H1井鉆井液體系淺析

胡成峰 趙永強

摘要：H1井是吐哈盆地哈密坳陷三堡凹陷H1構造的一口探井。該井設計井深4875m，鉆探目的層為石炭系。石炭系及以下地層鉆井施工沒有任何資料參考和借鑒，經現場應用表明，凝膠成膜屏閉封堵潤滑鉆井液體系流變性能好、抑制能力強、抗溫抗污染能力強，解決了該井在井壁穩定、井眼凈化、潤滑防卡、高溫穩定性等方面的問題，保證了鉆進的順利施工。

關鍵詞：抗高溫;防塌封堵;鉆井液;流變性

1 ?H1井地質概況

該井三開地層自上而下為：三疊系郝家溝組、黃山街組、克拉瑪依組;二疊系桃東溝群、伊爾希土組和石炭系。

郝家溝組：粉砂質泥巖、灰黑色泥巖、底部為厚層礫石。黃山街組：砂質礫巖及深灰色、灰綠色泥巖互層。克拉瑪依組：灰綠色泥質粉砂巖、砂礫巖。桃東溝群：紅色、褐紅色、灰黑色泥頁巖夾粉砂巖薄層。依爾希土組：灰黑色泥巖、灰色玄武巖、安山巖及棕紅色噴發巖。奧爾吐組：灰綠色砂礫巖、砂巖夾棕色火山角礫巖、深灰色安山質玄武巖。

2鉆井液施工難點

三開段主要鉆遇三疊系黃山街組到石炭系奧爾吐組。鉆井液重點防坍塌掉塊，防漏，增強潤滑性。

鑒于本井裸眼段變長、由于井斜和方位的變化引起井眼軌跡不規則的趨勢，對鉆井液的潤滑能力提出了更高要求;中生界地層埋藏深，成巖性好但性脆，砂泥巖互層，鉆進時易發生地層應力垮塌、破碎地層垮塌、水化應力垮塌;根據鄰井電測資料，推算該區塊地溫梯度為2.71℃/100m，本井完井時井底溫度在170℃左右，存在三開鉆井液的高溫流變性與失水造壁性問題，處理劑的高溫降解、粘土的高溫固化是本井的突出問題

3鉆井液思路

鉆進過程中從徑向支撐（合理的鉆井液密度）、封堵防塌、潤滑防卡、固相控制四方面考慮。

3.1徑向支撐

維持井壁穩定的關鍵是鉆井液形成的液柱壓力能夠有效平衡地層坍塌應力，而不能僅僅依靠物化封堵方式不能達到穩定井壁的效果。

3.2封堵防塌

采用多種防塌機理及其多種防塌劑協同作用保持井壁穩定，增加防塌效果。

煤層無孔隙，只存在微裂縫，因此煤層防塌以封堵為主：使用瀝青類封堵劑、1-2%非滲透處理劑、2%左右的超細碳酸鈣，同時協同瀝青類防塌劑，封堵地層孔隙，提高防塌效果。

鉆進過程中，每鉆遇新的煤層，起鉆前配制適量的強封堵鉆井液封閉煤層段，進一步強化煤層段的泥餅強度，以免因起鉆抽吸作用引起煤層段失穩，配合聚合醇類防塌劑、有機胺防塌抑制劑進行防塌處理。

3.3潤滑防卡

①實施有效的泥餅控制技術，加入超細碳酸鈣合理調控固相顆粒級配，加入樹脂類和瀝青類處理劑，以形成薄、致密而光滑的泥餅;②鉆進過程中，在井漿中保持潤滑劑的濃度在2-3%，保持鉆井液具有良好潤滑能力;③配合使用聚合醇防塌劑，多元醇具有一定極性，能在鉆具表面和井壁巖石上產生有效吸附，形成非常穩定的具有一定強度的潤滑膜，該膜具有較低的摩擦系數和較強的抗剪切能力，可大幅度降低鉆具與井壁之間的摩擦，從而降低鉆具旋轉扭矩和起下鉆阻力。

3.4固相控制

采用四級固控設備，振動篩布使用在120-140目，除砂除泥器使用率保證在60-80%，離心機根據情況使用，以便能及時清除鉆井液中的劣質固相。

4現場應用

4.1處理掉塊和防塌

該井三開后，空氣鉆轉化為泥漿鉆進后，3300米到3600米掉塊嚴重，振動篩最多時掉塊占砂樣70%，下鉆不到底，有時還劃眼，蹩鉆、蹩停頂驅，影響到鉆井施工的正常進行。

針對以上情況，對巖性進行分析，和現場監督、甲方結合，對鉆井液的熒光級別和密度適當放開，采取鉆井液設計的上限1.30，同時現場重點加強鉆井液的抑制，封堵防塌能力，使井壁趨于穩定。

4.2鉆井液的潤滑，清理井眼，懸浮攜帶

在井深2698m-3314m，井斜從0.9度，最大增至7.24度，經甲方決定，下垂鉆糾斜。井斜從7.24度下降至0.4度，4155m上漲至8.4度;4387m下降至3.5度，4648m上漲至12.2度，4706m下降至8.9度，4725m上漲至10.4度，由于井身軌跡不規則，起下鉆磨阻大，鉆進扭矩大。現場施工中液體潤滑劑含量保持10%以上，同時配合固體潤滑劑，保持鉆井液具有良好的潤滑能力，通過短起下拉通井壁，把固體潤滑劑擠壓在井壁上，降低鉆具在井里的摩阻，采取以上措施后，起下鉆過程中非常順利，無遇阻卡現象，使用螺桿等復雜鉆具結構，但是摩阻能降至35t，無蹩鉆現象發生，保證了施工的順利進行。

4.3地層水污染和CO2侵入

因為地層水含鹽量，礦化度高，還含有一定濃度的CO2氣體，選取好適合的消泡劑，直接加進泥漿中一步到位，消除氣泡，同時通過膠液置換，消除污染。

4.4井漏堵漏

該井鉆進至4426m發生井漏，全井共計發生鉆井液漏失6次，全井累計漏失鉆井液234.17m3。

針對石炭系裂縫性漏失原因，現場采取多種堵漏劑的混合搭配的方式，按照粗中細的不同比例搭配，配制高濃度的堵漏泥漿封入地層，形成搭橋、橋塞、膨脹、滲透等方式封堵地層，堵漏施工過程中成功率高。累計進行三次堵漏施工，每次都是一次性成功，可以恢復到正常鉆進，即使再次漏失，也是因為打開了新的裂縫地層所致。

5.認識

該井為一口預探井，鉆井施工周期長，施工中遇到了井漏、井壁坍塌掉塊、地層水污染和CO2侵入等復雜問題。在鉆井液使用中，后期使用的凝膠成膜屏閉封堵潤滑鉆井液，達到油基泥漿的全部優良性能，使后期繁雜完井作業順利進行，為該區塊以后開發提供了優選鉆井液體系。

參考文獻：

[1] 鄢捷年.鉆井液工藝學[M].東營：中國石油大學出版社，2006，12

[2] 陳在君.煤層垮塌機理分析及鉆井液防塌探討[J].鉆井液與完井液，2007，24.

[3] 趙金洲.張桂林.鉆井工程技術手冊.北京：中國石化出版社，2010.12

（作者單位：中石化勝利石油工程有限公司渤海鉆井總公司）