玉東7-4-2井鉆井液技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用

肖金裕，周華安，孫俊，劉毅，陳富全，汪凱

（1.川慶鉆探鉆井液技術(shù)服務(wù)公司，成都 610056；2.川慶鉆探新疆分公司，新疆庫爾勒841000；3.塔里木油田天然氣事業(yè)部，新疆庫爾勒841000）

玉東地區(qū)鹽下油氣藏資源豐富，是塔里木油田重要的油氣戰(zhàn)略接替區(qū)，但在鉆井過程中，蠕變縮徑阻卡和垮塌卡鉆等復(fù)雜事故嚴(yán)重制約了鉆井提速。分析該區(qū)塊鉆井地質(zhì)難點(diǎn)[1-4]，通過對玉東7-4-2井鉆井液技術(shù)的優(yōu)化，解決了阻卡和膏鹽層井眼穩(wěn)定等問題，對加快塔里木油田玉東地區(qū)鹽下油氣藏的勘探開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義[5-10]。

1 地質(zhì)特點(diǎn)

玉東地區(qū)地層從上而下主要有第四系、新近系（庫車組、康村組、吉迪克組）、古近系（蘇維依組、庫姆格列木群）、白堊系（巴什基奇克組、巴西改組、舒善河組），具有以下重要特點(diǎn)。①上部地層易縮徑。第四系、新近系以砂泥巖為主，地層成巖性差、黏土含量高，易水化膨脹導(dǎo)致井壁縮徑、阻卡嚴(yán)重，嚴(yán)重影響鉆井提速。②膏鹽層厚，且易蠕變。古近系存在137 m膏鹽巖，膏鹽巖層易發(fā)生蠕變縮徑卡鉆和垮塌卡鉆。③存在高壓鹽水。下膏泥巖段存在高壓鹽水層，由于井溫高、壓力大、鹽水礦化度高，對鉆井液容易造成嚴(yán)重污染，導(dǎo)致井下復(fù)雜。

2 鉆井液優(yōu)化思路

1）第四系、新近系的鉆井液。將原來強(qiáng)抑制、強(qiáng)包被、強(qiáng)封堵等控制井眼縮徑措施，優(yōu)化為強(qiáng)抑制、低膨潤土含量、低黏度、低切力及高濾失措施，促進(jìn)地層自然溶蝕，并利用水力作用強(qiáng)力沖蝕井壁，達(dá)到擴(kuò)大井徑，保持井眼暢通目的。同時(shí)進(jìn)入易塌吉迪克組地層前，引入納米乳液（防塌降濾失劑TYRF-1）+剛性顆粒（超細(xì)鈣YX2000目）+柔性顆粒（瀝青類處理劑）復(fù)配使用來實(shí)現(xiàn)鉆井液的強(qiáng)封堵防塌特性。

2）古近系的鉆井液。在常規(guī)欠飽和鹽水體系中引入胺基抑制劑CPI，并保持（0.1%～0.2%）大分子包被劑，增強(qiáng)體系的抑制能力，預(yù)防鹽間軟泥巖的膨脹，防止其惡化膏鹽層的蠕變縮徑卡鉆，同時(shí)進(jìn)一步增強(qiáng)體系在復(fù)合鹽（NaCl及石膏）及鹽水污染條件下的穩(wěn)定性。

3 現(xiàn)場鉆井液工藝技術(shù)

3.1 一開φ444.5 mm井段（0～2000 m）

基本配方：（4%～5%）膨潤土+（0.1%～0.3%）聚合物降濾失劑Redul+（0.3%～0.4%）大分子（IND30+HDN-1）

重點(diǎn)措施如下：①200 m前以膨潤土漿（濃度為8%～10%）開鉆，保持鉆井液高膨潤土含量，以高黏度、高切力保護(hù)井口。②200 m后密切觀察振動(dòng)篩返出巖屑的情況，等鉆過散砂層，振動(dòng)篩返出砂樣比較成型后，逐步補(bǔ)充水化好的大分子膠液，降低鉆井液黏度至40 s左右，配合大排量沖刷井壁，進(jìn)行快速鉆進(jìn)。③根據(jù)滲透量大小，加入（1%～2%）粒徑為0.025～0.015 mm（600～800目）超細(xì)碳酸鈣，對滲透性地層進(jìn)行封堵，改善泥餅質(zhì)量、減小滲透量。④強(qiáng)化固相控制，100%開啟四級固控設(shè)備，勤掏罐。⑤及時(shí)短起拉劃井壁。⑥鉆至中途完鉆井深后，大排量充分循環(huán)，用稠漿將巖屑清除干凈，保證井眼清潔，下套管順利。

