新疆塔里木盆地、南緣區域窄窗口鉆井液技術分析

孫斌 安斌 侯文仁

摘要：由于窄窗口存在地層破裂壓力低，漏失壓力低且地層壓力及坍塌壓力高等特點，給鉆井施工帶來很多的難點，諸如鉆井液密度使用窗口小、井壁坍塌等問題就很突出。通過對造成窄窗口地層特點的分析，在針對窄窗口鉆井液技術提出了對策，并結合現場的應用情況的總結，對窄窗口鉆井液技術提供了一些參考。

在勘探開發鉆井施工中，窄窗口問題給施工帶來很多的難題甚至大大的影響了勘探開發的進展速度。窄窗口問題廣泛存在，例如塔里木盆地的山前構造、新疆南緣等。它造成了很多井事故頻發，復雜升級等惡性事故。針對于此，通過分析造成窄窗口的的地層特點等，在鉆井液技術提出了對策。

1.窄窗口的概念及施工的難點

1.1、窄窗口的概念

安全窄窗口是指鉆井過程中不造成噴漏塌卡等鉆井事故，能維持井壁穩定的鉆井壓力（密度）范圍。既min（P、P）<P<max（P、P），式中P：為地層孔隙壓力;P：為坍塌壓力;P：為地層破裂壓力;P：地層漏失壓力。

1.2窄窗口的施工的難點

在塔里木盆地及新疆南緣地區，窄窗口問題突出嚴重，普遍存在的難點有：1）、地層壓力高，破裂壓力低，壓力窗口窄造成井漏;2）、涌漏同層;3）、同一裸眼井段中多套壓力系統;4）、漏失層的地層壓力梯度差異大;5）、井深后循環壓耗升高。

2.窄窗口形成的地層特性分析

造成窄窗口的地層一般是如下巖性：1）、粘土巖;2）、砂礫巖（在淺層、中深井段未膠結或膠結差的未成巖的砂礫層中、高滲透砂礫巖層;中深井段、深井段經成巖作用低孔、低滲的砂礫巖層）;3）、碳酸鹽巖;4）、火成巖;5）、變質巖;6）燒變巖（煤層）。

3.窄窗口施工對鉆井液施工的影響

由于地層巖性的特點，在這樣窄窗口下，施工中給鉆井液的體系選擇，性能調整等都提出很多的問題。突出問題：1）、大井眼淺層的井漏;2）、長裸眼不同壓力系數造成的窄密度窗口;3）、深井段的漏、塌同一裸眼。

4.針對窄窗口鉆井液的鉆井液技術

4.1大井眼淺層的井漏

在塔里木盆地、新疆南緣等區域，表層第四系為未成巖、粘土巖，地層壓力系數低，滲透率值高，造成安全窗口窄的原因。在大井眼（26”或17.5”）施工中，鉆時較快，單位時間內換空巖屑濃度高，很容易造成了井漏。針對此問題，鉆井液施工中采取了隨鉆封堵和提高地層壓力，同時配合工程的控時鉆進。

鉆井液體系一般為坂土——聚合物或KCL-聚合物體系，在原有體系中，加入1%TP-2、1%LR-999（聚合物碎鉆堵漏劑）隨鉆封堵材料和0.5-1%SQD-98（細）（酸溶性堵漏劑）短纖維堵漏材料隨鉆堵漏，配以天然瀝青干粉更好的封堵提高地層承壓，使用KCL-聚合物體系時，提高坂含并加入0.5%CMC（LV或HV）。

4.2長裸眼不同壓力系數造成的窄密度窗口

在這樣的裸眼中，有著幾套地層，既有易膨脹分散的泥頁巖;也存在泥頁巖與砂礫巖互層或水層以及不整合地層交界，地層滲透率增大;地層壓力系數差別大，造成在施工中，鉆井液密度使用窗口窄。為了能增大密度使用窗口，在鉆井液施工，有針對性在低壓力井段進行井壁封堵。這樣的井段鉆井液體系一般為聚磺或KCL-聚磺，在鉆入該地層前，提前加入2-3%TP-2或LR-999、1%KGD-1（剛性堵漏劑）提高鉆井液中陽離子乳化瀝青含量在7-8%，天然瀝青干粉1%，此時鉆井液中大分子含量不低與0.2%（井底溫度不高于90度，高于90適當降低）。

4.3深井段的漏、塌同一裸眼

漏塌同一裸眼段是窄窗口最難處理的情況，在山前區塊比較明顯，由于地層形成條件復雜，地層傾角較大，地層缺失等因素，是該區塊的上部泥頁巖在鉆井施工中，表現的釋放應力更強烈，而其下部砂礫巖地層又滲透率好，地層壓力低，故此造成下漏上塌，鉆井液密度窗口極小。在對付此問題，防塌是首位。在山前，因為地層傾角的存在，坍塌壓力要大于地層壓力，所以不能以提高密度來減弱井壁坍塌，更好的改善泥餅，低密度鉆井，才能解決窄密度的問題。

在這樣的井段，大部分采取的是KCL-聚磺體系鉆井液。在體系中，充分發揮褐煤樹脂的作用，配以陽離子乳化瀝青及天然干粉瀝青，維持合理的高溫高壓失水。在現場的實踐總結了對付此問題的該體系配方：2-3坂土+0.05-0.1%大分子+3-5%SMP-3+3%SPNH+1%SF

+1%KH-N+7-8%SY-A01+潤滑劑+加重劑。在鉆遇砂礫巖或水層低壓力地層時，提前加入2-3%TP-2或LR-999、1%KGD-1，如果地層滲漏嚴重，可以提高KGD-1加量或KGD-1

KGD-2復配使用。

5.認識與建議

1）、在對付窄窗口鉆井施工問題，合理分析地層的特點是及其必要的，同時工程方面的配合，比如適當的控時鉆進、合理排量等。

2）、對于長裸眼鉆井，鉆井液的防塌是解決窄窗口的關鍵要素，如何解決好防塌，使用低密度鉆井，是需要很好研究的課題。

3）、對于鉆井液的隨鉆封堵，掌握好顆粒的配比很關鍵，同時不要忽略在堵漏中CMC有著很突出的作用。

注：

【1】楊雄文、周英槽等《國內窄窗口鉆井應用技術對策與實踐》，《石油廠礦機械》2010，8期。

【2】、【3】羅平亞2010年西南石油大學講座《關于提高地層承壓能力的幾點看法》