順北工區5號斷裂帶志留系鉆井液應對方案

李廣 馬榮輝(中石化華北石油工程有限公司西部分公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

順托果勒北區塊位于塔里木盆地沙漠區域，是近年來順北區塊的施工的重點區塊，目前該區塊鉆井施工主要集中在1號及5號斷裂帶，該地區志留系可能同時發育裂縫與水層，鉆井液施工將同時面臨井漏及鹽水浸等復雜問題，施工鉆井液密度窗口較窄；另外柯坪塔格組地層泥巖揭開初期易失穩，井下卡鉆風險較大，部分井因地層斷裂，存在破碎地層，進一步增大卡鉆風險，整體而言，志留系是5號斷裂帶施工的重點及難點。

1 志留系地層施工難度分析

志留系塔塔埃爾塔格組地層以泥巖、砂巖及粉砂巖互層為主，地層夾層多，均質性不強，對鉆井液封堵及防塌能力要求較高。從本區塊已鉆井資料來看，該地層發生井漏和鹽水浸的風險較高，5號斷裂帶已由多口井本地層出現過不同程度的漏失，同時該地層發育鹽水，且對鉆井液密度較為敏感，密度過高則容易漏失，密度過低則不足以壓制住地層水，鉆井液施工密度窗口極窄。

志留系柯坪塔格組地層以泥巖、砂巖為主，地層可鉆性差，井壁失穩問題較為突出，本斷裂帶先后有三口井在柯坪塔格組發生卡鉆故障、斷鉆具故障。

侵入體風險，5號斷裂帶已鉆井中，在志留系上部巴楚及下部桑塔木組都發現侵入體，目前尚無手段可準確預測火成巖侵入體深度。

2 鉆井液施工難點

志留系塔塔埃爾塔格組地層漏失及鹽水浸的問題，要求施工鉆井液體系具有良好的隨鉆堵漏防漏及一定的抗鹽能力。

柯坪塔格組地層易破碎，井壁失穩問題嚴重，對鉆井液體系的封堵防塌護壁能力提出了更高的要求；另外針對嚴重漏失問題，井場需儲備足夠的防漏堵漏材料。

侵入體需要泥漿具有較強的防塌能力，控制失水及高溫高壓失水且需要提高鉆井液密度，以避免火成巖井段坍塌掉塊，增大井漏風險。

3 鉆井液應對思路

提前處理循環鉆井液性能，鉆進至志留系前，盡快調節井漿主要性能至所需范圍。

針對塔塔埃爾塔格組地層發育大段泥巖及粉砂質泥巖，巖性膠結程度不高，可鉆性相對較好，地層水敏性較強，鉆井液抑制性不強的情況下易出現巖屑石化分散導致的固相污染問題，因此該段地層鉆進期間，需通過維持井漿中5%的KCl 和0.5%的聚胺等抑制劑強化井漿的包被抑制性，降低地層巖屑的水敏性，從而保持鉆井液體系的流變穩定性和良好的失水造壁能力。

針對塔塔埃爾塔格組可能發育的微裂縫漏失性地層，提前做好鉆井液體系的隨鉆防漏堵漏工作， 堅決執行“防漏為主，防堵結合”的技術思路，進入志留系地層前，一次性向井漿中補充3%～5%的隨鉆堵漏材料，以SMPB-1、SMGF、納米乳液及QS-2等細顆粒材料為主，提高體系的隨鉆暫堵能力。

精準控制鉆井液體系的流變穩定性和走鉆井液密度窗口低限：在滿足攜巖和井筒穩定的前提下，采用較低的粘切和鉆井液施工密度窗口低限，無疑對井下的防漏工作是有積極的意義的，因此塔塔埃爾塔格組地層鉆進期間，建議施工鉆井液密度窗口維持在1.30～1.33g/cm3，漏斗粘度保持在50～55S 之間，動切力5～7Pa，尤其是終切力不超過8Pa，通過控制鉆井液較低的結構力來減弱工程操作對井筒液柱壓力的影響，進而提高鉆井液體系的隨鉆防漏及堵漏能力。

