征1-斜3井防塌鉆井液技術(shù)

邱春陽(yáng)，馬法群，王寶田

(中國(guó)石化勝利石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)公司，山東東營(yíng) 257064)

征1-斜3井位于準(zhǔn)噶爾盆地中央隆起帶中部征1區(qū)塊征1砂體高部位，是該區(qū)塊第一口定向井，鉆探目的開(kāi)發(fā)征1區(qū)塊侏羅系三工河組油藏。該井是一口生產(chǎn)井，設(shè)計(jì)井深4 845.0 m，采用三開(kāi)制井身結(jié)構(gòu)，一開(kāi)φ444.5 mm井眼×155.0 m，φ339.7 mm套管×155.0 m；二開(kāi)φ311.2 mm井眼×2 523.0 m，φ244.50 mm套管×2 522.52 m；三開(kāi)井眼φ215.9 mm×4 900.0 m，井深4 200 m定向，最大井斜30°，套管φ177.80 mm×4 890.04 m。該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，鉆井施工過(guò)程中井壁失穩(wěn)情況時(shí)有發(fā)生，下部井眼井徑平均擴(kuò)大率達(dá)16%以上。特別是完井后電測(cè)遇阻頻繁，完井作業(yè)耗時(shí)長(zhǎng)。通過(guò)優(yōu)選鋁胺成膜防塌鉆井液體系，配合現(xiàn)場(chǎng)鉆井液維護(hù)處理工藝，保證了該井順利完鉆；和該區(qū)塊已完鉆井相比，征1-斜3井鉆井周期和完井作業(yè)時(shí)間最短。完井測(cè)試后，日穩(wěn)產(chǎn)油4.5 t。

1　地質(zhì)概況及鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

征1-斜3井鉆遇地層自上而下為第四系、第三系、東溝組、吐谷魯群、三工河組和八道灣組。由于地層復(fù)雜，鉆井液施工難度較大，主要有以下技術(shù)難點(diǎn)：

1)上部地層到吐谷魯群上部，泥巖水敏性強(qiáng)，易水化膨脹，造成起下鉆遇阻、泥包鉆頭等復(fù)雜情況。

2)二開(kāi)地層疏松，膠結(jié)性差，砂巖井段滲透性強(qiáng)，使用φ311.2 mm鉆頭鉆進(jìn)，機(jī)械鉆速快，產(chǎn)屑量大。由于近井壁環(huán)空返速低，巖屑在上返過(guò)程中易黏附在砂巖段井壁上，形成虛厚泥餅，造成起下鉆遇阻。

3)侏羅系發(fā)育超壓[1]，三工河組和八道灣組灰色泥巖及碳質(zhì)泥巖硬而脆，硬脆性及應(yīng)力性垮塌嚴(yán)重。

4)三開(kāi)裸眼段長(zhǎng)，施工中使用的鉆井液密度較周圍完鉆井低，低密度下保持井壁和斜井段井壁穩(wěn)定的難度大；施工周期和井壁浸泡時(shí)間長(zhǎng)，井壁失穩(wěn)趨勢(shì)增大。

5)三開(kāi)定向施工中，鉆具與井壁接觸面積大，施工中摩阻和扭矩大，易造成“拖壓”現(xiàn)象，必須保證鉆井液體系具有良好的潤(rùn)滑性，增加其潤(rùn)滑防卡能力。

6)根據(jù)巖心實(shí)測(cè)物性資料，該區(qū)塊儲(chǔ)層屬于低孔低滲儲(chǔ)層，少量的濾液侵入儲(chǔ)層，會(huì)降低油層的滲透率，造成對(duì)儲(chǔ)層的污染；定向井穿越儲(chǔ)層面積大，油層保護(hù)難度也大。

2　鉆井液體系的選擇

通過(guò)調(diào)研鄰井鉆井液施工現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)內(nèi)深井鉆井液體系使用情況[2-6]，針對(duì)征1-斜3井地質(zhì)概況及施工中鉆井液技術(shù)難點(diǎn)，確定二開(kāi)使用聚胺強(qiáng)抑制鉆井液體系，三開(kāi)使用鋁胺成膜防塌鉆井液體系。

聚胺強(qiáng)抑制鉆井液體系基本配方：(4.0%～6.0%)膨潤(rùn)土+(0.2%～0.3%)NaOH+(0.2%～0.3%) Na2CO3+(0.4%～0.6%)聚丙烯酸鉀KPAM+(0.5%～1.0%)有機(jī)胺+(0.3%～0.5%)CMC-HV+(2.0%～3.0%)超細(xì)碳酸鈣+(3.0%～5.0%)耐溫抗鹽防塌降濾失劑JZC-1。

