英西區塊水平井鉆井液技術研究與應用

晁玉滿

摘要：柴達木盆地英西區塊地質條件復雜，地層壓力復雜多變，溢漏同層，壓力窗口窄，同時造斜段、水平段采用φ165mm小井眼施工，存在井眼凈化困難、鉆井液固相難以控制和井壁失穩等問題。聚胺有機鹽鉆井液潤滑性能良好，具有極強的抑制性和攜巖能力，有效地解決了小井眼施工等工況下的井眼凈化、井壁失穩、高密度鉆井液潤滑性等技術難題。

關鍵詞： 聚胺有機鹽鉆井液;井壁失穩;抑制性;潤滑性

柴達木盆地英雄嶺構造帶地質條件復雜，上干柴溝組到下干柴溝組地層富含膏鹽且分布段長、層數多、單層厚度變化大。在富含鹽膏的層段進行造斜和水平鉆進，極易發生膏鹽蠕動縮徑及過度鹽溶形成“大肚子”，井壁失穩現象嚴重，同時造斜段和水平段小井眼高密度施工，井眼凈化困難，潤滑性及流變性能難以控制。針對上述難點，實驗室優化了高密度聚胺有機鹽鉆井液體系，并通過現場應用驗證和完善，形成了適用于英西水平井的聚胺有機鹽鉆井液技術，具有良好的潤滑性、抑制性和流變性，保障了10余口長水平段水平井安全順利施工。

1 英西區塊水平井鉆井液技術難點

1）英西區塊鹽膏層分布段長、層數多、單層厚度變化大;鹽間漏層致使鉆井液密度“窗口窄”，存在溢漏并存、由漏轉噴復雜，井控風險大。

2）造斜段與水平段長，存在難點：（1）高含鹽地層的井壁失穩;（2）長水平段高密度鉆井液潤滑性控制;（3）小井眼高泵壓與井眼凈化矛盾突出。

3）目的層發育高壓裂縫油氣藏，且發育斷層，鉆井液施工密度高;

2 室內試驗

2.1 鉆井液體系優化—基礎配方

在聚胺有機鹽鉆井液基礎配方上，評價不同含量的Viscol對鉆井液性能的影響，實驗結果如表1所示。

由表中數據可以看出，隨著提切劑Viscol含量的增加，API失水下降，粘切上升，當Visco1含量為1%時鉆井液體系具有較低的API失水及良好的流變性能。

2.2 潤滑性調控

在密度為2.1g/cm3條件下，評價不同含量的PGCS-1對鉆井液性能的影響，結果如表2所示。

由表中數據可以看出，PGCS-1的加量在3%組數據濾失性能能滿足現場施工需要，且高溫穩定性能好，流變性和切力能夠達到懸浮和攜帶的要求。

2.3 抑制性調整

有機鹽鉆井液體系自身具有極強的抑制性能[1]，同時通過離心法實驗優選出胺基聚醇WX在1-1.5%加量下具備良好抑制泥巖水化分散效果.

3 英西水平井鉆井液體系評價

優選鉆井液體系配方如下：水+1%Viscol+0.3%NaOH+1.0%WX+0.3%IND-30+1.5%Redu-1+3%NFA-25+3%PGCS-1+30%Weigh2+40%Weigh32%QS-2

3.1 抑制性

優化后的聚胺有機鹽鉆井液體系巖屑回收率94.70%，巖心膨脹降低率90.26%，抑制性良好，可有效降低泥頁巖的水化分散，防止劣質固相的侵入，且有利于井壁的穩定。

3.2 鉆井液性能測試試驗

取優選鉆井液，加重至2.00 g/cm3，測量常規性能和120℃熱滾16h后的性能：

優選配方密度加重至2.00 g/cm3后，體系的流變性能有所上升，濾失性能能夠保持較好的穩定性，能夠滿足英中區域高密度鉆井液施工。

4 現場應用

4.1 現場鉆井液應用

確保鉆井液體系按比例添加30%Weigh2+40%Weigh3，可將鉆井液基液密度提至1.35g/cm3，減少固相加重劑的含量，有利于流變性的控制，同時加劣質強固相控制;通過封堵性材料QS-2和NFA-25，增強鉆井液的造壁封堵作用，提高地層承壓能力;造斜段及水平段確保足量的PGCS-1，以降低泥餅摩阻系數，控制鉆井液的摩阻系數小于0.0524;

施工中，保持足夠的鉆井液上返速度，及時破壞巖屑床;地面提高固控效率，及時清除鉆井液中劣質固相;

4.2 現場應用效果

根據現場實測數據得出聚胺有機鹽體系具有很好的潤滑性，多層、長段鹽膏層施工中起下鉆無遇阻卡問題，糾斜鉆進無托壓現象，有效的滿足了巖膏層段的安全施工要求。

從表中數據可以看出，聚胺有機鹽鉆井液體系在造斜段和水平段情況下鉆井液潤滑性良好，泥餅粘滯系數≤0.0699，上提摩阻低，且流變性能良好，具有良好的攜巖性能，泵壓低于24MPa，有效地緩解了小井眼施工高泵壓與井眼凈化的矛盾。

N1-E32鹽膏層段，極易形成“大肚子”井眼，造成地層坍塌。應用聚胺有機鹽體系在獅41H2-3-506、獅41H2-1-411、獅41H2-2-413、獅41H4-2-411四口井的施工后，平均井徑擴大率分別是7.21%、7.75%、7.64%、6.69 %，均小于8%，電測數據顯示該井段井眼規則，無“大肚子“井眼。

5 結論與建議

1）該體系具有極強抑制性和防塌性能，在長段鹽膏層段鉆進中，有效地防止了泥巖水化膨脹和鹽膏層“大肚子”的形成，保證了鉆井施工的順利進行;

2）該體系具有良好的攜巖性、潤滑性和封堵能力，在造斜段及水平段施工中，無托壓現象，起下鉆暢通;

參考文獻：

[1]姚少全等.有機鹽鉆井液的研究與應用[J].石油鉆探技術，2001年10月：43-44.