伊朗雅達油田F10井鉆井液技術

李希君，張景紅，趙忠亮，張翔宇，秦 濤

(勝利石油管理局鉆井工程技術公司泥漿公司，山東東營 257064)

伊朗雅達油田是由中石化國際石油勘探公司與伊朗石油公司PEDEC共同聯(lián)合開發(fā)的油田，位于伊朗西南部的胡澤斯坦省，地處伊朗和伊拉克的邊境。在該區(qū)塊已施工完的幾口井中，施工過程中均出現(xiàn)了不同程度的井下復雜情況，如縮徑、石膏侵、井涌、井漏、壓差卡鉆等。針對這些復雜情況，現(xiàn)場采用KCl聚磺潤滑防塌鉆井液體系及非滲透潤滑封堵防塌鉆井液體系，該體系具有較好的屏蔽暫堵能力、良好的抑制能力、潤滑防塌能力、抗污染能力及抗高溫能力，現(xiàn)場施工經(jīng)驗表明，該體系能夠能很好地滿足鉆井施工的要求。F10井是伊朗雅達油田最南端的一口井，地質(zhì)構造和油區(qū)北部有較大區(qū)別，三開鉆遇的地層，其中Kazhdumi地層含稠油瀝青質(zhì)少，但鉆遇的漏失層位多，本井段漏失泥漿達1 600 m3，消耗堵漏劑累計達101.5 t，創(chuàng)雅達非瀝青層漏失之最。四開Fahliyan地層油氣壓力系數(shù)高。完鉆井深4 282 m，自開鉆到完鉆用時僅81 d，是雅達區(qū)塊同類型井施工比較成功的井。

1 地質(zhì)工程概況

1.1 地質(zhì)概況

地質(zhì)分層見表1。

表1 地質(zhì)分層表

1.2 工程概況

F10井井身結構見表2。

表2 F10井井身結構

2 鉆井施工技術難點

1)Aghajari、Gachsaran層泥巖段極易水化膨脹、分散，易導致井眼縮徑、鉆井液黏切上升，流型變差，泥漿性能調(diào)整困難，易糊井壁，造成起下鉆遇阻。

2)Gachsaran層鉆遇石膏層，石膏侵入泥漿，導致泥漿性能惡化，失水上升，流型變差，易縮徑。

3)Asmari地層含大段砂巖，滲透性好，易形成厚泥餅。

4)Pabdeh、Gurpi地層灰?guī)r微裂縫發(fā)育，易出現(xiàn)漏失。

5)Kazhdumi地層富含瀝青，瀝青進入泥漿后，造成泥漿的黏切增高，泥餅虛厚，同時伴生出來的H2S、CO2對泥漿性能也有一定的污染，泥漿性能難以調(diào)整。若瀝青大量涌入，壓井時會出現(xiàn)和泥漿置換，則可能無法施工造成井報廢。

6)Gadvan地層的泥巖可鉆性差，應力作用下，易出現(xiàn)剝蝕掉塊，形成大肚子，易造成環(huán)空不暢，導致起下鉆遇阻。

7)Fahliyan地層屬高、低壓同層，低壓層滲透率強，在較大的壓差作用下極易發(fā)生壓差卡鉆。

3 現(xiàn)場鉆井液施工

3.1 一開井段(0～301 m)

本井一開采用般土漿開鉆。本段地層膠結疏松，井徑大，造漿嚴重，對性能控制以滿足攜砂，抑制地層造漿為主要目的。當鉆至設計井深后，充分循環(huán)，在確認井眼干凈后，再用1%HV-CMC稠漿封井，確保下套管作業(yè)順利。

3.2 二開井段(301 ～1 318.5 m)

本井段采用KCl-聚合物鉆井液體系，性能如表3所示。其配方如下:

2% ～3%(質(zhì)量體積濃度，下同)膨潤土、0.2% ～0.3%NaOH、0.2% ～0.3%Na2CO3、0.2% ～0.3%生物聚合物XCD、1% ～2%淀粉類降濾失劑ZWJS、1% ～2%纖維素類降濾失劑SNFC、5% ～8%KCl、0.2% ～0.5%聚丙烯酰胺 PHPA、1% ～2%銨鹽 XNJJ、BaSO4。

