低固相氯化鉀鹽水鉆井液在PFP190井的應用

趙凌云

(大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶163413)

PFP190井作為一口致密油水平井，三開直井段長186m，造斜段長416m，水平段長1350m，使用低固相氯化鉀鹽水鉆井液體系施工。本井三開鉆進周期僅為11.04d，平均機械鉆速16.98m/h，其中直井段達到37.20m/h，造斜段達到13.87m/h，水平段達到16.88m/h，鉆速快且未出現任何井下復雜事故，創造了目前大慶致密油水平井三開造斜段最高日進尺202.26m、水平段最高日進尺300.15m、三開一趟鉆最長進尺1047.32m等多項記錄。在三開施工過程中，通過優化鉆井液配方和現場施工工藝技術，保證了鉆井液具有良好的流變性、抑制性、潤滑性和井壁穩定能力，為三開安全、快速鉆進提供了有利保障。

1 地質情況

PFP190井三開鉆遇青山口組和泉頭組，青山口組地層巖性主要為灰黑、黑灰色泥巖和粉砂質泥巖，灰色泥質粉砂巖和粉砂巖，呈不等厚互層，其中在青二三段存在斷層，斷距30m，易塌易漏。泉頭組地層巖性主要為灰黑、黑灰、灰綠、紫紅色泥巖，灰色粉砂質泥巖和泥質粉砂巖，棕灰、棕褐色含油粉砂巖，呈不等厚互層，其中砂巖的泥質含量約為7%～20%，粒度中值0.03～0.35mm，易縮徑、土侵和劣質固相侵。本井目的層為泉頭組的扶余油層。PFP190井的三開地質情況見表1。

表1 PFP190井三開地質情況

2 工程情況

PFP190井為三開井身結構，一開完鉆井深131m，使用膨潤土漿鉆井液施工，鉆井液由鉆井隊自行維護處理；二開完鉆井深1120m，使用鉀鹽共聚物鉆井液施工，鉆井液由鉆井隊自行維護處理；三開完鉆井深3072m，造斜點1306m，著陸點1722m，直井段和造斜段使用螺桿+LWD儀器施工，水平段使用旋轉導向儀器施工，鉆井液體系為低固相氯化鉀鹽水鉆井液，由大慶鉆井工程技術研究院提供鉆井液技術服務。PFP190井的工程簡況見表2。

表2 PFP190井工程簡況

3 三開鉆井液技術難點

（1）青山口組地層易剝落坍塌，井壁穩定性差，且本井預計在青二、三段鉆遇斷層，存在漏失風險。

（2）泉頭組巖性比較復雜，灰黑、黑灰色和紫紅色泥巖質地堅硬，容易剝落掉塊；灰綠色泥巖質地較軟，造漿性強；粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖的巖屑粒徑小且成型度差，固控設備清除比較困難，容易侵入鉆井液造成劣質固相侵。

（3）高鉆速的情況下，對鉆井液懸浮和攜帶巖屑能力要求非常高。

（4）本井三開造斜段的平均造斜率大于6°/30m，最大8.75°/30m，水平段長1350m，且在水平段鉆進過程中反復調整井斜找層，最大井斜92.47°，最小井斜87.16°，要求鉆井液具有非常好的潤滑減阻能力。

4 三開鉆井液維護處理

4.1 三開配漿

因本井三開鉆遇的青山口組和泉頭組地層均含有大段泥巖，鉆進過程中容易發生土侵，為保證施工過程中的鉆井液性能穩定，配制的新漿中，控制膨潤土含量低于2%，同時加入了足量的胺基抑制劑配合后續加入的包被劑[1]，使得體系具備了非常強的抑制能力。為防止青山口組地層失穩和鉆遇斷層發生井漏，配漿時直接加足封堵防塌處理劑和隨鉆堵漏劑，降低鉆遇斷層發生井漏的可能性。另外，聚合醇是一種具有多種功能的處理劑，在抑制、封堵防塌、潤滑等方面都具有良好效果[2]，其具體配方為：

清水+0.1%純堿+0.2%氫氧化鉀+8%氯化鉀+5%氯化鈉+2%封堵防塌劑Ⅰ型+1%封堵防塌劑Ⅱ型+2%聚合物降濾失劑Ⅰ型+1%隨鉆堵漏劑Ⅰ型+1%隨鉆堵漏劑Ⅱ型+2%胺基抑制劑+2%聚合醇+1%液體潤滑劑+0.05%提切劑。

配完后地面循環混勻，鉆塞前將技套內的老漿全部置換掉，然后使用鉆井泵循環鉆井液兩個循環周，同時將鉆井液密度提至設計上限，滿足開鉆性能后，使用新漿鉆塞。

另外，出于井控安全和井壁穩定等方面的考慮，本井三開鉆井液密度在施工過程中始終控制在設計上限。

4.2 鉆塞

為減少新漿的循環剪切時間，提高施工效率，現場調整了包被劑的加入時間，在配制新漿期間未提前加足包被劑，而是在鉆塞過程中均勻補充包被劑至含量不低于0.5%，有效避免了新漿未經充分剪切直接通過200目篩布時振動篩跑漿的情況發生，減少了不必要的工時損失。

