JFS鉆井液體系在合平1井定向段的應(yīng)用

楊祿明，王鳳春

（中石化西南石油工程有限公司湖南鉆井分公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

1 地質(zhì)情況簡(jiǎn)介

合平1井四開(kāi)井段為合川—潼南地區(qū)燈影組發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘沉積，燈四上亞段頂儲(chǔ)層厚20～40m，儲(chǔ)層巖石類型主要為紋層狀云巖、砂屑云巖、凝塊石云巖，儲(chǔ)集空間主要為溶孔、溶洞，存在類似“螞蟻帶”裂縫發(fā)育、地層破碎、掉塊嚴(yán)重等特性（見(jiàn)圖1）。通過(guò)地震資料分析，應(yīng)用likelihood檢測(cè)到該地層裂縫發(fā)育，且不可避免地需要穿過(guò)，因此造成鉆井施工難度大。

圖1 巖芯圖片

2 鉆井液施工難點(diǎn)

2.1 地層垮塌嚴(yán)重

區(qū)域內(nèi)燈影組含“螞蟻”構(gòu)造帶地層不穩(wěn)定，易發(fā)生垮塌。臨井合深3井四開(kāi)燈影組均鉆遇了“螞蟻”構(gòu)造帶。高石118井、高石001-X16井也因鉆遇破碎帶導(dǎo)致填井側(cè)鉆。

2.2 鉆井液抗溫性要求高

四開(kāi)燈影組預(yù)測(cè)靜止溫度158℃，循環(huán)溫度148℃。為保證鉆井液性能的穩(wěn)定，需要使用具有抗高溫的鉆井液材料，確保鉆井液的抗溫性。

2.3 地層破碎，鉆井液護(hù)壁能力要求高

從likelihood檢測(cè)到該地層裂縫發(fā)育，且無(wú)法避開(kāi)破碎帶，鉆進(jìn)過(guò)程中極易發(fā)生掉塊憋卡情況，不穩(wěn)定地層浸泡時(shí)間長(zhǎng)后易發(fā)生周期性垮塌，因此要求鉆井液具有良好的即時(shí)護(hù)壁能力和封堵能力。

2.4 井漏

高石梯區(qū)塊震旦系已完鉆斜井、水平井實(shí)鉆情況主要表現(xiàn)為燈影組井漏，高石2、高石11、高石18井進(jìn)入燈四后都出現(xiàn)井漏。必須做好漏失監(jiān)測(cè)及防漏應(yīng)急準(zhǔn)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)井下異常并及時(shí)處理。

3 鉆井液施工處理對(duì)策

3.1 提高鉆井液潤(rùn)滑性

控制好坂土含量和合適的流變性，提高鉆井液潤(rùn)滑性，降低鉆進(jìn)過(guò)程中的摩阻和扭矩。

3.2 提高鉆井液高溫穩(wěn)定性

由于井底溫度達(dá)到了150℃以上，低密度鉆井液高溫穩(wěn)定性尤為重要。因此在鉆井液調(diào)整中加足具有高溫穩(wěn)定性的材料，確保鉆井液具有良好的抗溫能力，保證鉆井液在高溫下性能穩(wěn)定。

3.3 強(qiáng)化鉆井液封堵

針對(duì)地層裂縫發(fā)育，地層膠結(jié)不穩(wěn)等情況，維持鉆井液的強(qiáng)封堵性能，增強(qiáng)泥餅封堵膠結(jié)能力非常重要，只有加強(qiáng)了封堵，再配合適當(dāng)密度的力學(xué)支撐方能保證井壁穩(wěn)定，防止垮塌。

3.4 做好防漏堵漏工作

一是儲(chǔ)備足夠堵漏材料，以備需要時(shí)能及時(shí)實(shí)施堵漏作業(yè)；二是配合精細(xì)控壓作業(yè)治漏；三是實(shí)現(xiàn)隨鉆快速堵漏和橋架專項(xiàng)堵漏，同時(shí)采用納微米封堵劑封堵不同尺寸微細(xì)縫孔，化學(xué)成膜吸附到破碎性地層帶電端，抑制去水化，阻止其溶脹、脫落、垮塌，實(shí)現(xiàn)防漏堵漏。

4 JFS即時(shí)封堵型鉆井液體系的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

4.1 鉆井液配方的確定

基漿的確定：考慮到前期使用鉀基聚磺鉆井液體系，采用原井漿轉(zhuǎn)化，JFS體系基漿配方為：原井漿60%+濃度為10%的坂土漿40%，適當(dāng)提高基漿的坂土含量，控制坂土含量在35～40g/L。

為確保原井漿成功轉(zhuǎn)化為JFS體系，首先通過(guò)小型試驗(yàn)確定其配方，選擇三種不同配方進(jìn)行性能對(duì)比，其結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 鉆井液轉(zhuǎn)化配方

