高性能水基鉆井液在龍平X井的應用

姜 強

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶163413）

1 概述

大慶油田探區包括松遼、海拉爾、三江等20多個盆地，勘探面積約30×104km2。除常規油氣資源外，大慶探區的深層天然氣資源儲量也很豐富。近年來，隨著大慶油田勘探開發領域的不斷拓展，泥巖裂縫油藏已經成為重要的勘探開發領域。由于泥頁巖儲層滲流能力差，水平井成為開發此類油氣藏的主要手段，而使用油基鉆井液存在著成本高、環保壓力大等問題，這就對水基鉆井液的抑制性及封堵防塌能力提出了更高要求。

2 鉆井液體系設計

2.1 地質情況

該類地層的地質資料分析表明，天然氣發育的泥巖裂縫油藏主要存在2個特征：①地層粘土顆粒表面附著伊利石和綠泥石，部分地層含有伊/蒙混層。伊利石、綠泥石易產生表面水化，導致剝落掉塊；少量的伊蒙混層易水化膨脹，引發層間散裂；②大慶深層天然氣地層裂縫、微裂縫發育，分布范圍廣，形態不規則，長度不等，裂縫寬度主要集中在10～200μm之間，構成了鉆井液漏失的天然通道，而且裂縫密度高，膠結能力差，易導致地層破碎。

2.2 鉆井液對策

大慶深層天然氣勘探開發一直使用油基鉆井液進行開采，近幾年由于相關部門對環保方面要求的提高，改為使用水基鉆井液進行鉆井施工，因此需要從如下幾個方面提高水基鉆井的性能：

（1）抑制性方面。由于深部地層伊利石、綠泥石含量高，伊/蒙混層多，易于水化膨脹，因此需要使用抑制性更強的抑制劑。

（2）潤滑性方面。由于深層水平井水平段長，通常大于800m，鉆具與井壁接觸面大，摩阻相應增大，拖壓和卡鉆發生幾率相應增大，因此鉆井液要有更強的潤滑防卡能力。

（3）地層漏失方面。由于該類地層裂縫、微裂縫發育，且裂縫分布范圍廣，地層非均質性強，易因微小漏失引發惡性漏失，因此在防漏方面要做好預防。

（4）抗溫性方面。由于目的層埋藏較深，井底溫度通常大于160℃，因此選用的處理劑要有較強的抗溫能力。

2.3 鉆井液配方設計

針對該類地層的特點，在抑制性方面優選了具有濁點效應的聚合醇和具有更強抑制效果的聚胺抑制劑；在潤滑方面，優選了效果更好的環保型極壓潤滑劑；在封堵防塌方面，以環保型無熒光防榻劑、磺化瀝青和超細CaCO3進行物理封堵，配合聚合醇的可變性封堵，提高對破碎帶的封堵和保護能力。最終確定鉆井液基礎配方如下：4%鈉基膨潤土+0.2%Na2CO3+0.01%KOH+0.2%～0.3%聚合物降濾失劑+1.5%～3%樹脂類降濾失劑+2%～3%聚合醇+0.2%～0.4%聚胺抑制劑+0.2%～0.4%高分子包被劑+3%～4%潤滑劑。鉆進時進根據需要補充封堵材料。室內配制的鉆井液流變性能見表1。

從表1可知，該鉆井液體系失水較低，流變性較好，可滿足現場需要。

3 現場試驗

表1 高性能水基鉆井液室內實驗數據表

3.1 地質情況概述

龍平X井位于黑龍江省大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣境內。設計斜深：3561m，設計垂深：2223.1m，目的層位為高臺子油層，該井二開設計施工井段為1211～3561m，施工 井 段為 1211～3253m；直 井段1211～1495m；造斜段 1495～2359m；水平段 2359～3253m。

3.2 鉆井液現場試驗

3.2.1 開鉆鉆井液的配制

開鉆配制新漿180m3，按照配方配制鉆井液；充分循環后加入重晶石粉55t將比重提至1.25g/cm3。開鉆性能見表2。

表2 高能水基鉆井液新漿性能

3.2.2 直井段（1211～1495m）

直井段鉆遇地層為嫩二段和嫩一段，地層發育大段泥巖，泥巖遇水膨脹，易剝落，鉆井施工中注意防止井塌和鉆具泥包卡鉆。直井段鉆速較快，為了保證循環鉆井液量充足和鉆井液攜砂能力，利用配漿罐及時補充高濃度膠液，緩慢加入到循環鉆井液中；視振動篩鉆屑返出情況，依據室內實驗結果，在循環罐跑道補充抑制劑提高鉆井液抑制泥巖造漿分散的能力；適當加入環保型增粘劑膠液，提高動切力，保持動塑比在0.5以上，鉆進時返出巖屑成型較好。

3.2.3 造斜段（1495～2359m）

本井段鉆遇嫩江組、姚家組和青山口組，鉆井液以改善泥餅質量、密度平衡、強潤滑、強抑制強防塌為維護處理原則，具體維護措施如下：

（1）進入造斜段后，振動篩篩布目數全換為2×80+2×60目，提高固控設備使用效率，尤其是一級固控使用效率，加強固相控制；全天候使用除砂除泥一體機，定期使用中速和高速離心機清除有害固相。

（2）進入井斜30°后，向井內加入液體潤滑劑提高鉆井液潤滑性，降低摩阻。使泥漿中潤滑劑含量保持在2%～4%。

（3）為了鞏固井壁，防止剝落，保持鉆井液密度走設計上限；同時向鉆井液中補加降濾失劑降低失水。

3.2.4 水平段（2359～3253m）

水平段全部在青山口組地層鉆進，需要提高強抑制性和防塌能力，保證潤滑性，保證攜帶巖屑能力。具體維護措施如下：

（1）進入水平段后，同時開啟4臺振動篩。嚴格控制固相含量和含砂量，除砂器使用率達到90%，每天定期開啟離心機8～10h清除無用固相。

（2）增加液體潤滑劑加量至4%～5%，降低摩阻，減少井壁對鉆具的摩擦阻力。

（3）保證鉆井液具有良好的流變性，保持動塑比在0.5以上，提高攜巖能力，同時保持較大排量，確保巖屑及時返出。

施工過程中主要鉆井液性能參數見表3。

4 取得效果

本井在施工過程中鉆井液流變性易于控制，潤滑性好，返砂正常，除了在造斜段2277m時出現過粘卡（120t提出）外，其余工況中均未出現過復雜情況。水平段平均機械鉆速5.33m/h，低于臨井。機械鉆速對比見表4。

表3 鉆井液性能表

5 認識及建議

（1）通過對大慶地區的泥巖裂縫油藏地質情況分析，在抑制性、抗溫性、潤滑性和井壁穩定性等方面進行設計，室內研發了具有較好性能的高性能水基鉆井液體系。

（2）在龍X井現場應用表明，自主研發的高性能水基鉆井液滿足了泥巖裂縫型油藏的勘探開發需求，現場施工過程中失水低、潤滑及流變性好、封堵能力強，沒有因鉆井液原因引起的井下復雜問題。

表4 與臨井水平段平均機械鉆速對比