任平19井鉆井液工藝技術(shù)

楊士珩

摘 要：任平19井是冀中坳陷饒陽(yáng)凹陷北部任北潛山構(gòu)造帶的一口水平井，是華北油田鉆井困難區(qū)塊之一。該區(qū)塊地層巖性復(fù)雜，Ed段含紫紅色泥巖，造漿較為嚴(yán)重易縮徑，砂巖疏松易垮塌；Es1段底部油頁(yè)巖與泥巖互層，易掉塊、坍塌；Es2+3段中部發(fā)育一套生物灰?guī)r，裂縫發(fā)育良好，易漏失。根據(jù)地層特點(diǎn)與井身結(jié)構(gòu)，二開選用聚磺鉆井液體系，該體系具有良好的防塌與抑制性，懸浮攜砂能力好，混入渣油提高潤(rùn)滑性。目的層為奧陶系，以灰?guī)r、白云巖為主，地層壓力系數(shù)低，選用無(wú)固相鉆井液體系，達(dá)到防漏與保護(hù)油氣層的目的。

關(guān)鍵詞：水平井；聚磺鉆井液；潛山構(gòu)造帶

1 地質(zhì)工程簡(jiǎn)況

任平19井設(shè)計(jì)井深3764.49m（斜深），完鉆井深3774m。目的層位：∈3f ，完鉆層位：∈3f。最大水平位移1405m，最大井斜61°。完鉆原則：鉆進(jìn)潛山地層3-5m（垂深）后，下入177.8mm套管坐進(jìn)潛山地層2-3m（垂深），鉆進(jìn)潛山地層220m（斜深）后完鉆。

一開采用Φ444.5mm鉆頭，鉆至井深411m，下入Φ339.7mmX410m的表套，水泥返至地面。

二開采用Φ241.3mm鉆頭，在1900m開始造斜，鉆至2608m，井斜57.7°，穩(wěn)斜至3559m二開中完，下入Φ177.8mmX3559m技套，水泥返高至2600m。

三開采用Φ152.4鉆頭，鉆完水泥塞后，將鉆井液替換成無(wú)固相鉆井液體系，完鉆后裸眼完井。

2鉆井液施工難點(diǎn)與對(duì)應(yīng)技術(shù)措施

上直井段鉆遇地層明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營(yíng)組，巖性以泥巖為主夾有砂巖，可鉆性好、膠結(jié)性差、分散性強(qiáng)、造漿嚴(yán)重。鉆進(jìn)時(shí)加足聚合物包被劑抑制地層造漿；并保持低粘切、大排量。

斜井段鉆進(jìn)為本井的關(guān)鍵，沙一段底部含有油頁(yè)巖，易掉塊、坍塌，加入瀝青質(zhì)處理劑，控制好失水，形成薄而韌的泥餅。沙二+三段中部發(fā)育一套生物灰?guī)r，易漏失；鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制好密度和固相含量，加強(qiáng)坐崗，做好防漏工作，本井二開完鉆揭開潛山，在進(jìn)山前做好進(jìn)潛山準(zhǔn)備工作并制定防漏堵漏預(yù)案。其次，本井1900m開始造斜，二開中完井深3559m，裸眼段較長(zhǎng)，最大井斜60.5°，鉆井液必須具有良好的攜砂和潤(rùn)滑防卡能力，保持井眼清潔，防止卡鉆。為滿足施工需求，2100m鉆井液轉(zhuǎn)為聚磺體系，該體系抑制、防塌性能強(qiáng)，能控制巖屑分散，攜砂能力好，性能易維護(hù)。

三開設(shè)計(jì)裸眼水平段長(zhǎng)200m，地層為奧陶系，也是該井的目的層，巖性以灰?guī)r、白云巖為主，地層壓力系數(shù)低，發(fā)育好，容易漏失。選用無(wú)固相鉆井液體系，保護(hù)好油氣層，在鉆進(jìn)中優(yōu)化鉆井液性能和工程參數(shù)，防止因漏失而污染油氣層。