3.2 二開φ311.2 mm井段（2000～3000 m）

基本配方：（2.5%～3.0%）膨潤土+（0.5%～1.0%）聚合物降濾失劑Redul+（0.2%～0.4%）大分子（IND30+HDN-1）+（3%～5%）KCl+（3%～5%）超 細(xì) 鈣 YX（2000目 ）+（0.5%～1.0%）NFA-25+（0.5%～1.0%）防塌降濾失劑TYRF-1+重晶石。

重點(diǎn)措施如下。①強(qiáng)化包被抑制能力，維持大分子含量為0.2%～0.4%，KCl為3%～5%，Cl-濃度為15 000～30 000 mg/L。②強(qiáng)化封堵防塌和降低滲漏量，保持（3%～5%）超細(xì)鈣和（0.5%～1%）白瀝青NFA-25；改善泥餅質(zhì)量，防止形成虛厚泥餅，導(dǎo)致阻卡。超細(xì)碳酸鈣以1000～2000目的為主，600～800目的為輔。③適當(dāng)控制濾失量，維持聚合物降濾失劑Redul加量0.5%～1%，保持濾失量在10 mL以內(nèi)。④保持鉆井液較低的黏度、切力，增加泥漿泵排量及增加潤滑劑加量，防止鉆頭泥包及卡鉆現(xiàn)象，控制泥餅黏附系數(shù)小于0.1。⑤強(qiáng)化固控設(shè)備的使用，振動(dòng)篩篩布逐步從140目換成160目、180目、200目。⑥工程上保證每300～500 m進(jìn)行一次短程起下鉆作業(yè)，拉掛井壁，防止井壁形成太厚的泥餅，引起起下鉆阻卡。

3.3 二開φ311.2 mm井段（3000～4500 m）

基本配方：井漿+（0.2%～0.5%）NaOH+（2%～8%）SMP-3+（2%～8%）SPNH+（0.1%～0.2%）大分子聚合物+（5%～10%）KCl+（2%～3%）液體潤滑劑 RH-220+（0.5%～1.0%）TYRF-1+（0.5%～1.0%）PGCS-1+（2%～3%）乳化瀝青SY-A01+重晶石。

重點(diǎn)措施有以下幾方面。①轉(zhuǎn)化前保證鉆井液清潔，控制鉆井液有較低的膨潤土含量和黏度、切力，轉(zhuǎn)化時(shí)應(yīng)徹底，一次性加足磺化處理劑。②鉆井液加重時(shí)補(bǔ)充潤滑劑RH-220、TYRF-1、乳化瀝青SY-A01、聚合醇PGCS-1，提高封堵潤滑防卡能力。③每天勤加KCl，逐步將Cl-濃度從30 000提高到138 000 mg/L，KCl加量達(dá)10%后配合NaCl使用。④強(qiáng)化固控設(shè)備使用，保持振動(dòng)篩篩布200目。⑤井深4000 m后，磺化處理劑的加量靠近高限。

3.4 二開φ311.2 mm井段（4500～4721 m）

基本配方：膨潤土含量為12～20 g/L的基礎(chǔ)漿 +（0.2%～0.5%）NaOH+（0.8%～1%）Redu1+（5%～6%）SMP-3+（5%～6%）SPNH+（2%～3%）SY-A01+（0.2%～0.5%）NFA-25+（0.2%～0.5%）PGCS-1+（7%～10%）KCl+（15%～20%）NaCl+（1%～3%）RH-220+1%防塌降濾失劑TYRF-1+重晶石。

