高攜帶封堵鉆井液技術在草20區塊的應用

楊育升 成建強（中石化勝利石油工程有限公司井下作業公司，山東 東營257077）

1 草20區塊水平井特征

水平井鉆井直接增加了石油鉆井施工作業的難度，綜合考慮水平井的鉆探效果，合理化地選擇最佳技術措施，即可確保井眼軌跡與水平井的標準相適應，進一步優化薄差油層的開發質量與效果。

草20 區塊2018 年底布井6 口，區塊草20-平203 井地層分段巖性：0～190m平原組，砂質粘土；190～600m明化鎮組，砂巖居多；600～904m 明化鎮組-館陶組，大段泥巖多；904～998m館陶組，黑色玄武巖；998～1009m 館陶組，含粒砂、泥巖；1009～1268m 館陶組，油層-細砂巖。

該塊館陶組底礫巖為近源快速堆積的粗碎屑沉積體。館1砂體以砂質礫巖為主，礫石含量70%～85%，粒徑＜5mm 的碎屑作為粒間充填物，館陶組油藏上覆玄武巖地層，館1 段與玄武巖間有1段垂深4m左右的泥巖，玄武巖底界井斜設計均達到80度，因此揭開館1段后，大塊砂質礫巖顆粒暴露，由于井斜接近水平，在玄武巖及下部泥巖段形成礫巖巖屑床，造成起鉆遇卡，下鉆遇阻的情況，倒滑眼過程中易發生憋泵，造成鉆井液失返，井內情況進一步復雜化。

2 草20區塊水平井施工難點

2.1 常規鉆井液的不足

（1）以往在該區塊施工的鉆井液體系為強分散體系，無論多枝化酚醛樹脂還是各種降黏劑都是強分散處理劑，雖然保證了濾失量的降低，及泥餅質量，但是存在的的不足就是在近井壁附近黏土水化膨脹歷害，進而縮徑，并且下部地層的砂巖上返時，易黏附于井壁，不易脫落，在起鉆過程中易堆積到小井徑處造成卡鉆的幾率增大。

（2）防塌能力不足，在草20區塊下部玄武巖段，玄武巖、凝灰質砂巖，礫巖以石英為主，質地堅硬，不易水化膨分散可鉆性差，基本無黏土膠結，屬于山前構造地應力區，井壁極不穩定，常規鉆井的防塌能力不足以起到防塌能力。

（3）鉆井液設計黏度切力低，無法滿足攜帶大塊礫石和中細礫石的能力，由于鉆井液黏切低，起鉆時大量大塊礫石堆積在玄武巖及以上井段，且由于該井段井眼相對較小，造成循環不暢，同時與下部漏失層形成相對穩定泵壓，造成未憋泵假象，此時大量礫石下滑將鉆具卡死；憋泵泄壓后，導致鉆頭水眼堵死，無法建立循環。

（4）常鉆井液技術封堵能力弱，防漏堵漏能力差，該區塊油層-細砂巖易漏失，施工中導致鉆井液漏失產生井壁失穩而發生坍塌，從而使得井下更加復雜。

2.2 施工難點

根據以往草20 區塊鉆井施工過程，在草20 區塊水平井施工時有以下難點：

（1）上部地層段泥巖水化膨脹引起井眼出現縮徑，從而導致起下鉆出現遇阻、遇卡現象，同時由于后期水平段使用高黏切高膨潤土含量鉆井液，會導致上部井眼會由于鉆屑的黏附引起糊井壁。

（2）草20區塊地層復雜，館陶組含有多套礫石層，礫石層之間膠結物少，鉆進期間極易發生垮塌，形成大肚子井眼，脫落的礫石在大井眼、小井眼處堆積形成砂橋，礫石堅硬不易被破碎，造成起下鉆及接單根困難，

（3）玄武巖之后有垂深10m左右的純泥巖，地層水敏性強，易吸水膨脹，造成井下易坍塌、掉塊及形成大肚子等井下復雜情況，儲集層之上為玄武巖地層，該巖性堅硬、鉆出井眼規且擴大率低，上部礫石發生脫落堆積于此極易發生硬卡。

（4）油層段鉆時太快，鉆屑特別是大顆粒礫石不能及時被攜帶出，從而導致接單根后開泵異常，甚至憋泵卡鉆。

（5）油層段巖性松散易漏失，井眼垮塌，造成井壁失穩從而發生井下復雜。

3 草20區塊水平井鉆井液施工技術對策

（1）上部地層施工中，優選強抑制鉆井液體系，抑制黏土水化膨脹，防止上部泥巖段縮徑。我們選擇的體系為強抑制鉆井液體系：用多種高價陽離子抑制黏土的水化膨脹，二開小循環井段應用胺基聚醇和鉆井液用有機強抑制劑配合使用，利用高價陽離子的強抑制作用，抑制地層造漿。

