水平井快速鉆井液技術(shù)在長南區(qū)塊的應(yīng)用

駱勝偉，劉波

(中石油川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司，陜西 西安 713200)

黃光輝

(中石化江漢油田分公司技術(shù)監(jiān)督中心，湖北 潛江 433124)

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水平井快速鉆井液技術(shù)在長南區(qū)塊的應(yīng)用

駱勝偉，劉波

(中石油川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司，陜西 西安 713200)

黃光輝

(中石化江漢油田分公司技術(shù)監(jiān)督中心，湖北 潛江 433124)

水平井是長南區(qū)塊天然氣開發(fā)的重要手段之一，安全快速鉆井是提高水平井開發(fā)效益的關(guān)鍵。在CQSP-1鉆井液體系的基礎(chǔ)上，優(yōu)化低黏切、低固相的鉆井液配方。應(yīng)用隨鉆防漏堵漏技術(shù)，改進承壓堵漏工藝；針對延長組和“雙石層”的防塌試驗，提高鉆井液防塌能力；形成一套水平井快速鉆井液技術(shù)。長南區(qū)塊使用快速鉆井液技術(shù)完成了4口水平井，平均機械鉆速提高了2.34%，平均鉆機月速提高了29.04%。解決了長南區(qū)塊三開天然氣水平井施工中的井漏、井塌頻繁，鉆速慢等難題。

長南區(qū)塊；上古水平井；快速鉆井；三開

長慶油田長南區(qū)塊上古天然氣水平井設(shè)計為三開井身結(jié)構(gòu)，延長組下部和劉家溝組承壓弱，且與下部需加重井段同處在二開裸眼段，極易發(fā)生井漏。延長組下部、石千峰組、石盒子組存在多層位坍塌，直井段和斜井段鉆速慢。水平段產(chǎn)層砂巖連續(xù)性差，鉆遇易塌泥巖夾層的幾率很高[1]。針對諸多難點，對CQSP-1鉆井液體系進行優(yōu)化，以實現(xiàn)快速鉆井和預(yù)防井下復(fù)雜。

1　配方優(yōu)化試驗研究

1.1鉆井液轉(zhuǎn)化配方

鉆井液的低密度、低黏切性能是快速鉆井的保障，泥巖防塌需控制適當(dāng)?shù)臑V失量，故對鉆井液轉(zhuǎn)化配方的優(yōu)化是鉆井提速的一個關(guān)鍵因素。試驗中通過逐步減少增黏性處理劑的材料，選取性能最優(yōu)的配方，見表1。可以看出，配方3與配方1、2比較，配方3黏度和動切力明顯低；配方3與配方4比較，配方3的API濾失量和動塑比更優(yōu)，故優(yōu)選配方3作為鉆井液的轉(zhuǎn)化配方。

表1　鉆井液轉(zhuǎn)化配方優(yōu)選試驗

注：μa為表觀黏度；μp為塑性黏度；τd為動切力；Rdp為動塑比；VAPI為API濾失量。配方中的百分數(shù)均為質(zhì)量分數(shù)。下同。

1.2復(fù)合鹽加量優(yōu)化

表2　復(fù)合鹽加量優(yōu)化試驗

注：直羅巖樣，試驗條件為90℃×16h。

NaCl和HCOONa的加入既保證了鉆井液體系的抑制性，達到穩(wěn)定井壁和預(yù)防泥包的目的，同時也能提高鉆井液密度，減少重晶石等固相的加入，試驗結(jié)果見表2。可以看出，配方2回收率最高，配方3其次，但是配方2較配方3加量大，故優(yōu)選配方3：15%NaCl+7%HCOONa作為復(fù)合鹽的參考加量。

1.3掉塊浸泡

井壁的穩(wěn)定受地層力學(xué)與化學(xué)耦合因素的雙重影響[2]，鉆井液中濾液的侵入對井壁穩(wěn)定性有較大的影響。對收集的長南區(qū)塊延長組、石千峰-石盒子組的掉塊進行堿液(0.1%NaOH+生產(chǎn)水)浸泡試驗，以確定性能優(yōu)化的方向。

1)延長組通過對延長組掉塊的浸泡發(fā)現(xiàn)，紫色和灰綠色泥巖均易吸水膨脹破碎(圖1)，顯示其對鉆井液濾液較敏感。故延長組下部的防塌需從控制濾失量方面進行優(yōu)化。

圖1　長南區(qū)塊延長組掉快浸泡試驗

2)石千峰-石盒子組斜井段處在石千峰-石盒子組，通過對石千峰組的棕紅色泥巖和石盒子組的雜色泥巖掉塊進行浸泡試驗發(fā)現(xiàn)，雜色泥巖極易水化分散，棕紅色泥巖不易吸水膨脹破碎(圖2)，故“雙石層”防塌需兼顧失水控制和力學(xué)平衡兩方面。

圖2　長南區(qū)塊“雙石層”泥巖浸泡試驗

2　現(xiàn)場應(yīng)用

2.1工藝堵漏優(yōu)化

對工藝堵漏配方(橋塞堵漏劑GD-3、QD-1)進行改進，加入細封堵材料(乳化瀝青SFT、無滲透劑DF-NIN)，增加堵漏材料種類，調(diào)整比例，使堵漏漿能更有效地封堵地層孔隙。如表3所示。通過現(xiàn)場試驗情況來看，優(yōu)化后，地層承壓能力得到提高。

