金山氣田梨6-6HF水平井鉆井液技術(shù)

褚奇，李濤，薛玉志，孔勇 （中石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101）

葛春梅，張?zhí)煨?，王?（中石化東北油氣分公司工程技術(shù)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130062）

韓國(guó)財(cái) （中石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井三公司，遼寧 盤錦 124010）

劉琴 （中石化中原油田分公司采油四廠，河南 濮陽(yáng) 457176）

金山氣田梨6-6HF水平井鉆井液技術(shù)

褚奇，李濤，薛玉志，孔勇 （中石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101）

葛春梅，張?zhí)煨?，王?（中石化東北油氣分公司工程技術(shù)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130062）

韓國(guó)財(cái) （中石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井三公司，遼寧 盤錦 124010）

劉琴 （中石化中原油田分公司采油四廠，河南 濮陽(yáng) 457176）

梨6-6HF井是金山區(qū)塊部署的第1口評(píng)價(jià)水平井，參考井較少且遠(yuǎn)，氣藏埋深不確定性較大，與鉆井施工相配套的鉆井液技術(shù)尚處于探索階段。該井上部地層夾雜大量泥巖，存在嚴(yán)重剝蝕、垮塌井段，易引起井塌掉塊、卡鉆、泥包鉆頭等復(fù)雜情況；水平段較長(zhǎng)，對(duì)鉆井液的攜巖攜砂和潤(rùn)滑性能要求較高。針對(duì)不同井段的實(shí)際情況，采用不同的鉆井液體系與工藝技術(shù)，并制定了相應(yīng)的性能維護(hù)措施，順利完成了鉆井施工任務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，鉆井過(guò)程中鉆井液性能穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抑制性能、防塌性能、攜巖攜砂性能和潤(rùn)滑性能，可以滿足梨6-6HF井的施工要求，為今后金山區(qū)塊進(jìn)行勘探開發(fā)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)支持。

水平井；金山區(qū)塊；鉆井液；井眼穩(wěn)定；梨6-6HF井

梨6-6HF井位于松遼盆地南部東南隆起區(qū)梨樹斷陷金山圈閉內(nèi)，是1口三開評(píng)價(jià)水平井，也是該區(qū)塊 （金山氣田）部署的第1口水平井，目的層為沙河子組沙一段。針對(duì)水平井開發(fā)的技術(shù)特點(diǎn)和金山區(qū)塊的地質(zhì)特點(diǎn)，要求鉆井液具有良好的潤(rùn)滑性、防塌性、攜巖性和抗污染性。

1 地質(zhì)與工程概況

梨6-6HF井位于吉林省四平市梨樹縣泉眼嶺鎮(zhèn)蔣機(jī)房村5隊(duì)，海拔169.0m，實(shí)鉆井深為3965m，垂深2922m，導(dǎo)眼井深2981m，水泥回填井深2512m，造斜點(diǎn)井深2350m，最大井斜89.0°，水平位移1007.17m。該井自上而下鉆遇的地層分別為第四系、嫩江組、姚家組、青山口組、泉頭組、登婁庫(kù)組、營(yíng)城組、沙河子組。巖性特征如表1所示。

表1 梨6-6HF井地質(zhì)分層及巖性描述

2 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)與體系選擇

2.1 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

1）井壁穩(wěn)定 營(yíng)城組和登婁庫(kù)組地層的大段泥巖、砂巖互層水敏性較強(qiáng)，井壁坍塌掉塊和井徑擴(kuò)大，需要鉆井液具有較強(qiáng)的抑制性和防塌性，以確保長(zhǎng)裸眼段井壁穩(wěn)定，為后續(xù)安全施工奠定基礎(chǔ)［1，2］。

2）潤(rùn)滑問(wèn)題 在水平井段，鉆具在重力和壓力作用下整體貼在井壁上，鉆具與井壁的軸向摩擦和徑向摩擦?xí)哟笃鹣裸@阻力和扭矩，容易造成鉆具遇阻、遇卡、鉆桿脹扣、脫開等井下復(fù)雜情況的發(fā)生。由摩阻較大引起的鉆壓損失，會(huì)直接降低鉆具的鉆速，影響施工進(jìn)度［3，4］。

3）攜巖攜砂問(wèn)題 水平井段巖屑向下方井壁沉積、易形成巖屑床，在易坍塌井段施工中會(huì)引發(fā)掉塊。如果鉆井液懸浮穩(wěn)定性較差，停泵時(shí)巖屑則會(huì)向井底下滑沉降，形成砂橋，繼而引起扭矩增大、摩阻升高，容易引起卡鉆、憋泵等復(fù)雜情況［5］。

4）儲(chǔ)層保護(hù)問(wèn)題 水平井鉆井的基本目的是安全快速完井，并通過(guò)保護(hù)儲(chǔ)層獲得最大油氣產(chǎn)量。該井水平井段較長(zhǎng)，如不快速完井，則會(huì)致使鉆井液與氣層接觸時(shí)間較長(zhǎng)，增大儲(chǔ)層污染程度［6，7］。

