勝利油田利津區(qū)塊鉆井液技術(shù)

肖黨林

摘 要：勝利油田利津區(qū)塊處于濟(jì)陽坳陷東營凹陷利津洼陷帶，該區(qū)塊地層壓力系數(shù)高，地層水敏性強(qiáng)易垮塌，先后有多口評價(jià)井因地層掉塊卡鉆，井下施工風(fēng)險(xiǎn)很大，針對利津區(qū)塊施工井的特點(diǎn)，采用相應(yīng)的鉆井液工藝技術(shù)和納米乳液聚合醇抗鹽防塌體系，成功控制了沙四段強(qiáng)水敏地層垮塌掉塊，為該區(qū)塊以后的鉆井液施工提供一些指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：防塌；流變參數(shù)；抑制性；鹽膏層

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198（2012）01-0283-02

1 概述

利津洼陷帶處于濟(jì)陽坳陷東營凹陷西部，呈長條狀展布，沙三段、沙四段發(fā)育了巨厚的成熟烴源巖，油氣來源豐富。該區(qū)塊施工井設(shè)計(jì)井深多在4200～4600m之間，一開采用Ф444.5mm鉆頭鉆至200m左右，下入Ф339.7mm表層套管。二開采用Ф311.2mm鉆頭鉆至3000m左右，下入Ф244.5mm技術(shù)套管。三開采用Ф215.9mm鉆頭鉆至完鉆井深，下入Ф139.7mm尾管。

2 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

2.1 控制造漿

在上部地層，明化鎮(zhèn)組、館陶組上部主要成分為泥巖、蒙脫石含量高；在東營組、沙河街組沙一段泥巖含量也較高，沙二段紫紅色泥巖質(zhì)純性軟，也有較強(qiáng)的造漿能力，鉆進(jìn)中地層造漿嚴(yán)重，粘度、切力急劇升高，給鉆井液的施工帶來難度。

2.2 井壁穩(wěn)定

沙河街組地層巖性以硬脆性泥巖為主，由于粘土含量和礦化度較高，鉆井液侵入地層造成內(nèi)應(yīng)力逐步增大，容易出現(xiàn)嚴(yán)重剝蝕掉塊和垮塌。

2.3 鹽膏層

沙四段下部有大段鹽膏層，利57井、濱444井均鉆遇鹽膏層，其中濱444井鉆遇78米鹽膏層，鈣離子在泥漿中最高濃度達(dá)到1140mg/L，氯離子在泥漿中最高濃度達(dá)到8680mg/L鹽膏層蠕變性強(qiáng)，容易造成泥漿粘切升高，失水變大，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致泥漿失去流動(dòng)性。

3 技術(shù)思路與實(shí)施對策

（1）提高鉆井液的抑制性，保證良好的流變性。

采用低粘切和抑制性強(qiáng)的鉆井液減少蒙脫石造漿和增大井壁沖刷，才能保證井眼的暢通，減少井下復(fù)雜情況。同時(shí)，抑制性強(qiáng)能保證鉆井液有較低的般土含量，為下部地層高比重鉆井液提供較好的基漿準(zhǔn)備。

（2）優(yōu)良的造壁性能和封堵能力。

要求鉆井液對易發(fā)生井塌井段能有效封堵，盡快形成優(yōu)質(zhì)泥餅，因此鉆井液中粘土顆粒必須具有適當(dāng)?shù)姆稚⒍群秃侠淼牧６确植?，以改善泥餅質(zhì)量。同時(shí)鉆井液中還應(yīng)有足夠的剛性與可變形粒子，保持鉆井液中的顆粒大小級配合理，并使之與地層的小孔喉、小裂縫分布相匹配，實(shí)現(xiàn)在井壁附近形成致密的屏蔽帶，從而有效減少鉆井液濾液的侵入，提高地層的承壓能力，達(dá)到防塌、保護(hù)油氣層的目的。

（3）提高鉆井液抗污染能力。

進(jìn)入鹽膏層之前，進(jìn)一步提高抑制性，將鉆井液搬土含量控制在30g/L以內(nèi)，使用好四級固控設(shè)備，保持鉆井液清潔，提高鉆井液抗污染能力。

4 鉆井液工藝技術(shù)