表3　工藝堵漏優(yōu)化試驗前后對比

2.2水平段處理劑優(yōu)選

水平段鉆井液隨著淀粉降濾失劑GD-K加入量的增加，增黏快，不利于低黏切性能的控制，試驗水平段以磺化酚醛樹脂SMP替代GD-K控制濾失量。試驗顯示(表4)，相同質(zhì)量分數(shù)的情況下，SMP降濾失效果優(yōu)于GD-K，同時黏度相對低，更利于性能的控制。

表4　GD-K與SMP性能對比試驗

3　應(yīng)用效果

3.1速度指標(biāo)提高

鉆井液固相含量、黏切低，防塌和防漏效果理想，井下復(fù)雜減少，鉆井速度能得到有效提高[3,4]。通過試驗優(yōu)化后，長南區(qū)塊使用快速鉆井液技術(shù)完成的4口水平井，平均機械鉆速提高了2.34%；平均鉆機月速提高了29.04%。

3.2防漏與堵漏有效

1)延長下部和劉家溝易漏井段應(yīng)用隨鉆防漏堵漏技術(shù)。鉆進過程中，鉆遇易漏井段時，提前加入隨鉆堵漏劑，封堵地層細小孔隙，減少漏失量[5]。以高橋35-59H1井為例，二開井段中漏失有2個明顯的峰值，即延長組下部(井深2310m，漏失3.5m3/h)和劉家溝組(井深3020m，漏失5m3/h)，通過對應(yīng)地提高隨鉆堵漏劑加量，漏失量明顯減小至正常，顯示出了隨鉆堵漏良好的效果。

2)在3口井中應(yīng)用改進后的工藝堵漏技術(shù)(表5)，隨著擠入量的增加，承壓能力逐步提高，在擠壓末期，停泵5min壓降小于1MPa，即可判斷為穩(wěn)壓效果良好。工藝堵漏完成后，3口井承壓當(dāng)量密度由1.20g/cm3提高至1.25～1.26g/cm3。后期逐步提高鉆井液密度至1.28～1.30g/cm3無漏失。

3.3井壁穩(wěn)定性

1)延長組下部根據(jù)掉塊的堿液浸泡試驗，延長下部在無固相聚合物鉆井液中加入GD-K和SFT控制失水。鉆井液密度1.01～1.03g/cm3，漏斗黏度30～32s，中壓濾失量12～16mL。與常規(guī)井對比，水平井延長組控制濾失和防塌效果好，鉆進時井下正常，起下鉆順利。故建議延長組下部嚴(yán)格控制濾失量。

表5　長南3口井工藝堵漏效果統(tǒng)計

2)斜井段“雙石層”石千峰組開始逐步轉(zhuǎn)化鉆井液，轉(zhuǎn)化配方為0.05%NaOH+0.1%PAC+2%SFT+ 2%GD-K+6%超細碳酸鈣，鉆井液密度1.03～1.05g/cm3，漏斗黏度35～40s，中壓濾失量4～5mL。轉(zhuǎn)化完成后根據(jù)井斜控制濾失量和密度，井斜30°以下寬松(密度1.05～1.10g/cm3，濾失量5.0～6.0mL)，井斜60°以上嚴(yán)格(密度≥1.20g/cm3，濾失量≤4mL)。完成井“雙石層”防塌效果良好，鉆進時井下正常，地面振動篩顯示無坍塌掉塊，中途電測時均能吊測至45°左右，且電測均一次成功。

3)水平段性能控制在濾失量控制相當(dāng)?shù)那闆r下，SMP使用量少，控失水效果更好，且黏度低，有利于水平段機械鉆速的提高，高橋35-59H2井水平段機械鉆速較高橋35-59H1井提高了16.67%。

4　結(jié)論及建議

1)長南區(qū)塊低黏切、低固相的優(yōu)快鉆井液技術(shù)的優(yōu)化與應(yīng)用，提高了上古三開天然氣水平井的鉆井速度，保障了井下安全。

2)隨鉆防漏堵漏技術(shù)的應(yīng)用，對延長組下部和劉家溝組有較好的防漏效果，應(yīng)用優(yōu)化的工藝堵漏技術(shù)，能夠更有效提高地層承壓能力。

3)延長下部適當(dāng)控制失水，“雙石層”按井斜控制密度和濾失量，防塌效果良好。

4)水平段處理劑的優(yōu)選，有利于性能控制和提高鉆井速度，同時降低成本。

[1]劉兆利，李曉明，張建卿，等.無土相復(fù)合鹽水鉆井液的研究與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2010，27(6):34～37.

[2]鄧虎,孟英峰.泥頁巖穩(wěn)定性的化學(xué)與力學(xué)偶合研究[J].石油鉆探技術(shù)，2003,31(1):33～36.

[3]屈沅治,孫金聲,蘇義腦.快速鉆進鉆井液技術(shù)新進展[J].鉆井液與完井液，2006,23(3):68～70.

[4]孫金聲，楊宇平，蘇義腦.提高機械鉆速的鉆井液理論與技術(shù)研究[J].鉆井液與完井液，2009，26(2):1～6.

[5]李家學(xué)，黃建軍，羅平亞，等.隨鉆防漏堵漏技術(shù)研究[J].鉆井液與完井液，2008，25(3):25～28.

[編輯]帥群

2016-03-08

駱勝偉(1983-)，男，工程師，主要從事油氣井鉆井液技術(shù)管理與服務(wù)工作，luoshengwei2008@sohu.com。

TE254

A

1673-1409(2016)14-0041-04

[引著格式]駱勝偉，劉波，黃光輝.水平井快速鉆井液技術(shù)在長南區(qū)塊的應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版), 2016,13(14):41～44.