鋁胺成膜防塌鉆井液體系基本配方：(3.0%～4.0%)膨潤(rùn)土+(0.3%～0.5%)KPAM+(0.5%～1.0%)有機(jī)胺+(1.0%～2.0%)鋁基聚合物+(2.0%～3.0%)JZC-1+(2.0%～3.0%)磺化酚醛樹(shù)脂SMP-1+(2.0%～3.0%)低熒光磺化瀝青+(2.0%～3.0%)超細(xì)碳酸鈣+(0.5%～1.0%)雙膜承壓劑+(2.0%～3.0%)聚合醇防塌劑+(3.0%～5.0%)白油潤(rùn)滑劑+(0.4%～0.7%)防水鎖劑FCS。

3　現(xiàn)場(chǎng)鉆井液技術(shù)

3.1　二開(kāi)(155～2 523 m)鉆井液技術(shù)

1)使用一開(kāi)井漿開(kāi)鉆，鉆進(jìn)中補(bǔ)充聚合物膠液，保證KPAM含量大于0.5%，HV-CMC含量大于0.3%，使之有效包被巖屑，防止分散。

2)1 500 m前，鉆井液密度控制在設(shè)計(jì)下限，保持鉆井液低黏切性能，大排量鉆進(jìn)；中壓濾失量控制在10～12 mL，適當(dāng)沖刷井壁，防止縮徑。

3)1 500 m后，逐漸提高鉆井液密度和鉆井液漏斗黏度；中壓濾失量控制在6～8 mL，提高體系的護(hù)壁封堵性能。

4)保持有機(jī)胺含量1.0%，強(qiáng)化體系的抑制性，抑制軟泥巖水化膨脹。

5)上部地層疏松，膠結(jié)性差，鉆進(jìn)中加入2.0%超細(xì)碳酸鈣，封堵地層，降低地層的滲透率，防止形成虛泥餅。

6)每鉆進(jìn)200～300 m進(jìn)行短起下鉆，刮掉黏附在井壁上的鉆屑和虛厚泥餅，修復(fù)井眼；下鉆到底后充分循環(huán)，適當(dāng)提高排量和井眼凈化效率。

7)開(kāi)動(dòng)4級(jí)固控設(shè)備，降低鉆井液中劣質(zhì)固相含量，提高機(jī)械鉆速，保持井眼暢通。

8)中完后，充分循環(huán)，待振動(dòng)篩無(wú)返砂后，用潤(rùn)滑劑配制30 m3封井漿封住下部井段，保證電測(cè)順利；下套管前，用2.0%塑料小球和1.0%JZC-1配制30 m3封井漿封井，保證套管順利下到底。

3.2　三開(kāi)(2 523～4 900 m)鉆井液技術(shù)

1)開(kāi)鉆前，在套管內(nèi)利用固控設(shè)備凈化二開(kāi)井漿，補(bǔ)充4.0%膨潤(rùn)土漿，按配方低限加入各種處理劑，循環(huán)均勻后開(kāi)鉆。

2)開(kāi)鉆后鉆井液密度控制在設(shè)計(jì)下限，鉆進(jìn)中根據(jù)地層壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整，依靠鉆井液液柱壓力徑向支撐平衡地層壓力，防止井壁垮塌。

3)鉆進(jìn)中用高濃度膠液維護(hù)鉆井液性能，直井段膠液基本配方：井場(chǎng)水+0.4%KPAM+1.0%有機(jī)胺+1.5%鋁基聚合物+4.0%SMP-1+3.0%JZC-1+0.5%雙膜承壓劑+3.0%聚合醇防塌劑。斜井段膠液配方：井場(chǎng)水+0.4%KPAM +1.5%鋁基聚合物+5.0% SMP-1+3.0% JZC-1 +0.5%雙膜承壓劑+3.0%聚合醇防塌劑+8.0%白油潤(rùn)滑劑。

4)漏斗黏度控制在45～55 s，定向后提高至55～65 s，保持體系具有足夠的懸浮攜帶能力，提高井眼的凈化能力，防止巖屑滯留井底。

5)直井段中壓濾失量控制在5 mL以內(nèi)，高溫高壓濾失量控制在15 mL以內(nèi)；斜井段中壓濾失量控制在3 mL以內(nèi)，高溫高壓濾失量控制在12 mL以內(nèi)，降低鉆井液濾液向地層的滲透，防止泥頁(yè)巖水化膨脹。