3 現(xiàn)場(chǎng)鉆井液分段施工及維護(hù)處理

3.1一開

一開采用膨潤(rùn)土漿鉆井液，按配方H2O+2-3%土粉+0.1-0.2%NaOH+ 0.2-0.3%Na2CO3，加入3t膨潤(rùn)土，0.1txNaOH，0.1xt Na2CO3，配制密度1.03g/cm3，漏斗粘度32S膨潤(rùn)土漿120m3，平原組地層疏松且滲透性好，主要滿足攜砂要求，鉆進(jìn)時(shí)采用大排量45L/s，利于提高機(jī)械鉆速。一開完鉆后，大排量洗井，加入2t膨潤(rùn)土，0.1tBZ-1配制密度1.04g/cm3，漏斗粘度55S，20m3稠塞攜砂，確保表套順利下入。

3.2二開

本井二開鉆遇地層多，裸眼段較長(zhǎng)。上部地層選用聚合物鉆井液體系，進(jìn)入造斜段后轉(zhuǎn)型為聚磺鉆井液體系以控制下部地層坍塌，并保持鉆井液具有較好的抑制性和潤(rùn)滑性。

3.2.1上直段（411m-1900m）

鉆塞時(shí)放掉受污染的鉆井液，然后在井漿基礎(chǔ)上加入0.2txNa2CO3，0.5txNH4-HPAN-2，0.3txBZ-1，進(jìn)行預(yù)處理。配方為一開鉆井液 +H2O +0.3～0.5% BZ-1 +0.5～1% NPAN-2。

明化鎮(zhèn)組巖性棕紅色泥巖與砂巖互層。館陶組巖性含礫砂巖，紫紅色泥巖和灰綠色泥巖互層。鉆時(shí)較快，鉆井液消耗量加大，每班加入0.2tx NH4-HPAN-2，0.2tx BZ-1，配制25m3膠液，以細(xì)水長(zhǎng)流方式加入，并用膠管加入約15m3清水。要加足聚合物包被劑，控制地層造漿，使膨潤(rùn)土含量<60；適當(dāng)放開API失水，控制在7ml～10ml。堅(jiān)持采用單根技術(shù)劃眼等措施，防止上部地層起鉆拔活塞及上部流沙層垮塌。提高泵排量防止井壁貼砂或縮徑，確保井眼干凈暢通。

3.2.2造斜段（1900m-2608m）

本井1900m開始造斜，整個(gè)造斜段都在東營(yíng)組，巖性紫紅色、灰褐色泥巖與淺灰色粉砂巖、砂巖不等厚互層。2100m鉆井液體系轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)型前做好小型試驗(yàn)，避免因加量不準(zhǔn)確造成井下不安全。加入1txSMP-1，1txWFT108，1txSN轉(zhuǎn)為聚磺鉆井液體系。每班加入0.1txBZ-1，0.2xNH4-HPAN-2， 0.2txSMP-1，0.3txWFT108 ，0.2txSN配制30m3膠液，均勻加入，使鉆井液具有防塌性、抗溫性與抑制性，同時(shí)形成薄而韌的泥餅，控制API<5ml，HPHT<10ml。在井斜40°時(shí)混入6t渣油，提高鉆井液潤(rùn)滑性，明顯改善托壓現(xiàn)象。從混油效果看，混油后摩組系數(shù)由0.128降至0.081降幅達(dá)35%，扭矩由10KN·m降至7～8KN·m降幅達(dá)25%。有關(guān)資料表明在井斜45°～75°的井段，易形成巖屑床，所以應(yīng)保持適當(dāng)動(dòng)塑比和靜切力。本井將動(dòng)塑比維持在0.4～0.7；初切3Pa～6Pa終切8Pa～15Pa為宜，同時(shí)加強(qiáng)與工程配合，及時(shí)進(jìn)行短程起下鉆，防止或減少巖屑床的形成，保持井眼通暢，返砂良好。

3.2.3穩(wěn)斜段（2608m-3466m）

鉆進(jìn)至2608m，井斜達(dá)57.7，起鉆換穩(wěn)斜鉆具結(jié)構(gòu)。Es1段泥巖為主，與淺灰色砂巖不等厚互層，底部為油頁(yè)巖與泥巖互層。鉆至2998米出現(xiàn)油頁(yè)巖，加入1t KRLQ-2進(jìn)一步加強(qiáng)鉆井液封堵防塌能力，鉆至二開中完3559m，共計(jì)19層約42m。加入QS-2、DCL-1各2t保護(hù)油氣層。本井未出現(xiàn)掉塊、垮塌現(xiàn)象，完井電測(cè)此井段井徑擴(kuò)大率僅為4.54%。