2.2 鉆井液體系選擇

依據(jù)金山區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)和鄰井實(shí)鉆情況，應(yīng)用于梨6-6HF井的鉆井液需要滿足以下技術(shù)要求：應(yīng)用于上部地層的泥頁(yè)巖井段的鉆井液需具有良好的抑制防塌性能；應(yīng)用于水平井段的鉆井液需具有良好的攜巖能力、潤(rùn)滑性能和儲(chǔ)層保護(hù)性能；全井段鉆井液的流變性可控可調(diào)；所用鉆井液材料經(jīng)濟(jì)合理。

根據(jù)技術(shù)難點(diǎn)和要求，結(jié)合梨6-6HF井的地層、儲(chǔ)層特性，通過(guò)大量的室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得出各井段所用鉆井液體系類別 （表2）。

表2 梨6-6HF井各井段鉆井液體系類別

3 鉆井液現(xiàn)場(chǎng)處理與維護(hù)

3.1 一開 （0～504.5m）鉆井液技術(shù)

一開使用膨潤(rùn)土鉆井液體系以滿足懸浮攜砂、防漏和防塌的要求，其基本配方為：4.0%～8.0%NV-1鈉土＋0.1%～0.2%Na2CO3＋0.05%～0.1%HV-CMC（配方中百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)），鉆井液密度控制在1.05～1.10g／cm3，漏斗黏度50～60s。使用好4級(jí)固控設(shè)備，及時(shí)清除有害固相，以保持鉆井液性能穩(wěn)定。鉆至一開設(shè)計(jì)井深前50.0m，加入HV-CMC改善鉆井液流型，同時(shí)大排量洗井。在起鉆前加入優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土漿，確保表層套管下井和固井作業(yè)的順利進(jìn)行。

3.2 二開 （504.5～2968m）鉆井液技術(shù)

二開導(dǎo)眼井段 （504.5～1994m）以泥巖、頁(yè)巖和砂巖為主，地層膠結(jié)疏松，滲透性好，鉆屑容易吸水膨脹，易泥包鉆頭。按照 “三低一高”的施工原則，即在保證高排量的情況下，盡量使用低密度、低黏度、低切力的鉆井液鉆進(jìn)，采用聚合物防塌鉆井液體系，其基本配方為：一開鉆井液＋0.05%～0.2%HV-CMC＋0.2%～0.5%KPAM＋0.5%～1.0%NH4HPAN＋0.5%～1.0%JS-9＋1.0%～2.0%SMP＋1.0%～2.0%SMC＋1.0%～2.0%KFT（配方中百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。鉆井液的維護(hù)主要以聚合物膠液和膨潤(rùn)土漿為主，根據(jù)黏切的高低調(diào)整聚合物HV-CMC濃度，保持其有效質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.05%以上。在1994m處改用215.9mm鉆頭鉆進(jìn)后，1994～2981m導(dǎo)眼井段和2512～2968m填井側(cè)鉆井段采用雙聚防塌鉆井液體系，即在聚合物防塌鉆井液體系的基礎(chǔ)上增加使用聚胺高效抑制劑，且采用一次性加足后期少量維護(hù)的方式將鉆井液體系轉(zhuǎn)換一次到位。同時(shí)，適當(dāng)增大抗鹽抗溫降濾失劑JS-9和極壓白油潤(rùn)滑劑JYRH的質(zhì)量，來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化鉆井液的防塌抑制性能和潤(rùn)滑性能，保持鉆井液的失水量不高于3.0mL。尤其是在2350m處造斜后，需要時(shí)刻跟蹤記錄鉆井液的潤(rùn)滑黏附系數(shù)，及時(shí)補(bǔ)加極壓白油潤(rùn)滑劑JYRH，提高鉆井液的潤(rùn)滑防卡能力，以保證斜井段順利鉆進(jìn)。鉆完導(dǎo)眼后徹底清洗井眼，保證井眼的清潔，鉆井液性能穩(wěn)定后，下套管固井。

3.3 三開 （2968～3965m）鉆井液技術(shù)

將二開鉆井液密度1.35～1.38g／cm3降低至1.28～1.30g／cm3，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%非滲透封堵劑FD-1，將鉆井液體系轉(zhuǎn)換為非滲透雙聚鉆井液體系。施工中，以維護(hù)鉆井液性能為主，保持潤(rùn)滑劑的有效質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%左右，摩擦因數(shù)小于0.06，嚴(yán)格控制鉆井液密度不高于1.30g／cm3；另外，使用200目線性高頻振動(dòng)篩、除砂器、除泥器、離心機(jī)，嚴(yán)格控制固相體積分?jǐn)?shù)不高于10.0%，濾失量不高于3.0mL，做好儲(chǔ)層保護(hù)工作，減少固相對(duì)氣層的傷害。