4.1 一開（Ф444.5mm×200m）

該井段采用聚合物膨潤土漿鉆井液體系，鉆井液配方為：

6％膨潤土＋0.3％Na2CO3+0.2％NaOH+0.3％PAM+0.2％CMC-HV

在鉆進(jìn)過程中，維持泥漿粘度在45S以上，根據(jù)鉆井液的實(shí)際性能調(diào)整聚合物的用量，保證泥漿中聚合物的有效含量在0.3％左右，開啟四級固控，控制泥漿中的劣質(zhì)固相。下套管前大排量清洗井眼，在起鉆前配制一罐稠漿封住下井段。確保了下套管、固井作業(yè)順利。

4.2 二開井段（Ф311.2mm×2759m）

二開采用聚合物防塌鉆井液體系本段上部地層采用大循環(huán)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)中從出口小量補(bǔ)充聚合物膠液，來調(diào)節(jié)鉆井液的流型，使其具有適當(dāng)?shù)那辛?。在井?200m左右改小循環(huán)，調(diào)整鉆井液性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。鉆進(jìn)中根據(jù)情況補(bǔ)充濃度為0.3％-0.5％高分子聚合物膠液，細(xì)水長流維護(hù)鉆井液，增強(qiáng)鉆井液的抑制性。隨著井深的增加，在井深1950米第一只鉆頭起鉆之前加入PA-1，SPNH控制泥漿失水在15毫升左右，將泥漿粘度提高至40秒左右，使泥漿本身具有較強(qiáng)的攜砂能力，不單依靠泵的排量來完成攜砂，確保第二只鉆頭PDC能順利下鉆到底而不需要?jiǎng)澭?，在井?100米左右進(jìn)入沙河街之前加入KFT、SPC-220，將泥漿失水控制在5毫升以內(nèi)，將泥漿粘度提高至45秒以上，加入封堵防塌劑HAD-3及PA-1提高泥漿的防塌能力，同時(shí)提高泥漿比重至1.20，在井深2500米將泥漿失水控制在4毫升以內(nèi)，加入KFT及褐煤樹脂SPNH提高泥漿的防塌能力，加入聚合醇防塌潤滑劑提高泥漿潤滑性并穩(wěn)固井壁，同時(shí)將泥漿比重提高到1.25，直至完鉆。電測前將井底砂子循環(huán)干凈后，用SJ-1和ZX-8封井，保證電測的順利進(jìn)行。下套管前用石墨粉和塑料小球封井，保證下套管順利到位。

4.3 三開井段（Ф215.9mm×4325m）

濱444井三開主要鉆遇目的層沙三段和沙四段，本段采用納米乳液聚合醇抗鹽防塌體系。

開鉆前在技套內(nèi)將二開鉆井液用膠液沖稀至搬土含量35g/L左右，并將鉆水泥塞污染的鉆井液放掉，其余經(jīng)地面凈化處理后加入KFT、SMP-1、ZX-8等抗高溫處理劑保持中壓失水小于4mL，高溫高壓失水小于12mL，鉆進(jìn)中保持各種處理劑的有效含量，并定期補(bǔ)充，將其有效含量保持在3％以上。

鉆進(jìn)過程中，注意觀察井口返漿情況，振動(dòng)篩上的巖屑返出量及巖屑形狀的變化，調(diào)整聚合物膠液加入的量和濃度。嚴(yán)格控制鉆井液性能達(dá)到施工要求，提高鉆井液的懸浮、攜帶巖屑能力，確保正常鉆進(jìn)。

該井段主要鉆遇沙河街組，為保證目的層井壁的穩(wěn)定，可以從以下幾個(gè)方面著手：

（1）使用多軟化點(diǎn)封堵材料如：無熒光磺化瀝青等，提高地層的承壓能力；隨著井深的增加，逐漸使用高軟化點(diǎn)的瀝青類材料，加強(qiáng)對地層的封堵、膠結(jié)，減少鉆井液中自由水的大量侵入，提高井壁附近泥餅（特別是內(nèi)泥餅）的形成質(zhì)量和速度。

（2）使用抗鹽抗高溫降濾失劑，盡量降低鉆井液的濾失量特別是高溫高壓濾失量，加強(qiáng)固相控制，形成良好的泥餅，減少引起泥頁巖水化的機(jī)會。

（3）加入聚合醇、高分子聚合物，提高鉆井液濾液的抑制性，抑制泥頁巖水化；使用聚合醇、納米乳液等封堵井壁微孔隙和微裂縫。

（4）進(jìn)入易塌地層后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)你@井液密度，并保持鉆井液密度相對穩(wěn)定。如采用的鉆井液密度過高，大大超過地層孔隙壓力，就會對井壁形成較大的壓差，從而會有更多的鉆井液濾液進(jìn)入地層，加劇地層中粘土礦物水化，引起地層孔隙壓力增加及圍巖強(qiáng)度降低，最終導(dǎo)致井壁失穩(wěn)。