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)情況，配方1其性能較配方2和配方3稍差，配方2和配方3性能基本相同，綜合考慮，本井鉆井液轉(zhuǎn)化優(yōu)選配方2。

最終確定配方為：60%原井漿+40%基漿（10%坂土）+0.6%PAC-LV+3%HTLM+4%YH150+3%超細(xì)鈣+2%RSTF+2%JNJS-220+2%SMP-2+2%HFD+2%納米乳液+2%soltex+2%柴油+0.3%SP-80+0.2%NaOH，加重至1.40g/cm3。

4.2 JFS體系實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

4.2.1 滾動(dòng)恒溫評(píng)價(jià)

取樣JFS體系鉆井液在150℃的滾子加熱爐內(nèi)恒溫滾動(dòng)48h后，檢測(cè)鉆井液性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 JFS體系鉆井液老化前后性能對(duì)比

從表2可以看出，在高溫條件下，鉆井液性能穩(wěn)定，具有較好的高溫高穩(wěn)定性和潤(rùn)滑性。

4.2.2 抗污染能力評(píng)價(jià)

在JFS體系鉆井液加入5%水泥，150℃恒溫滾動(dòng)16h后，檢測(cè)其性能變化，結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3中看出加入水泥后鉆井液性能穩(wěn)定，該體系抗水泥污染能力較強(qiáng)。

4.2.3 高溫砂床實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

為確定其封堵性，針對(duì)JFS體系和原井漿進(jìn)行了高溫高壓封堵性對(duì)比，其實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4中看出原井漿4MPa出濾液，JFS體系5MPa才出濾液，說(shuō)明封堵性得到了加強(qiáng)，較原井漿有更好的封堵能力。

4.2.4 FANN滲透封堵測(cè)試儀實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

通過(guò)FANN滲透堵漏測(cè)試儀進(jìn)行封堵性測(cè)試（測(cè)試用巖芯板的滲透率為100mD），在150℃、30MPa條件下，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，濾失量為0mL，JPS鉆井液具有良好的封堵性能（見(jiàn)圖2）。

表3 JFS體系加入水泥前后鉆井液性能對(duì)比

表4 JFS體系與原井漿封堵性結(jié)果對(duì)照表

圖2 封堵性測(cè)試結(jié)果

5 合平1井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

5.1 鉆井液性能分析

JFS體系在施工過(guò)程中鉆井液性能變化見(jiàn)圖3。

從圖3中看出，原井漿轉(zhuǎn)換為JFS體系后鉆井液性能有較大的改善，在API失水基本維持不變的情況下，高溫高壓失水降低明顯，說(shuō)明鉆井液的抗溫能力得到有效提高，鉆井液維持了很好的抗溫性能。動(dòng)塑比嚴(yán)格控制在0.35以上，保證鉆井液處于平層狀態(tài)，有效減少了對(duì)井壁的沖刷，同時(shí)在整個(gè)施工過(guò)程中鉆井液性能穩(wěn)定。

圖3 鉆井液性能變化

5.2 攜砂能力分析

在整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程中返砂能力較強(qiáng)，砂樣清晰。實(shí)鉆過(guò)程中摩阻低，鉆速隨鉆壓的變化明顯，井底無(wú)脫壓現(xiàn)象，基本無(wú)砂床產(chǎn)生。

5.3 鉆井液抗溫能力分析

從圖3鉆井液性能看出，鉆井液性能穩(wěn)定，高溫高壓失水得到有效控制，鉆井液體系具有良好的抗溫性。

5.4 鉆井液流變性分析

為確保井壁穩(wěn)定，控制鉆井液的動(dòng)塑比在0.35以上（見(jiàn)圖4），鉆井液處于平流狀態(tài)，減少對(duì)井壁的沖刷，有效保證了井壁的穩(wěn)定。

圖4 動(dòng)塑比

6 JFS鉆井液體系效果評(píng)價(jià)

（1）具有良好的抗溫能力，鉆井液性能穩(wěn)定，中壓失水在3mL以內(nèi)，高溫高壓失水在6mL以內(nèi)。

（2）較好的鉆井液流變性，處于平流層狀態(tài)，減少對(duì)井壁的沖刷，有效保護(hù)了井壁。

（3）具有良好的攜砂能力，井底干凈，沒(méi)有形成巖屑床，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)快鉆進(jìn)。

（4）具有良好的封堵效果，在化學(xué)封堵和物理支撐雙重作用下，有效支撐了井壁，保證了井下安全。

（5）具有良好的潤(rùn)滑性，有效降低了摩阻，鉆進(jìn)過(guò)程中扭矩平穩(wěn)，無(wú)脫壓現(xiàn)象。

（6）JFS即時(shí)封堵型鉆井液體系通過(guò)在合平1井四開(kāi)井段的應(yīng)用，該體系滿足了井下要求，取得了良好效果，有效保證了井下安全，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)快鉆進(jìn)。