重點(diǎn)措施有以下幾方面。①在膏鹽層鉆進(jìn)和起下鉆過程中，控制合適的鉆井液密度，既要保證平衡膏鹽層蠕變縮徑及高壓鹽水的壓力，又要避免當(dāng)量鉆井液密度過高壓漏地層，并根據(jù)井下情況及時(shí)調(diào)整鉆井液密度。②控制Cl-的濃度為120～140 g/L，適當(dāng)溶蝕膏鹽巖，防止蠕變縮徑阻卡。③用高濃度膠液維護(hù)，提高鉆井液抗膏鹽污染能力，同時(shí)禁止向鉆井液中直接加入干粉類材料。膠液配方：（0.5%～1%）燒堿+（8%～10%）SMP-1+（8%～10%）SPNH。④多短程起下鉆，多劃眼，防止卡鉆，同時(shí)保證鉆井液具備良好的流變性和潤滑性能。⑤加強(qiáng)固控設(shè)備的使用，控制鉆井液中無用固相的侵入，以便更好地控制鉆井液的性能。⑥鉆至中途完鉆井深后，把井筒內(nèi)巖屑循環(huán)攜帶干凈，注入防卡鉆井液后起鉆，保證電測及下套管施工順利。循環(huán)時(shí)必須起鉆至膏鹽層頂部，防止卡鉆。

3.5 三開φ215.9 mm井段（4721～5047 m）

基本配方為：井漿+（0.3%～0.5%）燒堿NaOH+（2%～3%）磺化酚醛樹脂SMP-3+（2%～3%）磺化褐煤SPNH+（2%～3%）磺化瀝青FT-1A+（2%～3%）液體潤滑劑RH-220+2%YX（600目）+2%YX（2000目）+2%油層保護(hù)劑TYZ-8。

重點(diǎn)措施如下。①采用補(bǔ)充護(hù)膠的膨潤土漿和開啟離心機(jī)方法降低鉆井液密度至設(shè)計(jì)要求。②加足SMP-3、SPNH等抗溫處理劑，保證鉆井液有較強(qiáng)的抗高溫能力和較低的高溫高壓濾失量。

4 應(yīng)用效果

玉東7-4-2井采用優(yōu)化后的鉆井液技術(shù)取得了較好的效果。

表1 應(yīng)用井玉東7-4-2井鉆井液性能

1）鉆井液流變性能好。該鉆井液膨潤土含量較低，具有弱凝膠特性，流變性能較好，如表1所示。

2）提速效果顯著。全井井徑規(guī)則，地層無縮徑和垮塌現(xiàn)象發(fā)生，起下鉆順利，無任何復(fù)雜，易塌層段井徑擴(kuò)大率僅為7.5%。全井平均機(jī)械鉆速達(dá)7.74 m/h，比鄰井鉆井周期節(jié)約20 d以上，井徑數(shù)據(jù)見表2。應(yīng)用井與鄰井鉆井周期對比見表3。

表2 應(yīng)用井玉東7-4-2井井徑數(shù)據(jù)

表3 應(yīng)用井玉東7-4-2井與鄰井鉆井周期對比

5 認(rèn)識(shí)及結(jié)論

1.玉東地區(qū)上部地層易縮徑，下部膏鹽層厚，易發(fā)生蠕變縮徑卡鉆和垮塌卡鉆，同時(shí)存在高壓鹽水對鉆井液的污染。

2.玉東7-4-2井優(yōu)化后的鉆井液性能優(yōu)良，抑制能力和抗膏鹽污染能力強(qiáng)，能夠滿足該復(fù)雜地層鉆井要求，解決了阻卡和膏鹽層井眼穩(wěn)定等問題，易塌層段井徑擴(kuò)大率僅為7.5%，鉆井周期比鄰井節(jié)約20 d以上，提速效果顯著。

3.采用合理的鉆井液密度和控制Cl-含量，可以預(yù)防膏鹽層蠕變縮徑。

4.控制鉆井液合適的黏度、切力和保持優(yōu)質(zhì)的濾餅質(zhì)量，并配合及時(shí)短起拉劃等工程措施能夠有效預(yù)防阻卡問題的發(fā)生。