隨著井深的增加，井斜的增大，巖屑床的形成幾率越來(lái)越高。為盡可能避免巖屑床的形成，在鉆井性能方面需嚴(yán)格控制鉆井液的流變性能，提高鉆井液的動(dòng)切力不低于12.0Pa。在實(shí)鉆過(guò)程中，若出現(xiàn)切力下降的情況，迅速補(bǔ)充具有明顯提切作用的降濾失劑FT-99、JS-9和HV-CMC；密切關(guān)注井口出砂量的大小，以及摩擦因數(shù)變化，若出現(xiàn)異常立即短起，機(jī)械破除巖屑床。

完鉆后，大排量清洗井眼，配制60.0m3潤(rùn)滑防卡封井鉆井液，確保電測(cè)順利進(jìn)行。在下入生產(chǎn)尾管前，需再次大排量清洗井眼并配制60.0m3潤(rùn)滑防卡封井鉆井液，確保生產(chǎn)尾管一次到位，順利完成固井施工。梨6-6HF井分段鉆井液性能如表3所示。

表3 梨6-6HF井分段鉆井液性能

4 結(jié)論與建議

1）二開上部井段使用的聚合物防塌鉆井液體系和下部井段使用的雙聚防塌鉆井液體系性能穩(wěn)定、抑制性強(qiáng)、懸浮攜巖能力好，井壁穩(wěn)定，未出現(xiàn)任何掉塊垮塌現(xiàn)象，性能易于維護(hù)，鉆井液材料成本可控，在金山區(qū)塊地層表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性和實(shí)用性。

2）應(yīng)用于三開井段的非滲透雙聚鉆井液體系具有良好的防塌、攜巖和潤(rùn)滑效果，保證了測(cè)井工具順利入井，可以滿足金山區(qū)塊水平井的施工要求。

3）在進(jìn)入水平段施工前需將鉆井液性能一次性調(diào)整到位，避免給后期鉆井液的處理維護(hù)造成困難。

4）水平段施工中應(yīng)加強(qiáng)固控設(shè)備的使用，振動(dòng)篩應(yīng)使用200目以上的篩布，增加離心機(jī)、除泥器和除砂器的使用時(shí)間，盡量降低鉆井液中有害固相體積分?jǐn)?shù)。

［1］邱正松，徐加放，呂開河，等 .多元協(xié)同穩(wěn)定井壁新理論 ［J］.石油學(xué)報(bào)，2007，28（2）：117～119.

［2］金衍，陳勉 .井壁穩(wěn)定力學(xué) ［M］.北京：科學(xué)出版社，2012.1～2.

［3］李濤 .長(zhǎng)水平段水平井鉆井液技術(shù)研究 ［D］.青島：中國(guó)石油大學(xué) （華東），2010.

［4］李午辰，高小芃，贠功敏 .中原油田白廟平1井水平井鉆井液技術(shù) ［J］.石油天然氣學(xué)報(bào) （江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2012，34（4）：151～153.

［5］龍芝輝，汪志明，郭曉樂(lè) .斜直井段和水平井段中環(huán)空巖屑運(yùn)移機(jī)理的研究 ［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2005，29（5）：42～45.

［6］白登相，嚴(yán)利詠，蔣明英 .群庫(kù)恰克地區(qū)水平井Q5-1鉆井液技術(shù) ［J］.石油天然氣學(xué)報(bào) （江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2011，33（5）：140～143.

［7］康毅力，羅平亞 .儲(chǔ)層保護(hù)系統(tǒng)工程：實(shí)踐與認(rèn)識(shí) ［J］.鉆井液與完井液，2007，24（1）：1～6.

［編輯］ 帥群

Drilling Fluid Technology of Horizontal Well Li 6-6HF in Jinshan Gasfield

CHU Qi，LI Tao，XUE Yuzhi，KONG Yong，GE Chunmei，ZHANG Tianxiao，WANG Xue，HAN Guocai，LIU Qin （First Author' s Address：Research Institute of Petroleum Engineering，SINOPEC，Beijing100101，China）

Well Li 6-6HF was the first horizontal evaluation well in Jinshan Block，there were only a few reference wells，and it was far distance among these wells and buried depth of gas reservoirs was uncertain，the technologies of the drilling fluid matched with drilling operation were still at the exploring stage.There were large number of mudstones in the upper section，there existed problems of denudation and formation collapse，and collapsibility，drill-pipe stuck and bit balling were easily induced.Because horizontal section was very long，the capacities of cutting and sand carrying of the drilling fluid and its lubricity were highly required.In consideration of the actual situation of different sections，different drilling fluids and different techniques were used and relevant measures were developed to maintain the performance for smooth drilling operations.Field application shows that the properties of drilling fluid are stable with higher inhibition，collapse resistance，cutting and sand carrying ability and good lubrication，it can meet the needs of field operation in Well Li 6-6HF.It provides valuable experiences and technical support for natural gas exploration and development in Jinshan Block in the future.

horizontal well；Jinshan Block；drilling fluid；wellbore stability；Well Li 6-6HF

TE254

A

1000-9752（2014）04-0091-04

2014-01-12

褚奇 （1982-），男，2006年大學(xué)畢業(yè)，博士，工程師，主要從事鉆井液技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工作。