（5）盡可能減少起下鉆及開泵壓力激動(dòng)，減小鉆具對井壁擾動(dòng)或撞擊，采用合理流變參數(shù)和排量，避免水力沖蝕井壁?？刂破鹣裸@速度，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具后單泵開泵，減小壓力激動(dòng)對井壁的傷害。

4.4 膏鹽層解決方案

鉆井過程中膏鹽層的不穩(wěn)定性，造成井眼縮徑、卡鉆，或由于鉆井中巖鹽溶解形成“大肚子”井眼，甚至使井眼坍塌，解決方案應(yīng)從物理和化學(xué)兩方面入手：

（1）具有合適的密度。這是鹽膏層鉆進(jìn)的關(guān)鍵。該井鹽膏層以上井段體系密度達(dá)到1.45g/cm³即可平衡地層壓力，進(jìn)入鹽膏層前將鉆井液密度適當(dāng)提高到1.50kg/L以減小膏鹽層縮徑。同時(shí)控制鉆速，隨著時(shí)間推延和劃眼次數(shù)增多，蠕動(dòng)速率將減小，但鉆井液密度仍不能降低。

（2）抑制無機(jī)離子的污染。鉆鹽膏層時(shí)，進(jìn)入鉆井液中造成污染最嚴(yán)重的是Ca2＋，可加入Na2CO3和NaHCO3除去Ca2＋。

（3）提高鉆井液抑制性。鉆井液必須保持較低的搬土含量和很強(qiáng)的抑制性，這是保持鉆井液具有適當(dāng)?shù)牧髯冃郧倚阅芊€(wěn)定的前提。另外，加入適量的潤滑劑，使鉆井液具有較好的潤滑性也是必要的。

（4）固相控制：配備高頻振動(dòng)篩，篩目達(dá)到120目，清潔器篩目達(dá)到200目，保持鉆井液清潔是維護(hù)鉆井液性能的關(guān)鍵。

5 應(yīng)用效果

濱444井鉆至3719～3797m井段，鉆遇鹽膏層，Ca2+含量由150mg/L上升至660mg/L；Cl－含量由2352mg/L上升至5763mg/L。鉆井液出現(xiàn)石膏污染和鹽水污染，導(dǎo)致鉆井液粘切增大，流變性能惡化，并且失水增大。三開目的層段主要使用納米乳液聚合醇抗鹽防塌體系，通過該體系的使用成功控制了沙三段強(qiáng)水敏地層垮塌掉塊，保證了鉆進(jìn)的正常進(jìn)行，進(jìn)入鹽膏層之后通過調(diào)整鉆井液流變參數(shù)，提高抑制性，順利鉆穿沙三段鹽膏層，保證了該井的順利施工。從該井電測曲線來看，整體井徑基本規(guī)則，沒有大肚子井眼出現(xiàn)，表明本井段鉆井液所采用技術(shù)措施得當(dāng)。

6 認(rèn)識與總結(jié)

（1）在上部地層使用低粘切，強(qiáng)抑制性的聚合物防塌鉆井液，嚴(yán)格控制泥漿中的劣質(zhì)固相，鉆進(jìn)中堅(jiān)持?jǐn)U劃眼，加強(qiáng)短程起下鉆。通過以上措施解決了該井上部地層的起下鉆阻卡問題。

（2）針對沙三段強(qiáng)水敏易塌地層通過對掉塊原因的分析，采用納米乳液聚合醇抗鹽防塌體系，通過納米乳液的抑制性和聚合醇的濁點(diǎn)效應(yīng)兩種方式達(dá)到穩(wěn)定井壁的目的，避免了復(fù)雜情況的出現(xiàn)。

（3）對于沙三段下部的膏鹽層，在進(jìn)入之前要調(diào)整鉆井液流變參數(shù)，提高抑制性，加強(qiáng)濾液水分析，并配合降粘和降濾失劑控制泥漿性能，但是要控制Na2CO3的加量，以防止出現(xiàn)HCO3-污染，給后續(xù)施工帶來困難。

參考文獻(xiàn)

［1］王立泉，陳永奇.華北油田岔河集油區(qū)鉆井液技術(shù)［J］.鉆井液與完井液，2007，24（1）：92-93.

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