隨著鉆井井深的增加，渣油會(huì)有所損耗，需及時(shí)補(bǔ)充。本井在3100米又加入渣油8t，含油量達(dá)4%。穩(wěn)斜鉆進(jìn)順利，無(wú)粘卡現(xiàn)象，且每次起下鉆都通暢。配膠液維護(hù)好鉆井液，配方為：0.1～0.3% BZ-1 +0.5～1.0% NPAN-2 +0.5～1.0% SMP-1 +0.5～1.0% WFT-108 +0.5～1.0% SN 。將API失水控制在4ml以下，動(dòng)切力控制在10Pa～15 Pa以上，保證鉆井液良好的懸浮性與流變性。同時(shí)粘切不宜過(guò)高，粘度應(yīng)控制在55s以下，粘切過(guò)高砂子容易在上部井段吸附，形成假縮徑，造成起鉆困難，要保持排量在40L/s，使上返速度達(dá)到1.3m/s。伴隨施工周期的增長(zhǎng)，過(guò)多的無(wú)用固相和固相細(xì)分散必然影響鉆井液性能。因此穩(wěn)斜井段每隔3天或鉆進(jìn)200m階段性開離心機(jī)，一次約兩循環(huán)周時(shí)間，除去鉆井液中部分細(xì)小劣質(zhì)固相后，再將密度恢復(fù)。

3.3三開

三開時(shí)先用老漿鉆完水泥塞，大排量洗井。清理循環(huán)罐后加清水配制無(wú)固相鉆井液，充分預(yù)水化后將井眼的鉆井液替換出來(lái)放掉。循環(huán)調(diào)整鉆井液性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求密度1.04g/cm3，漏斗粘度35S。鉆進(jìn)過(guò)程中加入0.2%BZ-1保持鉆井液適當(dāng)粘切，保證鉆井液攜砂能力；加強(qiáng)坐崗，同時(shí)儲(chǔ)備好水源，做好防漏工作。鉆進(jìn)至3774m三開完鉆。

3.4中完電測(cè)、下套管

中完前50m，做鉆井液全套性能分析，補(bǔ)充相應(yīng)處理劑，調(diào)整好鉆井液性能。中完后，大排量循環(huán)，搞好短起下，起鉆若有掛卡現(xiàn)象，按照技術(shù)措施活動(dòng)鉆具，直至無(wú)阻卡現(xiàn)象。循環(huán)調(diào)整好鉆井液后，加入1%KRLQ-2和2%RH203配制50m3鉆井液，封閉斜井段。本井兩趟鉆具傳輸電測(cè)均一次性順利到底。下套管前，采用雙扶正器通井，循環(huán)調(diào)整好鉆井液后，加入2%HZN-1和2%RH203配制50m3鉆井液，封閉斜井段。保證了下套管順利，固井質(zhì)量合格。

四、認(rèn)識(shí)與建議

上部地層造漿嚴(yán)重，保持大排量鉆進(jìn)從根本上消除井壁形成虛厚泥餅，防止形成假縮徑。

斜井段鉆進(jìn)時(shí)及時(shí)補(bǔ)充渣油，保持鉆井液的潤(rùn)滑性能，降低水平段的托壓現(xiàn)象，調(diào)整鉆井液的動(dòng)切力在10Pa～15Pa，保證鉆井液的懸浮攜砂能力。

伴隨施工周期的增長(zhǎng)，巖屑若不能及時(shí)除去，勢(shì)必在井下反復(fù)研磨，過(guò)多的無(wú)用固相和固相細(xì)分散必然影響鉆井液性能，所以應(yīng)最大限度的除去鉆井液中細(xì)小劣質(zhì)固相。

潛山地層裂縫發(fā)育好，進(jìn)潛山前做好準(zhǔn)備工作并詳細(xì)制定潛山防漏技術(shù)預(yù)案。鉆進(jìn)過(guò)程中加強(qiáng)坐崗，密切觀察井口鉆井液流量與循環(huán)罐液面變化。