哈薩克斯坦KAM油田鉆井液維護(hù)與處理技術(shù)

張慶輝 （中石油長城鉆探工程有限公司，北京100101）

KAM油田位于哈薩克斯坦南部克孜洛爾達(dá)州。所鉆井的地層0～350m有大段膏泥層、礫石層，350～1350m有大段泥巖層、礫石層、夾雜砂層和滲漏地層，探井在三開時(shí)1350～2600m有灰?guī)r、泥巖層，地層壓力系數(shù)1.11～1.17。其鉆探目的層為白堊系的M2層，主要目的是擴(kuò)大其油田的產(chǎn)能，完成油田的產(chǎn)能建設(shè)，同時(shí)還要勘探其油田邊緣的儲油情況。井深結(jié)構(gòu)一般為：①導(dǎo)管：?533.4mm井眼×10m；?473.1mm套管×10m；②一開：?444.5mm 井眼×25m；?339.7mm 套管×24.5m；③二開：?311.2mm井眼×370m；?244.5mm套管×368m；④三開：?215.6mm井眼×1330m；?139.7mm套管×1328m。

1 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

①由于膏泥巖段較長，如果加足鉆壓、鉆速較快，就會形成大塊的膏泥巖返到井口，造成堵塞井口和高架槽子，被迫停鉆，大大降低了鉆井時(shí)效。②鉆穿完膏泥巖后，在井深300m左右又有一段非常易垮塌的礫石層，在此地層常常造成中完電測遇阻。③下部地層主要以灰?guī)r為主，并且多數(shù)情況是斜井段，很容易發(fā)生粘附卡鉆和鍵槽卡鉆。④對砂巖的承壓能力和油氣層保護(hù)有較高要求。

2 鉆井液體系的選擇及配方

根據(jù)地層特點(diǎn)，選用強(qiáng)抑制性的兩性離子聚合物鉆井液體系配合屏蔽暫堵技術(shù)。利用體系的強(qiáng)抑制性控制大段泥巖的水化膨脹、分散造漿，利用屏蔽暫堵劑提高砂巖地層的承壓能力和保護(hù)油氣層。鉆井液配方如下：①導(dǎo)管鉆井液一般密度控制在1.04～1.10g／cm3，黏度為50～70s，具體配方為：4%～5%膨潤土 ＋0.4%Na2CO3＋0.4%FA－367兩性離子包被劑＋0.4%XY－27兩性離子降粘劑；②一開鉆井液一般密度控制在1.04～1.12g／cm3，黏度為50～70s，具體配方為：4%～5%膨潤土＋0.4%Na2CO3＋0.4%FA－367兩性離子包被劑＋0.4%XY－27兩性離子降粘劑；③二開鉆井液一般密度控制在1.10～1.12g／cm3，黏度為45～60s，具體配方為：4%～5%膨潤土＋0.4%Na2CO3＋0.4%～0.5%FA－367兩性離子包被劑＋0.5%～0.6%XY－27兩性離子降粘劑；④三開鉆井液一般密度控制在1.10～1.12g／cm3，黏度為45～60s，具體配方為：4%～5%膨潤土＋ 0.4%NaM2CO3＋0.4%～0.5%FA－367兩性離子包被劑＋0.6%～0.8%XY－27兩性離子降粘劑＋2%～3%ZD－1超細(xì)碳酸鈣＋2%EP－1油溶性暫堵劑。

3 鉆井液的現(xiàn)場實(shí)踐

3.1 一開 （444.5mm井眼）0～25m

1）開鉆前的準(zhǔn)備 井隊(duì)搬家時(shí)盡量備足鉆井液材料。循環(huán)系統(tǒng)安裝、調(diào)試好后，用50m3清水加150kg純堿和3t膨潤土配制原漿50m3，循環(huán)均勻，充分水化，通過水力剪切，機(jī)械攪拌12h。同時(shí)用30m3清水，200kg的FA367和200kg的XY－27配置維護(hù)膠液待用。

2）維護(hù)與處理 將FA－367兩性離子包被劑與XY－27兩性離子降粘劑復(fù)配成的30m3膠液與50m3膨潤土漿均勻混合。進(jìn)行鉆大小鼠洞，導(dǎo)管井鉆進(jìn)及一開鉆進(jìn)。起鉆前加入膨潤土0.5t配制稠鉆井液，封閉裸眼，確保下套管、固井施工順利。

維護(hù)處理的重點(diǎn)是控制地層造漿和維持合適的流變參數(shù)。因井眼較大，如粘切過低，影響井內(nèi)鉆屑的攜帶，鉆屑堆積，易造成沉砂卡鉆；而粘切過高，鉆井液液流對井壁清洗能力差，易出現(xiàn)鉆頭泥包。因此一開鉆進(jìn)，關(guān)鍵是維持鉆井液合適的黏度和切力，當(dāng)鉆井液黏度、切力高時(shí)，用FA－367兩性離子包被劑與XY－27兩性離子降粘劑按1∶1的比例配成1.0%濃度配膠液處理。

