、石炭系均有大段砂巖，砂巖滲透性強(qiáng)，極易形成虛厚泥餅導(dǎo)致起下鉆遇阻，甚至粘卡。充分利用屏蔽暫堵劑、瀝青類和超細(xì)碳酸鈣復(fù)配，起到快速封堵井壁，降低滲透量，改善泥餅質(zhì)量。起鉆時(shí)根據(jù)滲透量大小配制封堵漿，封閉滲透性強(qiáng)的井段，靜堵效果較好。

2.6 下部井段防塌措施

進(jìn)入侏羅系后，控制井下掉塊、坍塌是鉆井液工作的重點(diǎn)。一是控制合適的比重，平衡地層壓力；二是提高抑制性，抑制泥頁(yè)巖水化剝落掉塊；三是加入瀝青類防塌劑，根據(jù)地層溫度，優(yōu)選適合軟化點(diǎn)瀝青類防塌劑。

2.7 測(cè)井、下套管鉆井液處理措施

鉆達(dá)中完前200m左右調(diào)整鉆井液性能，適當(dāng)提高鉆井液密度和粘度，降低鉆井液高溫高壓失水，滿足測(cè)井和下套管要求。通井循環(huán)鉆井液主要通過(guò)利用稠漿攜砂凈化井眼、利用固控設(shè)備凈化鉆井液。循環(huán)2周以上，待振動(dòng)篩、除砂器無(wú)返砂后再泵入封閉漿，封閉井段主要為侏羅系及以下井段，加入提高體系抗溫性、潤(rùn)滑性和防塌能力的助劑。

封閉漿推薦配方：井漿+2%～5%SMP-2+2%～5%SPNH+2%潤(rùn)滑劑+1%～2%液體防塌劑。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

塔河油田新三級(jí)結(jié)構(gòu)的TK123118井和TK4111X井運(yùn)用”三低一適當(dāng)”鉆井液技術(shù)模式，加強(qiáng)固相控制和隨鉆封堵，充分利用KCl的抑制性，控制合適的礦化度，鉆進(jìn)過(guò)程順利，提速提效效果顯著，其具體參數(shù)評(píng)價(jià)見表1。

表1 TK123118井和TK4111X井實(shí)鉆效果評(píng)價(jià)

4 結(jié)論與建議

（1）針對(duì)塔河油田主體區(qū)塊新三級(jí)結(jié)構(gòu)生產(chǎn)井快速鉆進(jìn)，固相控制是鉆井液工作中的重中之重。通過(guò)優(yōu)選包被劑和抑制劑，升級(jí)固控設(shè)備，最大限度降低無(wú)用固相是提高機(jī)械鉆速的前提，也是井下安全的保障。

（2）上部井段采用“三低一適當(dāng)”鉆井液體系結(jié)合大排量沖刷，有利于發(fā)揮鉆頭水馬力作用，降低鉆屑粘附井壁導(dǎo)致阻卡，達(dá)到快速鉆進(jìn)，提高純鉆時(shí)效。

（3）通過(guò)優(yōu)選兩種以上防塌劑，控制合適的比重平衡地層壓力，減少井壁掉塊，保證井身質(zhì)量。

（4）充分利用好KCl在鉀基聚磺體系中的抑制作用。

（5）跟蹤國(guó)內(nèi)外關(guān)于使用無(wú)機(jī)鹽加重劑的研究情況，可大幅降低固相含量，有利于機(jī)械鉆速的大幅提高。