小井眼超深井鉆井液技術解析

李守峰 　張建明 　李娜

摘 要 近幾年，隨著鉆井技術的不斷提高，國內最深井記錄不斷刷新。順北油氣田是世界上埋藏最深的油氣田之一。隨著井深的增加，地層溫度不斷升高，順北區塊井底溫度普遍在150℃-170℃之間。高溫容易使鉆井液出現處理劑降解、高溫固化、流動性失控、沉降穩定性變差等現象，造成井下各種復雜情況。通過順北11井新型鉆井液技術的應用，成功解決了高溫和超深井定向潤滑問題。解析φ120.65mm井眼側鉆施工鉆井液應采取的技術措施和性能維護要求，現場鉆井施工順利，表明該套體鉆井液體系具有很強的抗溫和潤滑性能，鉆井液性能參數良好，為將來在此區域鉆探提供了參考依據，助力順北油氣田順利開發。

關鍵詞 超深井 小井眼 鉆井液技術

中圖分類號：TE24 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）11-0019-03

1 順北11井技術難點

1.破碎帶：地質設計提示，在鷹山組8800.37-8820（斜）/8440-8440.68（垂）鉆遇串珠為縫洞型儲層，鷹山組9030-9070m（斜）/8447.93-8449m（垂）裂縫可能較發育，鉆進中可能出現放空漏失。

2.攜巖帶砂：小井眼環空間隙小，巖屑攜帶困難，易形成巖屑床。同時，環空間隙小，循環壓耗高，鉆井液流變性能既要滿足攜巖帶砂，又不能大幅增加環空壓耗。

3.潤滑防卡：隨著井斜的增大，鉆具貼附井壁，摩阻增大，對鉆井液潤滑性能要求高。

4.抗溫性能：側鉆點位9093.00（斜）/8450（垂）溫度163℃，對鉆井液抗溫能力要求高。

2 地質構造概況

順北11X井是在塔里木盆地順北油田11號斷裂帶的一口預探井，井型為斜井，側鉆設計井深9090.04m（斜）/8450m（垂）。一間房地層巖性以黃灰色泥晶灰巖、（含）砂屑泥晶灰巖為主，鷹山組地層巖性以黃灰色泥晶灰巖、灰色含云質灰巖為主，強化井控安全和油氣層保護（如表1所示）。井身結構表（如表2所示）。

3 技術思路

1.鉆井液密度：根據該井前期鉆探情況，本井使用1.28g/cm3的鉆井液開鉆，密度保持均勻，進出口密度差不超過0.02。

2.抑制防塌性能：通過加入基液、KCl等增加鉆井液礦化度、降低濾液水活度，實現多元協同抑制防塌[1]，同時引入聚合鋁鹽強化鉆井液化學固壁性能，提高鉆井液穩定破碎帶井壁的能力。

3.封堵防塌性能：通過強化隨鉆封堵技術，在鉆井液中加入超細鈣、瀝青類處理劑等封堵材料逐級封堵，控制濾失量，提高地層承壓能力，降低壓力傳遞效應，實現封堵防塌、防漏及儲層保護。

4.確保排量達到15L/s前提下，控制鉆井液粘度為50s左右，并具有適當的切力和良好的剪切稀釋性能，確保鉆井液具有良好的攜巖能力;每鉆進50～100m進行短起下破壞巖屑床，根據實鉆情況，通過泵入稠漿清掃井眼，降低掉塊卡鉆的機率。

5.加大基液含量保證在15-20%，具有良好的潤滑性能[2]，同時根據井下情況，復配潤滑劑，提高鉆井液的潤滑防卡性能。

6.通過加入磺酸鹽共聚物、腈硅聚合物復配生物合成樹脂、SMP、SMC來提高鉆井液的抗溫性，降低鉆井液高溫高壓失水，改善濾餅質量。

4 配方及小型試驗

鉆井液配方：3-5%膨潤土漿+0.5-2%反相乳液超支化聚合物+0.5-2%中分子磺酸鹽聚合物降濾失劑+0.5-2%KJ-3+0.5-1%LV-PAC+10-20%基液+4-6%磺化酚醛樹脂+4- 6%磺化褐煤+4-6%瀝青類封堵劑+1-2%聚合鋁+4-6%封堵劑+5-10%KCl+加重劑。

在鉆順北區塊井溫高，尤其是目的層，鉆井液容易起泡而影響定向，有的甚至影響鉆井液密度。為解決鉆井液起泡，室內試驗配方：1.井漿+高攪10min;2.井漿+0.2%生物潤滑劑+高攪10min小型實驗性能：（1）密度：1.26g/cm3;（2） 密度：1.28g/cm3（如表3所示）。

評價不同聚合物對井漿抗溫性、降濾失性能、流變性的影響。從實驗結果可知，近油基鉆井液中分別加入三種聚合物均可提高井漿的抗溫性，高溫老化后高溫高壓濾失有所改善，流變性能變化較小，其中超支化聚合物具有較好的提切性能，需在更高溫度下進一步驗證聚合物的影響性能（如表4所示）。

5 現場維護要點

1.本井全配新漿、配漿、替漿。仔細檢查配漿罐及配漿管線完好無刺漏;配制預水化膨潤土漿，將預水化膨潤土漿護膠;將近油基體系中的聚合物、磺化處理劑配置成膠液，充分水化溶解后，與膨潤土漿進行充分攪拌混合，然后逐步將聚合鋁、基液、燒堿等加入其中，并加重至設計密度，混合均勻后完成近油基鉆井液配制。鉆井液性能：密度1.28g/cm3，粘度54s，塑性粘度34mpa.s，動切力5.5Pa，初切/終切2/4.5Pa，中壓失水3.0ml，高溫高壓失水9.8ml（165℃），坂含40kg/m3，固含16%，含沙0.1%，Kf 0.06。

