聚硅醇非滲透鉆井液在元陸4井的應(yīng)用

劉學(xué)明 王其星

摘要：川東北元陸區(qū)塊地層構(gòu)造復(fù)雜、油氣壓力系數(shù)高，是鉆探難度較大的地區(qū)之一。該區(qū)塊自流井、須家河多存在高壓氣層，鉆井液密度常達(dá)到2.0g/cm3以上，這就要求使用性能優(yōu)良的高密度鉆井液鉆進(jìn)。聚硅醇非滲透鉆井液體系，既有聚合物鉆井液的強(qiáng)抑制性，又有良好的封堵性和較強(qiáng)的抗污染能力，在元陸區(qū)塊廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：川東北；元陸區(qū)塊；聚硅醇非滲透鉆井液

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-3198（2013）05-0195-01

1川東北地區(qū)地層特點(diǎn)

1.1侏羅系自流井組

侏羅系自流井組巖性為泥頁(yè)巖與砂巖混層，巖石破碎、膠結(jié)性差。粘土礦物組分以伊利石和伊蒙混層為主，屬低活性的脆性地層，部分構(gòu)造存在異常高壓，元陸4井自流井組，油氣壓力系數(shù)高達(dá)2.0。

1.2上三疊系須家河組

上三疊系須家河組巖性以灰色泥巖與砂巖混層為主，底部有石英砂巖和含礫砂巖。存在多套不同壓力系數(shù)的高壓高產(chǎn)氣層和漏層，地層壓力系數(shù)難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，一般在20以上，部分鄰井達(dá)到2.3。

2鉆井液技術(shù)要求

川東北元陸區(qū)塊對(duì)鉆井液的技術(shù)要求如下：

（1）鉆井液流變性能，要求其粘度、切力在懸浮穩(wěn)定的基礎(chǔ)上盡可能低，并且保持穩(wěn)定，以保證盡可能小的環(huán)空循環(huán)壓耗，避免過高的壓力波動(dòng)。

（2）鉆井液密度可調(diào)范圍大，具備可持續(xù)加重能力，在1.30～2.50g/cm3范圍內(nèi)可任意調(diào)整。

（3）鉆井液防粘卡性能強(qiáng)，川東北地區(qū)常存在同一裸眼多套壓力系統(tǒng)，且壓力梯度相差懸殊，高低壓力層交錯(cuò)出現(xiàn)，這就要求高密度鉆井液的濾失造壁性強(qiáng)，防粘卡性能好。

（4）鉆井液抗污染能力強(qiáng)，特別是抗酸性氣體污染能力強(qiáng)。川東北地區(qū)多數(shù)構(gòu)造中含CO2氣體。元陸2井、元陸4井鉆井液碳酸氫根含量峰值均在20000mg/L以上。

（5）鉆井液抑制性強(qiáng)，保持較高的聚合物含量，抑制粘土顆粒高溫下分散，從而減少鉆井液中亞微米粒子的含量。

3鉆井液技術(shù)思路

鉆井液的研究始終圍繞著一個(gè)問題，即在保持其膠體相對(duì)穩(wěn)定的前提下抑制粘土的水化分散，但目前常用的無機(jī)鹽和有機(jī)抑制劑，在增強(qiáng)體系抑制性的同時(shí)均有不同程度的不利于鉆井液本身膠體穩(wěn)定性的問題存在，這就需要加入大量鉆井液穩(wěn)定劑以改善變差的鉆井液流變性和濾失造壁性，而這些處理劑的加入會(huì)削弱其抑制性。聚硅醇非滲透鉆井液體系很好的解決了這一問題，既有聚合物鉆井液的強(qiáng)抑制性，又有良好的流變性和密度可調(diào)性，選用合適的聚合物，使鉆井液體系適度分散的同時(shí)又具有強(qiáng)抑制性和封堵性。

4鉆井液配方

經(jīng)反復(fù)大量的室內(nèi)試驗(yàn)研究出了適應(yīng)川東北深井鉆進(jìn)的一種適度分散的強(qiáng)抑制、強(qiáng)封堵聚硅醇非滲透鉆井液體系，其典型配方為：預(yù)水化好般土漿+PAM+XY-27+SMP +SPNH+FF-2+非滲透+聚合醇+硅酸鈉+潤(rùn)滑劑+加重劑。其中聚合物采用大小分子復(fù)配，XY-27是一種兩性離子聚合物降粘劑，具有強(qiáng)抑制性的同時(shí)有較好的降粘作用。使用磺化酚醛樹脂、褐煤樹脂提高體系的抗溫能力、抗污染能力。使用非滲透處理劑有效封堵不同滲透性地層和微裂縫泥頁(yè)巖層，促使動(dòng)濾失量降低進(jìn)而使井壁穩(wěn)定。

5現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

5.1元陸4井概況

元陸4井是中石化南方公司在川東北元壩中部斷褶帶花叢圈閉第一口預(yù)探井。承鉆單位勝利石油管理局西南石油工程管理中心70562SL鉆井隊(duì)，該井于2010年8月28日8：00使用Ф406mm鉆頭一開，于2011年5月4日6：00鉆達(dá)井深4735.00m，完鉆，該井施工順利，無井下事故，電測(cè)、下套管均一次成功。