3.2 二開 （311.2mm井眼）－350m

1）二開前的預(yù)處理 由于該井段地層有膏泥巖層，因此控制泥巖地層造漿是重點(diǎn)，所以二開前，應(yīng)視一開期間泥巖的造漿程度對一開鉆井液進(jìn)行適量的稀釋處理，同時(shí)將75kg的FA－367兩性離子包被劑、75kg的XY－27兩性離子降粘劑復(fù)配成膠液10m3，與井內(nèi)鉆井液循環(huán)混合均勻，適當(dāng)提高鉆井液中處理劑的含量。

2）二開的維護(hù)與處理 二開走小循環(huán)，使用所有的固控設(shè)備清除鉆井液中有害固相，及時(shí)補(bǔ)充大、中、小分子處理劑，鉆完此井段的膏泥層后應(yīng)大排量 （約50L／s）清洗井壁一次，徹底清除井壁及井底沉砂和假泥餅，達(dá)到井眼暢通無卡掛，然后將鉆井液密度加重到1.14g／cm3，同時(shí)加入FT－367兩性離子包被劑、XY－27兩性離子降粘劑配制稠鉆井液封閉裸眼，確保了電測、下套管、固井順利測完。二開鉆井液維護(hù)處理的重點(diǎn)是控制地層造漿和控制鉆井液的流變性，保持鉆井液的低黏度，避免鉆頭泥包和大塊的膏泥巖返到井口以及易垮塌的礫石層影響電測、下套管、固井等中完作業(yè)。

3.3 三開 （200.1mm井眼）－1350m

1）三開前的預(yù)處理 在鉆水泥塞時(shí)，放掉被水泥污染的鉆井液，同時(shí)加入200kg的Na2CO3對鉆井液的污染進(jìn)行處理。對二開時(shí)所用鉆井液進(jìn)行適量的稀釋，將75kg的FA－367兩性離子包被劑、100kg的XY－27兩性離子降粘劑復(fù)配成膠液10m3，與井內(nèi)鉆井液循環(huán)混合均勻進(jìn)一步提高鉆井液中處理劑的含量。

2）三開的維護(hù)與處理 因?yàn)樵摼斡械[石層、強(qiáng)分散水敏性泥巖層和砂巖層。因此要重視地層垮塌、造漿以及鉆井液滲漏的防范，保持好各處理劑的濃度、使鉆井液具有較好的抑制性和流變性，控制大段泥巖的水化膨脹和分散造漿。

鉆進(jìn)時(shí)不斷地用膠液進(jìn)行維護(hù)。每天加入膠液10m3左右，同時(shí)可補(bǔ)充2～4m3清水。如遇滲漏地層，及時(shí)補(bǔ)充膠液或者加入1～2t土粉補(bǔ)充鉆井液量，同時(shí)可加入1～2tZD－1超細(xì)碳酸鈣以減緩漏失。值得注意的是在井深約850～1230m左右有大段泥巖層，造漿性很強(qiáng)，為抑制地層造漿，必須堅(jiān)持使用好四級固控設(shè)備，并根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整膠液配方比例，并且轉(zhuǎn)出部分鉆井液，然后做稀釋處理，使鉆井液保持合適的粘切。若起下鉆或短起下鉆時(shí)有掉塊，則提高鉆井液密度至1.17～1.18g／cm3左右，保持井壁穩(wěn)定以保證電測、下套管和固井順利。

對于探井的鉆井液維護(hù)處理，在井深1350m以前與上訴方法相同，在井深1350m以后，地層主要以灰?guī)r為主，并且極有可能是斜井段，很容易發(fā)生粘附卡鉆和鍵槽卡鉆，所以這一階段的維護(hù)處理很關(guān)鍵。首先，考慮鉆井液的密度，使鉆井液密度在保證井壁穩(wěn)定情況下盡量走設(shè)計(jì)下限，以防止粘附卡鉆。其次，與密度參數(shù)同等重要的另一個(gè)鉆井液參數(shù)濾失量也應(yīng)認(rèn)真對待。在井下條件允許的前提下，適當(dāng)加入FT－367兩性離子包被劑，能夠改善泥餅質(zhì)量使其致密、堅(jiān)韌，從而有效控制濾失量，尤其是高溫高壓濾失量，這樣不僅有助于井壁穩(wěn)定，還能有效降低鉆井液對地層 （儲層）的污染。

三開鉆井液維護(hù)處理的重點(diǎn)不僅是控制地層造漿和控制鉆井液的流變性，保持鉆井液的低黏度，避免鉆頭泥包。而且還有在進(jìn)入油層前加入濃度2%～3%的屏蔽暫堵劑，改造鉆井液為保護(hù)油氣層的完井液，將防漏與油氣層保護(hù)相結(jié)合。

3.4 電測前鉆井液的維護(hù)處理

電測作業(yè)是整個(gè)鉆井作業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過該環(huán)節(jié)可以獲得KAM油田各項(xiàng)地質(zhì)資料，可為今后在該區(qū)域施工提供一系列科學(xué)實(shí)鉆參數(shù)，為了保證電測儀器能夠順利下到井底，在鉆井液方面要做到如下幾點(diǎn)：①采用合適的鉆井參數(shù)，尤其是鉆井液密度，以平衡地層壓力，滿足井壁力學(xué)穩(wěn)定要求，控制好粘切以及濾失量。②在鉆完設(shè)計(jì)井深后必須進(jìn)行短起下。③適量加大循環(huán)排量，提高鉆井液攜砂能力，徹底清洗井眼。④在循環(huán)過程中，鉆具間斷轉(zhuǎn)動，且大幅度活動。