（2）在具有強抑制的基礎上，加入無水聚合醇、陽離子乳化瀝青，提高鉆井液的防塌能力；同時選用為磺酸鹽共聚物DSP-2 降濾失劑，能夠有效提高鉆井液的液相黏度，降低濾失量，改善泥餅質量，抑制黏土分散；使用抗溫抗鹽的鉆井液降失水劑KFT，對于鞏固井壁，防塌、防卡具有重要作用。

（3）提高鉆井液的黏切及動塑比，提高對大塊礫石的攜帶懸浮能力。施工中加入HV-CMC 及聚陰離子纖維素PACHV，配制的鉆井液流體具有高的黏度；因XC 生物聚合物具有獨特的結構，它的水溶膠具有很強的剪切稀釋特性，XC鉆井液的屈服值、動塑比高是目前鉆井液中最好的一種增黏劑和流型改進劑，因此加入生物聚合物XC提高鉆井液切力及動塑比。

（4）提高鉆井液的封堵能力。使用生物聚合物XC 配合高膨潤土含量的膨潤土漿配制成高黏切防塌鉆井液體系，同時加入不同粒度的承壓堵漏劑、隨鉆堵漏劑、單向壓力暫堵劑，利用多級配封堵提高鉆井液的防漏堵漏封堵能力。

（5）采用合理的工程措施，提高鉆井液排量，控制鉆進速度，及時進行短起下，根據井下情況及時更換通井鉆具組合。

4 草20區塊水平井現場應用

4.1 草20-平204井現場應用效果對比

2019 年2 月26 日定向鉆進至井深1275m，循環劃眼時憋泵，停泵后鉆具遇卡，通過倒劃眼起甩單根，起至第33根鉆桿時發生卡鉆，活動解卡及下擊器震擊解卡無效，采用爆炸切割，切割點為735m，后注水泥填眼，重新定向側鉆至1304m 完鉆。卡鉆時鉆井液性能：密度1.15g/cm3，黏度83S，失水3.4ml，泥餅0.5mm，塑性黏度12mPa·s，靜切力8～14Pa，動切力8Pa，含砂量0.4%，固相含量8%，pH值9。

造成卡鉆的直接原因為起鉆過程中，鉆井液返出量持續減少，且倒滑眼起鉆過程中未充分循環攜帶巖屑，造成礫石顆粒隨著管柱向上運移，積累的越來越多，直至環空完全被礫石填滿，發生卡鉆；另一直接原因為鉆井液性能黏切不夠高，動塑比低，不能滿足懸浮攜帶大顆粒礫石巖屑的需要，整個水平段全部在礫石層中，且礫石顆粒粒徑大，無法通過鉆井液完全攜帶出井內，從而產生卡鉆。為此，應用強抑制鉆井液技術及高黏切鉆井液順利完井，在工程上采用控制進尺鉆進，鉆進30～50m進行短程起下鉆，清理巖屑床，保證井壁順暢，進入玄武巖內采用雙泵大排量循環進一步帶出井內礫石顆粒，通過一系列措施保證該井的順利完成。

4.2 現場應用對比

2018年11月5日到2019年6月17日在草20區塊先后施工6口井，應用高攜帶抑制鉆井液體系的草20-平207井、草20-平201 井、草20-平208 井的施工周期，明顯比使用常規鉆井液體系的草20-平203 井、草20-平202 井、草20-平204 井施工周期短。

5 結語

（1）草20 區塊上部易水化造漿地層采用強抑制鉆井液技術，解決了泥巖水化膨脹引起的起下鉆阻卡難題。

（2）斜井段利用無水聚合醇和陽離子乳化瀝青等配制成的強抑制防塌潤滑鉆井液技術，具有良好的防塌作用，鉆井液黏度控制在60～80，失水小于5mL，同時動塑比在0.5 以上，保證鉆井液有適當高的黏度和高的切力及動塑性，保證了井壁穩定。

（3）水平段采用高攜帶鉆井液技術，鉆井液具有高的黏度和切力，動塑比在0.6～1，能夠帶出大顆粒的礫石，解決了水平段攜帶大粒徑礫石的難題，很好地滿足了井下要求。

（4）油層段采用高攜帶復合封堵鉆井液技術，利用不同粒徑的單向壓力暫堵劑、承壓堵漏劑、隨鉆堵漏劑及膨潤土漿，形成多級配封堵效果，提高了泥餅的封堵性，防止了漏失，保護了儲層。

（5）采用合理的工程措施：通過提高鉆井液排量、控制鉆進速度、進入水平段每鉆進30～50m 進行短起下鉆，及時清理巖屑床，并根據井下情況更換通井鉆具組合，保證了鉆井施工的順利進行。鉆具組合上使用MWD代替常規水平井的FEWD找層，降低風險性。

（6）通過采用一系列的鉆井液技術和工程措施，滿足了草20 區塊水平井的要求，縮短了鉆井周期，為以后該區塊的鉆井工作提供了良好的技術支撐。