2.鉆進過程中，采用反相乳液超支化聚合物、中分子磺酸鹽聚合物降濾失劑MMT、抗高溫磺化處理劑等配制膠液，細水長流補充鉆井液消耗，基液可直接加入循環罐中[3]。根據井下情況，用PAC-LV和超細目碳酸鈣復配改善泥餅質量，提高鉆井液的潤滑防卡性能。

3.施工中應注意提高鉆井液的攜巖能力，根據返砂情況及時調整流型，防止巖屑床的形成，保證井眼暢通。隨著井斜的增大，密度根據井下實鉆情況及時調整，同時適當加大基液含量;用PAC-LV和超細目碳酸鈣復配改善泥餅質量，防止定向托壓。現場維護中應注意加足反相乳液超支化聚合物、中分子磺酸鹽聚合物降濾失劑MMT、腈硅聚合物復配生物合成樹脂、SMP、SMC來提高鉆井液的抗溫性。

4.考慮到本井目的層巖石可能比較破碎，所以需要及時補充KCl、基液、聚合鋁的消耗，確保鉆井液中KCl含量達到7%、基液含量達到20%、聚合鋁鹽的含量達到2%，并復配4%-6%磺化瀝青粉，提高鉆井液固壁防塌性能。進入易漏失井段前采用隨鉆封堵鉆井液：隨鉆封堵劑加量2%～5%超細目碳酸鈣、2%～4%瀝青類處理劑等，強化隨鉆封堵防漏。

5.磺化處理劑（SMP-3，褐煤）單項含量不低于4%、抗高溫反相乳液超支化聚合物、中分子磺酸鹽聚合物降濾失劑MMT、聚合物KJ-3總加量大于3%，提高鉆井液的抗溫穩定性，控制鉆井液失水在設計范圍內。

6.鉆進中應加足KCl、基液、聚合鋁等增加鉆井液礦化度、降低濾液水活度，實現多元協同抑制防塌，同時引入聚合鋁鹽強化鉆井液化學固壁性能，提高鉆井液穩定破碎帶井壁的能力。加入可酸溶性暫堵劑，封堵地層微裂縫。如果發生井漏，提高鉆井液防漏堵漏材料濃度，降低鉆井液密度，盡可能鉆達設計井深，增大泄油面積。

7.做好H2S的預防工作。維持PH值不低于10，穩定鉆井液性能的同時防止H2S對鉆井液造成污染。開鉆前按要求加入0.5%除硫劑對井漿進行預處理，必要時加入1%除硫劑;加除硫劑前必須做小型實驗。如果發生井漏或井控上需要壓井，對于入井的新漿或壓井的重漿，都必須按照要求加入0.5%-1%除硫劑和適量的燒堿，確保PH值不低于10，并保證具有良好的流變性、抗高溫性能和沉降穩定性能。

8.充分利用好各級固控。振動篩篩布更換240目及以上，使用好一級固控，勤檢查振動篩篩布，如有破損及時更換，保證鉆井液的清潔。鉆達設計井深，充分循環洗井，認真通井，裸眼段泵入防卡潤滑封閉漿，確保電測順利。封閉漿配方：井漿+2%SMP-3+2%褐煤+1%磺化瀝青+1%生物質潤滑劑。

6 結論

1.良好的潤滑性。潤滑性能與油基相當，本井定向過程中，無托壓現象，施工順利，起下鉆暢通無阻;接單根時上提、下放摩阻3～4t，起下鉆摩阻一般4～6t，最大時12～13t;空轉扭矩3.5～4.0KN.m，鉆進扭矩4.0～4.8KN.m。本井從8299～9025m一直在增減井斜，井斜從21°～90.65°～84.16°～ 85.11°，絕大多數井段定向鉆進，狗腿度最大24.9°/30m，無托壓現象。

2.通過強化隨鉆封堵技術，在鉆井液中加入超細鈣、瀝青類處理劑、微裂縫等封堵材料逐級封堵，控制濾失量，提高地層承壓能力，降低壓力傳遞效應，實現低密度防漏及儲層保護。

3.機械鉆速快。近油基鉆井液強抑制性亞微米粒子固相含量低，機械鉆速快，減少了鉆井周期，降低了油氣層傷害程度。復合鉆進部分鉆時平均機械鉆速3.06m/h。因為全井定向井段較多，平均機械鉆速1.78m/h。

4.鉆井液抑制性強。鉆進過程中返出巖屑完整，無掉塊產生，井徑規則，平均井徑擴大率僅為4.27%，順利完鉆后起下鉆、通井順利、三趟電測均一次成功。近油基鉆井液良好的抑制性及潤滑性能，為施工過程中發生的井下落魚事故一次打撈成功打下了良好的基礎。

參考文獻：

[1] 李林，黃文章，向林，等.高效環保型頁巖氣開發水基鉆井液體系研究[J].石油與天然氣化工，2017，46（06）：71-74.

[2] 許博，閆麗麗，王建華.國內外頁巖氣水基鉆井液技術新進展[J].應用化工，2016，45（10）：1974-1981.

[3] 王森，陳喬，劉洪，等.頁巖地層水基鉆井液研究進展[J].科學技術與工程，2013，13（16）：4597-4602，4613.