地層出水要和地層漏失情況統籌考慮，根據已鉆井情況看，該區塊志留系漏失的同時往往伴隨著地層出水，且地層出水顯示出重力置換和定容的特征，同時地層漏失對鉆井液施工密度的敏感性要高于地層出水，因此從滿足正常鉆進要求來考慮，在鉆井液密度走設計低限的前提下，通過調整體系流變性來減弱抽吸激動壓力對鉆井液柱壓力的影響，進而從防漏和抑制地層出水兩方面統籌考慮塔塔埃爾塔格組地層安全鉆進對施工鉆井液綜合性能的要求；同時可向循環井漿中補充抗鹽類處理劑如KJ-2、SMART 及PFL 等材料，適當提高鉆井液體系的抗鹽水污染能力，確保循環鉆井液體系性能優質穩定。

柯坪塔格組地層以泥巖、瀝青質砂巖為主，為關鍵施工井段，針對揭開初期出現不同程度的剝蝕掉塊及坍塌現象及為防止志留系上部裸眼薄弱地層因為提密度可能出現的漏失，在循環鉆井液提密度期間，進一步向井漿中補充屏蔽暫堵細顆粒材料，優化井漿的隨鉆封堵能力，適當提高上部地層裸眼井段的承壓能力；另一方面強化循環鉆井液對不穩定地層的化學協同防塌能力，通過溫敏變形封堵劑SHIELD-2、抗高溫鑲嵌成膜防塌劑SMNA-1以及高效封堵降濾失劑DYFT-2等瀝青質段出現過多起因井筒失穩導致的卡鉆、回填等復雜故障。

針對井深增加，地層溫度持續升高，隨著井深的逐漸增加，地層溫度持續升高，對鉆井液體系的高溫穩定性提出了更高的要求，因此該井段鉆進期間，現場循環鉆井液技術重點主要從以下兩方面開展：

(1)井筒強化：主要體現在物理支撐和化學協同防塌兩方面，根據已實鉆井資料，揭開柯坪塔格組地層前，建議施工鉆井液密度窗口逐漸上調至1.33～1.35g/cm3，給予井壁足夠的物理支撐力，以保證井封堵防塌劑，輔以QS-2、SMGF-1等剛性封堵粒子，改善泥餅質量，提高井漿的失水造壁和封堵防塌能力；同時嚴格控制井漿各主要性能指標，API 中壓濾失量控制在4mL以內，HTHP 高溫高壓濾失量不大于10mL。

(2)高溫穩定性：隨著井深的不斷增加，地層溫度逐漸上升，對循環鉆井液的高溫穩定性提出了新的要求，重點是確保在高溫環境下(130～150℃)循環鉆井液仍具有良好高效的攜巖能力和持續穩定的流變穩定性，主要是通過持續補充抗高溫磺化類處理劑如SMP、SPNH、SMC 以及PFL、KJ-2等抗高溫聚合物處理劑，確保在柯坪塔格組地層鉆進期間，井漿漏斗粘度維持在55S 左右，動切力保持在6～8Pa，終切力控制在8Pa 以內，同時具有堅韌、致密的泥餅和優良的失水造壁能力；

針對火成巖侵入體。進入上部巴楚組前，及時按20～30kg/m3的濃度補充優質瀝青類防塌劑，增強鉆井液防塌能力，可打入稠漿段塞(漏斗黏度100～150s)攜帶井底巖屑。為強化洗井效果，也可使用纖維類材料配制段塞洗井。

4 現場運用成果

在順北工區5號斷裂帶順北X 井的三開施工中，井下復雜不斷，先后發生11次井漏，井漏復雜耗用鉆井周期達47.13天，嚴重影響施工進度，嚴格控制密度在1.35g/cm3，維護好泥漿性能，強化性能關鍵數據，在三開后期施工中，按照此志留系鉆井液技術思路，順利完成了三開施工任務，同時較臨井施工周期也大幅縮短。

5 結語

志留系是順北5號斷裂帶施工難點之一，其關鍵是井漏與防塌同時進行，因此施工前，應多收集鄰井資料，對比分析，確定合適鉆井液密度范圍。

不同的漏失程度，宜采用不同的堵漏方式，志留系鉆進期間，推薦全井筒使用堵漏漿鉆進，若在塔塔埃爾塔格組鉆遇多個漏層，則以承壓堵漏為主要技術手段，進行憋擠作業，進行堵漏的同時也可提高地層承壓能力。

由于5號斷裂帶裂縫發育，漏失量可能瞬間非常大，甚至失返，因此，必須加強坐崗，密切注意鉆井液返出情況。

鉆遇侵入體，除鉆井液方面提高防塌能力，控制失水外，工程方面應及時采取措施，如每鉆進4～5m 循環，使用稠漿攜帶井底巖屑或者使用螺旋鉆鋌或者欠尺寸扶正器施工等措施，保證井下安全。