表3 二開井段鉆井液性能

上部地層(300～800 m)將鉆遇大段的泥巖、泥砂巖互層，鉆時快，地層造漿嚴重。鉆進過程中采用“三低一適當”的處理思路，即低黏、低切、低固相及適當?shù)你@井液濾失量，保證井眼適當?shù)臄U大率，防止鉆頭泥包及地層縮徑。800 m以后將鉆遇大段的石膏層。首先提高泥漿密度至1.42 g/cm3，防止地層縮徑;其次是選擇抗污染能力較強、抗鹽效果好的處理劑，降低濾失量，維護泥漿性能穩(wěn)定。在鉆進的過程中，提前加入0.3%Na2CO3進行預處理，大量的石膏進入泥漿時，再加入NaHCO3以降低Ca2+含量，減輕石膏污染;保持聚合物PHPA和KCl的用量，保證其包被、抑制作用，聚合物用量為0.2%，KCl用量為5%;利用XNJJ銨鹽、稀膠液調(diào)節(jié)流型，保證泥漿較低的黏切和良好的流型，對井壁形成適當?shù)臎_刷;充分使用好固控設備，密度提高后，開啟雙級離心機，降低鉆井液中的固相含量，保證鉆進施工順利進行。下套管前將失水控制在8 mL以內(nèi)，保證中完順利施工。

3.3 三開井段(1 318.5 ～3 876 m)

本井段采用KCl聚磺潤滑防塌鉆井液體系，該體系抑制性強、潤滑防塌能力強、抗溫抗污染能力強，性能如表4所示。該體系配方如下:

2% ～3%膨潤土、0.2% ～0.3%NaOH、0.2% ～0.4%PHPA、1% ～2% 抗鹽聚合物降濾失劑SNLY、1% ～2%SNFC、5% ～8%KCl、2% ～4%SNPH、3% ～5%SMP-2、2% ～3%TCFD、0.5% ～1%流型調(diào)節(jié)劑HHDN、2% ～3%聚合醇JHC、2% ～4%液體潤滑劑RH200、1% ～2%超細CaCO3、BaSO4示情況而定。

表4 三開井段鉆井液性能

本井段裸眼段長，且將鉆遇大段的砂巖，地層滲透率好，泥漿量消耗較大。鑒于此，一方面采用物理封堵;另一方面采用化學封堵。首先，在保持合適的鉆井液流變性能和環(huán)空返速的基礎上，堅持以“力學平衡為主，化學抑制、物理封堵為輔”的井眼穩(wěn)定原則，鉆進中保持合適的鉆井液密度，實現(xiàn)近平衡鉆進;提高鉆井液濾液的抑制性，保證0.3%的聚合物含量和5%的KCl含量，抑制泥頁巖水化分散;隨著井深的增加，加入2%聚合醇，利用聚合醇的濁點效應對地層進行有效的封堵;強化物理封堵，加入3%的瀝青防塌劑及2%的超細碳酸鈣，對地層微裂縫進行有效的封堵，同時通過改變顆粒的粒徑分布來改善泥餅質(zhì)量;隨著井深的增加，加入抗鹽抗高溫降失水劑，如SNPH、SMP-2、SNLY等來降低濾失量，提高泥漿的抗溫性，保證泥漿性能穩(wěn)定，防止井壁坍塌。在充分使用好固控設備的基礎上，提高泥餅的潤滑性，加入2%RH200，控制摩阻和潤滑性在合理的范圍之內(nèi)。

本井鉆進至3 374 m，進入kazhdumi地層，返出砂樣中有硬質(zhì)瀝青，振動篩上有少量的軟瀝青糊篩，采取的措施是往鉆井液中加入0.2%乳化劑，鉆穿該層位后鉆井液性能仍保持良好。本井段鉆進至層位Pabdah后發(fā)生了多次井漏，根據(jù)鉆井液漏失速度，及時采取措施，配制15% ～45%(質(zhì)量體積濃度)的堵漏劑來堵漏和承壓堵漏。堵漏劑的成分主要為:粗、中、細核桃殼、云母、細和超細鋸末、中、粗石灰石、單封和棉籽皮等。出現(xiàn)井漏時，依漏失情況制定方案。本井進行了多次堵漏和承壓堵漏施工，施工的情況如表5所示。

表5 F10井堵漏和承壓堵漏的情況

續(xù)表

3.4 四開井段(3 876～4 282 m)

四開鉆遇的白堊系下統(tǒng)F地層，屬高、低壓同層，為孔隙型灰?guī)r儲層，滲透性好，具有孔隙型砂巖儲層的特性。國內(nèi)外的研究資料表明，當壓差高于10 MPa后發(fā)生壓差卡鉆的可能性大大增加。而本井段的鉆井液液柱壓力與地層壓力的壓差高達20 MPa(鉆井液相對密度1.75)，因此，該井段壓差卡鉆的風險極大。已完成的井HOS-2ST井、F7井、F18井、F2井、KSK-2ST井和F8井在鉆進F層時，使用了KCl聚磺鉆井液，采取屏蔽暫堵、添加潤滑劑、降低鉆井液密度等措施，卡鉆9次。借鑒已經(jīng)完成井的經(jīng)驗，本井四開采用無滲透潤滑封堵防塌鉆井液體系，順利完鉆，沒有出現(xiàn)壓差卡鉆問題。該體系配方如下:

