元陸175井鉆井液技術

李蕾 龐元平 王俊

摘要：元陸175井是中石化部署在巴中地區的一口重點評價井，設計井深4720m。該井地質構造復雜，空氣鉆后井壁穩定性差;千佛崖組和自流井組造漿性強;沙溪廟組和須家河組易坍塌;雷口坡組石膏污染嚴重;三開裸眼段長，施工中鉆井液井壁穩定技術難度大。通過使用聚磺金屬離子鉆井液體系和聚磺非滲透鉆井液體系，配合現場鉆井液施工工藝，保證了鉆井作業的順利進行。

關鍵詞：元陸175井;空氣鉆;造漿;坍塌;聚磺金屬離子;聚磺非滲透

元陸175井位于四川省巴中市巴州區梁永鎮筆山村二組，為中石化部署在該地區的一口重點評價井。該井設計井深4720m，實際完鉆井深4710m，上三疊統須家河組四段為主要目的層，兼探下侏羅統自流井組珍珠沖段、大安寨段、中侏羅統千佛崖組、下沙溪廟組，主要是評價地層產能和獲取地層參數，為附近層位下一階段開發提供參考。

1 ?工程地質概況

1.1 ?工程概況

元陸175井使用Ф660.4 mm鉆頭進行導眼鉆進，鉆至井深40 m導眼結束，下入Ф476.25 mm導管于井深40 m;一開采用Ф444.5 mm鉆頭進行空氣鉆進至井深702 m，下入Ф244.5mm套管于井深700.8 m;二開采用Ф311.2 mm鉆頭，使用空氣鉆進至井深3238 m后轉換為水基鉆井液鉆至井深3680 m，下入Ф244.5 mm+Ф260 mm套管于井深3677.62 m;三開采用Ф215.9 mm鉆頭鉆至井深4710.00 m完鉆，下入Ф177.8 mm+Ф139.7 mm的套管于4708.07 m完井。

1.2 ?地質概況

元陸175井自上而下發育地層為：劍門關組（0～490 m）、蓬萊鎮組（490～1410 m）、遂寧組（1410～1910 m）、上沙溪廟組（1910～3310 m）、下沙溪廟組（3310～3670 m）、千佛崖組（3670～3905 m）、自流井組（3905～4320 m）和須家河組（4320～4720 m）。

2 ?鉆井液技術難點

（1）劍門關組和蓬萊鎮組地層砂泥巖軟硬交錯變化大，膠結性差，易水化剝蝕掉塊產生井塌現象，造成大肚子井眼。同時由于砂巖顆粒小而分散性強，鉆井液極易受到固相污染。

（2）氣體鉆井后，要替入水基鉆井液，當井筒內的液柱壓力突然提高，井漿中的小尺寸顆粒、自由水、將通過地層孔隙、裂縫迅速進入地層，加速地層誘導裂縫的形成，會導致井漏現象發生。

（3）空氣鉆后替入水基鉆井液后，泥頁巖地層會水化膨脹造成井眼縮徑，甚至垮塌;且由于自由水的的嚴重流失，將在井壁周圍形成虛厚的泥餅;同時伴隨著泥頁巖的水化膨脹作用，增加了阻卡和泥餅粘附卡鉆的風險。

3 ?鉆井液體系選擇

3.1 ?鉆井液體系配方

通過調研國內深井^[1-3]和超深井^[4-6]鉆井液技術，針對元陸175井地層巖性，確定上部地層使用空氣鉆進，空氣鉆后采用聚磺金屬離子鉆井液體系;三開采用聚磺非滲透鉆井液體系。

聚磺金屬離子鉆井液體系配方為：（3～5）%膨潤土+（0.3～0.5）%金屬離子聚合物+（1～2）%有機胺+（2～3）%聚合物降濾失劑+（2～3）%磺化酚醛樹脂+（2～3）%海水降濾失劑+（1～2）%抗高溫降濾失劑+（2～3）%形變封堵劑 +（2～4）%潤滑劑。

聚磺非滲透鉆井液體系配方為：二開井漿+（0.3～0.4）% 聚丙烯酸鉀+（0.5～0.8）%燒堿+（2～3）%非滲透處理劑+（1～2）%抗鹽降濾失劑+（3～4）%形變封堵劑+（3～5）%超細碳酸鈣+（2～3）%海水降濾失劑+（2～5）%磺化酚醛樹脂+（3～5）%白油潤滑劑+（1～2）%有機胺+（2～3）%硅醇抑制劑。

