玉北1—8井鉆井液技術(shù)

王立建

【摘要】本文介紹了玉北1-8井鉆井液技術(shù)施工中的難點和重點，通過優(yōu)化鉆井液體系和配方，有效解決了該地區(qū)鉆井施工中上部地層起下鉆阻卡、三開井段玄武巖、泥頁巖的掉塊垮塌問題，創(chuàng)造了玉北地區(qū)四開井最快鉆井紀(jì)錄，為以后在該地區(qū)快速優(yōu)質(zhì)鉆井提供了豐富的經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】鉆井液 鉆井體系 配方

1 鉆井液技術(shù)難點及重點

（1）一開井段鉆遇第四系西域組和新近系阿圖什組地層，巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，夾少量泥巖，地層疏松，大井眼攜巖問題和井壁穩(wěn)定問題是上部地層鉆進的關(guān)鍵。

（2）二開裸眼段長，鉆遇多個不同地層壓力系數(shù)地層，為平衡古近系膏鹽層井段，鉆井液密度高達1.75g/cm3，同一井段所需平衡地層的鉆井液密度差別大，上部砂巖層段疏松且滲透性強，上下壓差大，易造成壓差卡鉆。要切實做好上部地層封堵工作，提高鉆井液的潤滑性。

（3）三開二疊系沙井子組砂泥巖互層，泥巖易剝落掉塊，砂巖滲透性好，在后期鉆進過程中易出現(xiàn)粘卡現(xiàn)象，二疊系開派茲雷克組玄武巖易出現(xiàn)剝落掉塊、庫普庫茲曼組地層含有一套硬脆性灰白色泥巖，該巖性水敏性極強，易吸水分散造成地層突然垮塌，引起卡鉆等惡性事故。石炭系卡拉沙依組地應(yīng)力高、地層破碎、巖性硬脆、膠結(jié)性差，井壁穩(wěn)定能力差，易產(chǎn)生剝落掉塊，造成垮塌卡鉆。如何解決三開井段的垮塌是三開井段的重點和難點。2 分井段鉆井液技術(shù)

（1）一開（0-1000米）使用膨潤土聚合物鉆井液體系，鉆井液基本配方：6～7%膨潤土+0.1～0.2%純堿+0.1～0.2%燒堿+0.2～0.5%P++ +0.2～0.5%高粘羧甲基纖維素鈉+0.3-0.5%中分子降失水劑+0.2～0.4%聚丙烯酸鉀+0.3～0.5%水解聚丙烯腈銨鹽。

由于上部地層疏松，為保護圓井基礎(chǔ)，開鉆前200米維持較高的鉆井液粘切和膨潤土含量，粘度控制在70-80秒，提高護壁能力，減少沖刷力。200米后可適當(dāng)降低鉆井液粘切，提高泵排量，增強鉆井液的攜巖和沖刷能力，600米左右地層有泥巖出現(xiàn)，提前加入大分子包被劑提高抑制包被能力，防止泥巖分散。開始鉆進后，逐漸補入溶解好的膠液。日常維護中所有聚合物類處理劑必須配成膠液，充分水化后，按循環(huán)周均勻補入井漿，防止鉆井液性能大幅度波動。由于砂巖地層鉆井液消耗量大，鉆井液中加入1%超細(xì)碳酸鈣，提高封堵能力，鉆進過程中根據(jù)鉆井液切力和膨潤土含量變化，適當(dāng)補充預(yù)水化膨潤土漿。

一開鉆井液粘切采取兩頭高，中間低的措施，即開鉆前200米和中完前控制較高的粘切，有利于保護上部地層不發(fā)生垮塌和中完順利下套管。中間井段采取適當(dāng)?shù)偷恼城?，一般控制?5-50秒之間。前200米和中完下套管前粘度不低于60秒為宜。加強了四級固控設(shè)備的使用，有效控制了鉆井液中的劣質(zhì)固相含量，控制鉆井液比重不超過1.10 g/cm3。一開鉆進、下套管順利。

鉆井液性能：密度：1.06-1.08g/cm3，粘度80-45秒，塑粘 10-15mPa.s， 動切力：3-5Pa，靜切力：1-2/4-8 Pa， 失水：10ml，固含：5%，含砂：0.3%般含 40-50g/l

（2）二開井段上部地層（1000-3000米）使用氯化鉀聚合物鉆井液體系，3000米后，使用氯化鉀聚磺鉆井液體系。所使用鉆井液配方如下：

氯化鉀聚合物鉆井液配方：3～4%膨潤土+0.1～0.2%燒堿+0.1～0.3%聚丙烯酸鉀+0.1～0.3%乳液包被劑+0.5～1%聚丙烯腈銨鹽+0.5～1%CMC-LV+0.5～1%中分子降濾失劑+1～3%乳化瀝青/磺化瀝青粉+0.5～1.0%液體潤滑劑+3～5%KCL+0.1～0.3%固相化學(xué)清潔劑。