4.2.1 直井段鉆進

鉆進期間，按照約0.1t/100m進尺的速度，持續補充包被劑，以便于鉆井液能夠始終具有強的包被能力。因直井段鉆速快，平均機械鉆速超過37m/h，鉆進期間使用提切劑調整鉆井液性能，保證鉆井液在較低粘度的同時，具有較高的切力和合理的動塑比，提高鉆井液攜砂效果[3]。

4.2.2 造斜段鉆進

進入造斜段后，振動篩提前更換成230目篩布，并繼續按比例持續補充包被劑。另外，除包被劑和部分液體潤滑劑外，其他處理劑全部提前配制成膠液再進行補充。膠液配方為：清水+0.1%～0.2%氫氧化鉀+8%氯化鉀+5%氯化鈉+2%封堵防塌劑Ⅰ型+2%聚合物降濾失劑Ⅰ型+2%胺基抑制劑+2%聚合醇+3%液體潤滑劑+2%固體潤滑劑。

井斜達到30°后，按循環周一次性補充循環鉆井液總量2%的液體潤滑劑，保證鉆井液含油量不小于3%，同時，根據循環鉆井液量，在日常維護用膠液中一次性增加循環鉆井液量2%的固體潤滑劑，并在補充鉆井液量的過程中，逐漸補充到循環鉆井液中，以進一步提高鉆井液的潤滑能力。

井斜達到45°后，根據井下摩阻情況隨時補充液體潤滑劑，并逐漸將鉆井液的含油量提高到不低于5%。在固控設備使用方面，逐漸提高高速離心機的使用率，控制鉆井液中劣質固相含量。

4.2.3 水平段鉆進

進入泉頭組前，隨著鉆遇巖性由硬質泥巖轉變為軟泥巖和粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖等，振動篩即使裝配230目篩布，鉆井液的固相含量仍然會隨著進尺有明顯的升高。隨著固相含量的升高，鉆井液流變性、API漏失量、摩阻等各項性能都會出現不同程度的惡化。

現場除了提高固控設備尤其是高速離心機的使用率外，通過調整鉆井液性能，保持粘度在50～55s，含油量不小于5%，固相含量（含鹽）不大于20%，膨潤土含量不大于3.5%，同時利用聚合物提高Φ3、Φ6讀數，提高懸浮能力，以減少水平段鉆進過程中巖屑垂沉形成巖屑床[4]，再配合相應的工程措施，全力保障井下安全和快速鉆進。

由于聚合物類降濾失劑加量有限，濃度過高會嚴重影響鉆井液流變性，同時在劣質固相不斷侵入的情況下，聚合物類降濾失劑與體系內固相含量的相對比例會逐漸降低，導致API濾失量的快速增大，為了在控制API濾失量的同時能夠兼顧鉆井液流變性，在進入水平段后，及時調整維護用膠液的配方，增加了對固相含量耐受性更強的聚合物小分子抗高溫抗鹽降濾失劑，現場使用效果比較明顯，水平段施工期間，API濾失量始終小于3.4mL。

另外，在水平段鉆進期間，每100m進尺另外補充0.5～1t液體潤滑劑，充分保證鉆井液的潤滑能力，降低井下摩阻，為提高機械鉆速提供有利條件。

水平段使用的膠液配方為：清水+0.1%～0.2%氫氧化鉀+8%氯化鉀+5%氯化鈉+2%封堵防塌劑Ⅰ型+1%～2%聚合物降濾失劑Ⅱ型+2%抗高溫抗鹽降濾失劑+2%聚合醇+2%胺基抑制劑AP-1+3%液體潤滑劑+2%固體潤滑劑。

4.2.4 完井作業

完鉆前，使用降粘劑調整鉆井液粘切，控制粘度不超過55s，提前為完井作業做好準備。完鉆后，使用雙?212mm螺扶通井兩遍，通井循環期間繼續使用降粘劑控制鉆井液粘切。因本井未測井，第二遍通井起鉆前，向井內泵入潤滑劑封閉漿填充水平段，以保證下套管作業的順利施工。三開套管下深3069.61m，套管下入順利。

因為低粘切鉆井液對固井質量有利[5]，固井前，調整鉆井液性能，將粘度降至45～50s，初切降至不大于2Pa，終切不大于8Pa，以便于提高固井質量。本井三開固井施工非常順利，固井質量優質率達到90.13%。

PFP190井三開鉆井液性能見表3。

表3 PFP190井三開鉆井液性能表

5 結語

（1）低固相氯化鉀鹽水鉆井液體系在PFP190井三開施工過程中的應用效果良好，尤其在井眼凈化、潤滑減阻、井壁穩定和提高機械鉆速等方面表現優異，能夠充分滿足現場施工要求。

（2）低固相氯化鉀鹽水鉆井液維護處理簡單方便，性能穩定易調控，在PFP190井的成功應用，能夠為其他致密油水平井的鉆井液維護處理提供一定的技術參考。