5.2元陸4井鉆井液體系選擇

針對(duì)以上地層特點(diǎn)，鉆井液必須滿足以下要求：（1）具有良好的攜巖洗井能力和護(hù)壁能力。（2）具有很強(qiáng)的抑制能力和抗鹽、抗鈣、抗高溫能力。（3）具有良好的潤(rùn)滑防卡和防塌能力。（4）能很好地保護(hù)油氣層，減少油氣層損害。本井進(jìn)行大量室內(nèi)試驗(yàn)，優(yōu)選鉆井液配方，最終采用鉆井液類型為：聚硅醇非滲透鉆井液體系。

5.3元陸4井鉆井液維護(hù)及處理

（1）鉆井液準(zhǔn)備工作。

三開前，充分利用二開中完時(shí)間，處理鉆井液，使用離心機(jī)并配合高濃度聚合物膠液降低鉆井液般土含量，將般土含量逐步降低至20-30g/L。利用鉆塞時(shí)間補(bǔ)充鉆井液中聚合物含量，大量加入聚合物膠液，隨著鉆井液中聚合物含量提高，鉆井液塑性粘度上升，動(dòng)切力下降，加量集中段甚至為零或負(fù)值，從而使鉆井液抑制性得到極大的提高。

（2）鉆井液轉(zhuǎn)換工作。

轉(zhuǎn)換體系前做好護(hù)膠工作，加入LV-CMC護(hù)膠，鉆至3200m，逐步在鉆井液中加入改性樹脂、褐煤樹脂、磺化酚醛樹脂，當(dāng)降濾失劑含量達(dá)3%時(shí)，元陸4井失水降至3.2ml。加入磺化酚醛樹脂，提高鉆井液抗溫、抗污染能力。加入瀝青粉FF-2，改善泥餅質(zhì)量，封堵地層微裂縫，提高鉆井液在高溫高壓下的濾失造壁能力。本井鉆井液體系轉(zhuǎn)換工作順利。

（3）提高鉆井液密度。

元陸4井鉆進(jìn)至3184m，全烴值由0.16%上升至9879%，將鉆井液密度由115g/cm3提高至130g/cm3，鉆進(jìn)至自流井組提高至180g/cm3，鉆進(jìn)至3860m，全烴值由412%上升至4534%，將鉆井液密度提高至200g/cm3，壓穩(wěn)氣層，靜止測(cè)后效，油氣上竄速度30m/h以內(nèi)。

元陸區(qū)塊油氣層活躍，氣層壓力高，必須保持良好的鉆井液性能，隨時(shí)準(zhǔn)備提高鉆井液密度。保持較低粘度、較低切力、較好流型，才能順利加重，加重時(shí)采用混入重漿的方法，逐步提高鉆井液密度，且不可一次提高過大，導(dǎo)致壓漏地層。

調(diào)好重漿性能是提高鉆井液密度的關(guān)鍵，如果重漿粘切過高，會(huì)導(dǎo)致鉆井液性能惡化。元陸4井在配重漿時(shí)，井漿為基礎(chǔ)，先加入10%清水，按配方補(bǔ)加藥品，然后加重至240g/cm3，這樣性能基本與井漿保持一致，保證了提高整個(gè)鉆井液提高密度的順利進(jìn)行。

表1元陸4井聚硅醇非滲透鉆井液不同密度下性能表

（4）防塌性能。

井塌是泥頁(yè)巖水敏性與高陡構(gòu)造破碎性地層受應(yīng)力集中共同作用造成的。首先是力學(xué)平衡，根據(jù)地層情況確定合理的鉆井液密度，千佛崖組密度1.50-1.70 g/cm3，自流井組1.60-2.00 g/cm3，須家河組1.90-2.10 g/cm3。其次采用強(qiáng)抑制和強(qiáng)封堵相結(jié)合，聚硅醇非滲透鉆井液體系，保證聚合物含量，提高鉆井液的抑制性，加入瀝青類防塌劑和非滲透處理劑提高鉆井液的封堵能力。元陸4井，采用以上方法基本實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)時(shí)無掉塊，起下鉆無阻卡。

（5）CO2氣體污染。

元陸4井鉆進(jìn)中地層出CO2氣體，碳酸根含量27000mg/L，碳酸氫根含量高達(dá)40000 mg/L，鉆井液切力上漲，六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)Ф3、Ф6讀數(shù)迅速升高，濾失量增加，泥餅發(fā)虛。針對(duì)以上情況，首先提高鉆井液pH值，將鉆井液pH提高至11以上，低密度情況下，配合降濾失劑加入生石灰、水泥，處理完后，補(bǔ)充大量聚合物，以提高鉆井液穩(wěn)定性。高密度情況下，配合降濾失劑加入稀釋劑，同樣處理完后，補(bǔ)充大量聚合物，以提高鉆井液穩(wěn)定性。在后續(xù)鉆進(jìn)中，保證較高的pH，防止反復(fù)污染。

6結(jié)論

（1）針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的川東北元陸區(qū)塊深井高密度鉆井液技術(shù)要求，采用適度分散的強(qiáng)抑制、強(qiáng)封堵性聚硅醇非滲透鉆井液體系。

（2）適當(dāng)?shù)陌阃梁渴歉呙芏茹@井液的基礎(chǔ)，保持般土含量20-30g/L之間。元陸4井鉆井液密度2.0 g/cm3時(shí)，般土含量24g/L，適合鉆進(jìn)需要。

（3）瀝青類防塌劑和非滲透有利于提高泥漿的封堵能力和防塌能力。

（4）聚硅醇非滲透鉆井液體系有著很強(qiáng)的抗污染能力，可以加入部分磺化材料提升鉆井液的抗污染能力。