氯化鉀聚磺鉆井液配方：3～4%膨潤土+0.1～0.2%燒堿+0.1～0.3%聚丙烯酸鉀+0.2～0.3%乳液包被劑+0.5～1%聚丙烯腈銨鹽+0.5～1%LV-CMC+0.5～2%中分子降濾失劑+1～3%乳化瀝青/磺化瀝青粉+0.5～1.0%液體潤滑劑+1～2%SMP-2+1～2%TSH-2+5～8%KCL。

二開鉆井液性能：鉆井液密度：1.10-1.72g/cm3，粘度40-65秒，失水8-2.8ml，PH值8-9，塑性粘度10-35mpa.s，動切力3-10Pa，初切/終切1- 3/3-12Pa，含砂量0.2%，般含30-35g/l ， 氯根13000-30000mg/l

（3）三開井段（3498-5344米）使用氯化鉀聚磺防塌鉆井液體系，鉆井液配方： 3～3.5%膨潤土+0.1～0.2%燒堿+0.2～0.3%大分子乳液聚合物+0.1～0.3%聚丙烯酸鉀+0.1～0.3%GQ-1+0.5～1%CMC-LV+1～2%抗高溫抗鹽降濾失劑+2～5%磺化酚醛樹脂-2～3%磺化褐煤樹脂+2%液體潤滑劑+3%高溫高壓屏蔽劑+3%陽離子乳化瀝青膠+3～5%KCl

利用二開鉆井液鉆塞，加入適量純堿清除鈣離子，防止污染，開鉆后，補充新配的抗高溫降濾失劑膠液和預(yù)水化膨潤土漿，配合離心機降低鉆井液密度，調(diào)整鉆井液性能，達到設(shè)計要求。沙井子組地層為提高鉆井速度，使用設(shè)計比重低限，為防止泥巖掉塊垮塌，一方面通過加入聚合物包被劑、氯化鉀、固相清潔劑、硅醇抑制劑來提高鉆井液的抑制性，抑制粘土水化分散，另外適當(dāng)加入磺化瀝青粉、陽離子乳化瀝青膠等防塌材料來穩(wěn)固井壁。進入開派茲雷克組火成巖后，提高鉆井液密度至1.52-1.55 g/cm3，在力學(xué)防塌的同時加大陽離子乳化瀝青膠的含量達到2-3%，同時輔配高軟化點瀝青粉，實踐證明，陽離子乳化瀝青膠對付垮塌地層是極其有效的。進入庫普庫茲曼組，加大抑制劑的加量，配合加入0.3-0.5%的胺基頁巖抑制劑，抑制灰白色泥頁巖的水化分散。防止地層突然垮塌。鉆過二疊系后，隨著井底溫度的增加，防塌劑以高軟化點瀝青粉為主，主要使用高溫高壓屏蔽劑HTLM和DYFT-2，提高防塌能力，穩(wěn)固石炭系卡拉沙依泥巖地層。

鉆井液性能方面，進入火成巖后，適當(dāng)提高鉆井液粘切，保證鉆井液足夠的攜帶能力和懸浮能力，確保剝落的掉塊能及時攜帶出來，防止掉塊下沉聚集造成井下復(fù)雜。

通過采取上述措施順利鉆完三開井段，下套管，固井施工順利。

三開井段鉆井液性能：鉆井液密度控制在1.42-1.55/cm3、粘度50-65秒，失水3-3.8ml，PH值9-10，塑性粘度22-31mpa.s，動切力8-13Pa，初切/終切2-4/5-12Pa，含砂量0.2%，般含30g/l，固含16-18%， HTHP失水12-9ml

3 結(jié)論

（1）鉆井液施工中要高度重視鉆井液體系的抑制性，通過加入包被抑制劑、固相化學(xué)清潔劑、粘土抑制劑、硅醇抑制劑、胺基頁巖抑制劑和氯化鉀等材料可以大大提高鉆井液的抑制能力，對解決井眼縮徑、井壁穩(wěn)定有良好的效果。

（2）玉北地區(qū)上部地層采用低密度鉆進可以解決起下鉆阻卡問題，并且大大提高鉆井速度。

（3）陽離子乳化瀝青膠對解決火成巖和泥頁巖垮塌問題非常有效。

（4）必須強化固控設(shè)備尤其是離心機的使用，固控的好壞直接影響鉆井液性能的控制，井下安全。