1.5 % ～2.5%膨潤土、0.2%NaOH、0.2%Na2CO3、0.3% ～1% 非滲透 SNFST、0.2% ～0.4%PHPA、2% ～4%SNPH、3% ～5%SMP-2、2% ～4%TCFD、0.5% ～1%流型調(diào)節(jié)劑 HHDN、1% ～2%JHC、2% ～4%RH200、1% ～2%超細CaCO3、1% ～3%塑料粒子/玻璃微珠、BaSO4。

本段鉆井液性能如表6所示。

表6 四開井段鉆井液性能

無滲透鉆井液具有以下技術特點:1)無滲透鉆井液同一配方就能有效封堵不同滲透性地層，即具有廣譜防漏和保護儲存層效果。2)不同于常規(guī)鉆井液的泥餅，無滲透鉆井液井壁表面封堵層很薄，且阻隔壓力傳遞能力強，因此，能有效避免壓差卡鉆。3)無滲透鉆井液封堵層形成速度快且薄，位于巖石表面上，沒有滲入巖石深處，所以只要消除過平衡壓力，封堵膜的作用就將消弱，一旦有反向壓力，封堵膜就會被清除不會產(chǎn)生永久堵塞損害儲層。4)無滲透鉆井液封堵隔層(膜)能提高漏失壓力和破裂力梯度，相當于擴大安全密度窗口，能較好解決以往鉆長裸眼多套壓力系統(tǒng)或壓力衰竭地層時易發(fā)生的漏失、卡鉆、坍塌和油層損害技術難題。

施工過程中具體措施為:1)保持合適的鉆井液密度成為關鍵因素。及時調(diào)整鉆井液密度，在保證井下安全的情況下，盡可能地采用低密度鉆進，減小井底壓差，更好地預防壓差卡鉆。本井油氣顯示很好，密度逐漸提至設計上限1.72 g/cm3，才能控制全烴值在15%以下。2)充分利用四級固控設備，將振動篩的篩布換成140目，清潔器的篩布換成200目。嚴格控制膨潤土含量及固相含量，盡最大可能減少泥漿中劣質(zhì)固相的含量，保證泥漿的清潔，保證泥餅質(zhì)量。3)控制般土含量為17～25 g/L，泥漿黏度為45～55 s，在保證鉆屑攜帶和井壁穩(wěn)定的前提下，保持泥漿良好的流動性，對井壁形成適當?shù)臎_刷，減少虛厚泥餅的存在。4)補充足量抗高溫防塌降失水劑，使褐煤樹脂、磺化酚醛樹脂、磺化瀝青在泥漿中的質(zhì)量體積濃度分別不低于1.5%、2%、1.5%?？刂颇酀{的高溫高壓失水在10 mL以內(nèi)，降低滲透量，提高泥餅質(zhì)量。5)加入封堵材料，改善泥餅質(zhì)量。進入FL低壓地層前50 m加強封堵，加入非滲透、超細碳酸鈣、瀝青類材料，從而對地層進行有效的封堵，降低地層滲透能力。6)通過加入2% ～4%液體潤滑劑、1% ～2%聚合醇，充分改善泥餅的潤滑性能，調(diào)整泥餅質(zhì)量至最佳狀態(tài)，提高泥漿的潤滑性能和防粘卡的能力，將摩阻和扭矩控制在合理的范圍內(nèi)，保證鉆進及起下鉆過程的安全順利。7)在鉆FL低壓地層時，每鉆進80 m進行短起下，短起下時將配好的潤滑封堵泥漿(其配方為井漿、1%非滲透、0.5%SNDF、0.5%TCFD、1%超細CaCO3、1% ～2%玻璃微珠BLWZ)打入井底，然后起鉆至套管內(nèi)大排量循環(huán)，無滲透材料在20 MPa壓差下在近井地帶快速形成滲透率為0的封堵層，將地層壓力與鉆井液液柱壓力隔開。

4 結論

KCl聚磺潤滑防塌鉆井液體系有良好的流變性能和較強的攜巖能力，穩(wěn)定井壁效果好，抗鹽膏及油氣污染能力強，高溫穩(wěn)定性突出，滿足了伊朗雅達地區(qū)鉆井施工的需要;無滲透暫堵潤滑防塌鉆井液體系具有較好屏蔽暫堵能力、潤滑防塌能力及抗高溫能力，基本上解決了Fahliyan地層的壓差卡鉆問題;兩種鉆井液體系成功的運用，為伊朗雅達油田二期鉆井施工提供了很好的借鑒。

［1］任云貞.伊朗雅達地區(qū)壓差卡鉆機理分析與預防措施研究［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2010(11):140－141.

［2］王法治，肖超，侯立中，等.伊朗雅達油田復雜地層鉆井液技術［J］.鉆井液與完井液，2012，29(5):41－43.

［3］鮑洪志，楊順輝，侯立中，等.伊朗Y油田F地層防卡技術［J］.石油鉆探技術，2013，41(3):67－72.