3.5 鉆井液維護(hù)與處理過程中的油氣層保護(hù)

KAM油田對油層保護(hù)要求很高。根據(jù)儲層特點(diǎn)及可能被損害的因素制定油氣層保護(hù)措施非常必要。

1）優(yōu)選鉆井液完井液類型 兩性離子聚合物鉆井液體系，能夠適應(yīng)KAM油田地層。采用該體系能夠保證井下安全、控制泥巖段造漿、穩(wěn)定井壁效果明顯，由于其良好的抑制能力和較好的造壁性，使鉆井液濾失量小，有效的防止對儲氣層的污染從而達(dá)到了油氣層保護(hù)的目的。

2）采用屏蔽暫堵技術(shù) 屏蔽暫堵保護(hù)油層技術(shù)是對井漿進(jìn)行改造、添加與油層孔喉直徑相匹配的暫堵劑，調(diào)整井漿中固相顆粒的分布，將鉆井液轉(zhuǎn)化成保護(hù)油層完井液，達(dá)到保護(hù)油氣層的目的［1］。在KAM油田適當(dāng)使用ZD－1超細(xì)碳酸鈣，在井壁附近形成良好的屏蔽帶，同時(shí)配合使用FT－367兩性離子包被劑改善濾餅質(zhì)量，從而有效阻止鉆井液濾液及有害固相的侵入，保護(hù)了儲層。

3）采用近平衡壓力鉆井技術(shù) 正壓差會迫使有害固相進(jìn)入地層造成油氣層污染，但是負(fù)壓也同樣會造成對儲層的損害，過大的負(fù)壓會引起油氣層出砂，裂縫閉合，井壁不穩(wěn)定，反而對油氣層會有損害。通過實(shí)鉆資料、dc指數(shù) （地層的可鉆性指數(shù)）檢測地層壓力、測井資料預(yù)測地層壓力及中途測試等手段，預(yù)測地層壓力系數(shù)從而確定適當(dāng)?shù)你@井液密度［2］，采用近平衡鉆井技術(shù)施工，能夠有效避免儲層損害。為此，嚴(yán)格控制鉆井液密度，全井施工鉆井液密度控制在1.11～1.17g／cm2，較好地滿足了井下要求，達(dá)到了保護(hù)儲層的目的。

3.6 固控設(shè)備的使用

為了保持鉆井液性能，積極做好固控工作尤為重要。在一開之前就要把震動篩、除砂器、離心機(jī)、離心機(jī)安裝就位，并根據(jù)施工進(jìn)度合理使用固控設(shè)備，及時(shí)去除鉆井液中的有害固相。這樣不僅使鉆井液的密度、黏度以及含砂量都得到了有效控制，同時(shí)也降低了鉆頭、鉆具和機(jī)械設(shè)備的磨損。

①在不影響鉆井液性能的情況下，少量、間斷往振動篩上噴水，可以有效減少篩布包復(fù)現(xiàn)象和阻塞效應(yīng)，提高振動篩的鉆井液處理量。②振動篩的篩布使用在一開、二開時(shí)使用20～40目篩布，三開使用40～60目的篩布，振動篩的使用率必須達(dá)到100%。③使除砂、除泥器的底流盡可能呈傘形噴霧狀，杜絕繩流現(xiàn)象 （“繩狀”排出可以通過調(diào)節(jié)底流口的大小來克服，但當(dāng)固相顆粒輸入嚴(yán)重超載時(shí)，只能通過改進(jìn)振動篩的使用或增加旋流器數(shù)目等措施來加以防止［3］）。使用率盡量達(dá)到100%。④離心機(jī)的使用率應(yīng)達(dá)到40%～50%左右，但是在三開井段進(jìn)入油層前的泥巖層時(shí)要不間斷地使用，以盡可能的清除劣質(zhì)固相。

4 現(xiàn)場試驗(yàn)效果

通過現(xiàn)場試驗(yàn)證明，該套鉆井液體系及配方能夠完全滿足需求，在鉆井施工的過程中有效控制了失水和造漿，沒有出現(xiàn)井眼縮徑、井壁垮塌等各種復(fù)雜情況，起下鉆正常，電測一次到底成功率100%，同時(shí)油氣層得到了有效保護(hù)。

［1］黃達(dá)全，許少營，田增艷 .廣譜型屏蔽暫堵保護(hù)油層技術(shù)在大港油田的應(yīng)用 ［J］.鉆井液與完井液，2004（6）：23－27.

［2］張明勇 .塔河油田長裸眼井快速鉆井技術(shù) ［J］.石油鉆探技術(shù)，2004（1）：17－19.

［3］鄢捷年，黃林基 .鉆井液優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)用技術(shù) ［M］.東營：石油大學(xué)出版社，1993：325.