3.2 ?鉆井液體系作用機理

有機胺分子上多個獨立的胺基可充填在粘土顆粒的晶層之間，并把它們束縛在一起，有效地減少粘土的吸水傾向，其抑制作用具有長效性，抗沖刷能力強，保證鉆井作業結束后也具有長時間的抑制效果^[7]。

非滲透成膜封堵劑，在井壁巖石表面形成致密非滲透封堵薄膜，有效封堵不同滲透性地層和微裂縫泥頁巖地層，穩定井壁^[8]。

形變封堵劑是瀝青類產品，通過“軟化點”機理，配合超細碳酸鈣，封堵地層層理、孔隙和微細裂縫，達到穩定井壁的效果。

4 ?現場鉆井液技術

4.1 ?空氣鉆后現場鉆井液轉換技術

元陸175井采用氣體鉆進至3238 m出現憋壓跳鉆，進行鉆井液的轉換。

（1）配制50m³高含油前置液，保證前置液的高黏度和高切力，提高鉆井液體系的懸浮攜帶能力。前置液配方：井漿（聚磺金屬離子鉆井液）+5%的全油基潤滑劑+16%的無熒光白油潤滑劑+10%封堵防塌劑+2%的乳化劑。

（2）替漿時，先泵入高含油的前置液。再小排量、低返速地替入堵漏漿，逐步提高排量循環，減少壓差，降低井漿動濾失量。

（3）替漿循環2～3周后，及時進行通井作業，以破壞頂替漿初期在井壁上形成的“虛、厚”泥餅，直到井眼暢通為止。起下鉆過程中精心操作，防止縮徑或粘附卡鉆。

（4）替漿后，適當提高井漿密度，加大抑制劑、聚合物、降濾失劑和瀝青質變形粒子類處理劑的用量，嚴格控制井漿中壓濾失量在2ml以下。

4.2 二開水基鉆井液技術

（1）在井深3238～3310 m（上沙溪廟組）密度維持在1.49 g/cm³左右。進入下沙溪廟組，逐漸提高鉆井液密度，保持井眼內的壓力平衡。

（2）鉆進過程中隨鉆補充金屬離子聚合物配制的膠液維護鉆井液性能，保持鉆井液體系的包被抑制能力。隨著進尺增加，逐漸增大鉆井液體系黏切，滿足二開大井眼懸浮攜帶巖屑的要求。

（3）鉆進中保持有機胺的含量在1%左右，保持鉆井液體系的抑制性，抑制泥頁巖水化膨脹，防止因泥頁巖水化引起的井壁失穩。

（4）上部地層，使用聚合物降濾失劑控制鉆井液濾失量;進入下部地層，逐漸加入磺化酚醛樹脂和海水降濾失劑，控制鉆井液濾失量;在二開底部，補充抗高溫降濾失劑，控制體系的高溫高壓濾失量。

（5）鉆進中保持形變封堵劑含量在1.5%，使鉆井液體系能夠在井壁上形成良好的泥餅，封堵地層孔隙和微細裂縫;進入下沙溪廟組，形變封堵劑含量增加至3%，增強鉆井液體系的封堵能力;儲備足夠的隨鉆堵漏劑，防止井漏。

5 ?結論和建議

（1）通過采取高黏切強潤滑措施，凈化了井眼，保證了空氣鉆后井眼的穩定，為后續鉆井作業奠定了基礎。

（2）聚磺金屬離子鉆井液體系抑制性好，有效解決了千佛崖組和自流井組地層造漿造成流變性惡化的難題;并且體系封堵性強，保證了沙溪廟組和須家河組高壓氣層及煤層的井壁穩定。

（3）聚磺非滲透鉆井液體系封堵性好，抗鹽性和潤滑性強，保證了三開長裸眼井段的施工順利，鉆進過程中井壁穩定，流變性好，起下鉆暢通無阻。

參考文獻

[1] 苗錫慶，張進雙，蘇長明，等. 氣體鉆井轉換鉆井液井壁穩定技術[J].石油鉆探技術，2008，3，6（3）：29-32.

[2] 王樹永，裴建忠，向剛，等. 勝科1井大井眼鉆井液技術[J]. 石油鉆探技術，2007，，35（6）：37-39.

[3] 黃治中，楊玉良，馬世昌. 不滲透技術是確保霍爾果斯安集海河組井壁穩定的關鍵[J]. 新疆石油科技，2008，18（1）：9-12.

作者簡介：李蕾（1983），工程師，碩士研究生，2011年畢業于中國石油大學（華東）油氣井工程專業，現從事鉆井液和儲層保護研究。

（作者單位：1.中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院;2.中石化勝利石油工程有限公司培訓中心）