蘇里格氣田東區大位移定向井鉆井液技術優化與應用

夏 陽 ，冉 輝 ，王若灃 ，陸 川 ，宋 健 ，楊靖堯

（1.西安石油大學，陜西西安 710065；2.中國石油長慶油田分公司第五采氣廠，陜西西安 722200）

1 鉆井技術難點

蘇東區塊，通常把井底位移超過1 000 m的定向井稱之為大位移定向井。蘇東區塊地層特點：延長組底部、劉家溝組承壓能力低，易發生井漏；延長組下部、石千峰存在易坍塌層，測井電測一次成功率低。鉆井施工的過程中，鉆井液膨潤土加入時機不合適，鉆桿摩阻、扭矩大；隨著土含量增加，黏度難以控制，鉆井液容易在井壁形成滯留層，虛泥餅增厚，增加粘卡風險[1，2]。

2 配方優化實驗

2.1 潤滑性實驗

蘇東區加快大位移井定向施工過程中，鉆遇劉家溝組之前，鉆井液不添加液體潤滑劑或者添加很少；因此，考慮在強抑制聚合物鉆井液體系中加入適當的液體潤滑劑增強體系的潤滑性，以減少卡鉆風險。通過在基漿中添加不同比例的潤滑劑并對其進行潤滑性測試，測試結果（見表1），結果表明：隨著潤滑劑的加量增加，摩阻系數逐漸降低，但加量超過0.15%后，降低幅度變化不大，因此優化潤滑劑的加量為0.1%～0.15%。

表1 潤滑劑加量性能對比實驗

2.2 鉆井液轉化配方實驗

良好的鉆井液具有低黏切、低密度的性能。實驗通過加入不同比例的黏性處理材料，選擇最優性能配方，典型配方（見表2）。實驗結果表明：配方3、4和配方1、2相比較，配方3、4動切力和黏度明顯降低；配方4與配方3相對比，配方4的API濾失量更小，動塑比更大，實驗結果表明：加入0.1%PAC+2%SFT+2%GD-K+5%超細碳酸鈣為轉化的最優配方[3，4]。

2.3 抑制性優化實驗

2.3.1 聚合物階段抑制性優化 以往聚合物鉆井液不加入KCl，實驗的基漿在長時間浸泡中巖屑回收率很低，防塌效果不好，在鉆井液體系中逐步加入0%～7%KCl，進行巖屑回收率以及防塌效果分析，典型比例（見表3），實驗結果表明：從加入3%KCl后，巖屑回收率逐步增加，加入7%KCl后巖屑回收率有所下降，故在直羅防塌聚合物體系中加入3%～5%KCl最優，可增強防塌效果。

表2 鉆井液性能轉化配方實驗

2.3.2 甲酸鈉加量優化實驗 加入HCOONa可實現鉆井液的抑制性，保證穩定井壁、預防鉆頭泥包，同時可提升鉆井液密度，減少固相加入。通過加入不同比例HCOONa進行實驗，典型比例（見表4），實驗結果表明：配方2、配方3的回收率較高，但配方2加入HCOONa的量較多，綜合考慮，優選7%作為HCOONa的參考加量。

2.4 巖屑浸泡實驗

鉆井液侵入地層，會對井壁穩定產生較大影響[5，6]。現場采集蘇東區塊延長組、石千峰組、石盒子組的巖屑塊進行堿液（0.1%燒堿+生產水）浸泡實驗（24 h）；浸泡結果表明：延長組泥巖容易吸水膨脹，對鉆井液敏感；石千峰組泥巖不容易吸水膨脹；石盒子泥巖易水化分散。

3 現場應用

3.1 井壁穩定與井眼凈化

3.1.1 聚合物+KCl防塌 表套二開后，以高濃度配方“0.25%～0.3%K-PAM+0.25%～0.3%ZNP-1”防塌聚合物鉆直羅，進入直羅下部，一次性加入3%～5%KCl。3.1.2 延長組防塌 根據蘇東區巖屑浸泡實驗，延長組底部，可在鉆井液中加入GD-K清掃，同時并適當控制失水。鉆井液性能：密度1.01 g/cm3～1.03 g/cm3，漏斗黏度 30 s～32 s，中壓失水 15 mL～18 mL。可有效控制延長組塌陷。

3.1.3 合理轉化 出于井眼凈化和防塌的雙重考慮，劉家溝中下部可開始轉化鉆井液，轉化配方為0.05%NaOH+0.1%PAC+2%SFT+2%GD-K+5%超細碳酸鈣，鉆井液密度 1.03 g/cm3～1.05 g/cm3，漏斗黏度 35 s～40 s，中壓濾失量5 mL～8 mL。石千峰中部加入7%甲酸鈉提高抑制性，底部提高鉆井液密度至1.12 g/cm3～1.15 g/cm3，石盒子底部加入3%～5%水化白土完成轉化。

表4 甲酸鈉加量優化實驗

表5 優化前后速度指標

圖1 優化前后兩口井摩阻扭矩對比圖

3.2 降摩減阻

聚合物階段，定向施工時，提前加入0.1%～0.15%加量的液體潤滑劑，確保定向施工效率。鉆井液轉化后，加入0.5%～1%固體潤滑劑，強化潤滑，降低摩阻，減小扭矩。

3.3 防漏堵漏

根據蘇東區塊地層特點，在易漏井段鉆進時，加入封堵材料（鋸末、單封、無滲透劑DF-NIN等）隨鉆防漏。

4 應用效果

優化后的大位移定向井鉆井液技術，在2018年蘇東施工的6口井中進行應用，取得良好的提速效果。

4.1 速度指標提高

與2017年對比，蘇東區塊使用優化后鉆井液完成的6口大位移定向井，在平均位移增加40 m的情況下，平均機械鉆速提高了18.18%；鉆井周期縮短10.23%，鉆機月速提高了11.71%（見表5）。

4.2 摩阻扭矩控降

選取2017年施工井蘇東XX1井（位移1 206 m），2018年使用優化后的鉆井液施工井蘇XX2（位移1 208 m），通過現場監測扭矩和摩阻情況（見圖1）。從圖中可看出：兩口井位移相當，但優化后的蘇東XX2井的摩阻與扭矩明顯低于蘇東XX1，顯示出良好的潤滑性能。

4.3 電測一次成功率提高

通過易塌段的強化防塌改進和合理的鉆井液轉化，制約蘇東區塊提速的電測成功率低的問題得到明顯改善（見圖2），從圖2可以看出，優化后電測一次成功率提高了13.5%。

圖2 優化前后電測一次成功率對比圖

4.4 防漏與堵漏有效

延長組采用隨鉆防漏堵漏技術。鉆遇劉家溝組時，提前加入堵漏材料，封堵地層，可進一步減少漏失可能。2018年目前完成的6口井，無一口井發生嚴重井漏，顯示上述措施具有良好的防漏效果。

5 結論及建議

（1）對于蘇東區塊目前使用CQSP-1鉆井液體系基礎上，進行潤滑性、抑制性等性能上的優化，可進一步保障井下安全，提高了大位移定向井的鉆井速度。

（2）隨鉆細顆粒堵漏材料隨鉆防漏，對延長組底部、劉家溝組有較好的防漏效果，可進一步推廣應用。

（3）對于易塌層位的提前防塌處理以及優化鉆井液性能，可保障井壁穩定性，提高電測一次成功率。