6)直井段加入1.0%有機(jī)胺、1.0%鋁基聚合物和2.0%聚合醇防塌劑，抑制活性泥巖的水化；斜井段加入1.5%鋁基聚合物和3.0%聚合醇防塌劑，抑制硬脆性泥頁(yè)巖水化，保持井壁穩(wěn)定。

7)直井段加入2.5%瀝青防塌劑、2.0%超細(xì)碳酸鈣和1.0%雙膜承壓劑；斜井段適當(dāng)提高瀝青防塌劑、超細(xì)碳酸鈣和雙膜承壓劑的含量，有效封堵地層孔隙及微細(xì)裂縫。

8)進(jìn)入儲(chǔ)層前50 m，加入0.6%防水鎖劑；中壓濾失量控制在2 mL，高溫高壓濾失量控制在10 mL以內(nèi)，防止儲(chǔ)層的水敏損害；加入0.5%鋁基聚合物、2.0%低熒光磺化瀝青、1.5%超細(xì)碳酸鈣、0.5%雙膜承壓劑和1.5%聚合醇防塌劑，通過(guò)膜封堵和屏蔽暫堵技術(shù)，保護(hù)儲(chǔ)層。

9)合理使用固控設(shè)備，振動(dòng)篩使用120目篩布，除泥器和除砂器使用率達(dá)100%，定期開(kāi)動(dòng)離心機(jī)，及時(shí)清除有害固相。加強(qiáng)短起下鉆次數(shù)，斜井段鉆進(jìn)100～150 m進(jìn)行1次短起下鉆，特別是當(dāng)摩阻和扭矩增大時(shí)，先進(jìn)行短起下鉆，修整井壁及破壞井底巖屑滯留層，增大排量，循環(huán)凈化井眼，補(bǔ)充白油潤(rùn)滑劑，保持定向順暢。

10)完鉆后，進(jìn)行短起下鉆，配制漏斗黏度90 s以上稠漿凈化井眼。起鉆前，加入2.0%SMP-1和3.0%白油潤(rùn)滑劑配制封井漿封井，保持電測(cè)順利。電測(cè)后通井循環(huán)，配制2.0%白油潤(rùn)滑劑和1.5%塑料小球的封井漿封井，保證套管順利下到位。

4　應(yīng)用效果

1)使用聚胺強(qiáng)抑制鉆井液和鋁胺成膜防塌鉆井液，施工中井壁穩(wěn)定，起下鉆暢通無(wú)阻，解決了吐谷魯群大段軟泥巖縮徑卡鉆和三工河組硬脆性泥巖坍塌的難題。

2)斜井段無(wú)巖屑床形成，施工中摩阻和扭矩低，摩阻系數(shù)小于0.05，定向過(guò)程中無(wú)“拖壓”現(xiàn)象。

3)全井機(jī)械鉆速7.42 m/h，比預(yù)計(jì)提高了34%，達(dá)到優(yōu)快鉆井的目的。同區(qū)塊其他井(直井)相比，鉆井周期明顯縮短，綜合效益突出。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　征沙村構(gòu)造已完鉆井時(shí)效比較

4)井徑規(guī)則，井身質(zhì)量良好，全井井徑平均擴(kuò)大率為8.96%。

5)二開(kāi)及完鉆下套管一次到底；電測(cè)一次成功率100%，與同區(qū)塊其他井(包括直井)相比，完井作業(yè)時(shí)間縮短了40%。

6)鉆井液體系油氣層保護(hù)效果好，完井試產(chǎn)后，日穩(wěn)產(chǎn)油4.5 t，獲得了良好的工業(yè)油流。

5　結(jié)論與建議

1)該區(qū)塊吐谷魯群發(fā)育大段軟泥巖，易發(fā)生縮徑卡鉆，應(yīng)保持聚合物的有效含量，加足抑制劑，防止泥巖水化膨脹。

2)侏羅系三工河組泥巖硬而脆，應(yīng)力性垮塌嚴(yán)重，鉆井液密度須控制在設(shè)計(jì)上限，加足瀝青、雙膜承壓劑和超細(xì)碳酸鈣，使之形成良好泥餅，隔絕壓力的傳遞，保持井壁穩(wěn)定。

3)低孔低滲儲(chǔ)層的油層保護(hù)，必須控制鉆井液與地層間壓差，同時(shí)在井壁穩(wěn)定的基礎(chǔ)上保持井壁穩(wěn)定與儲(chǔ)層保護(hù)的平衡；加入防水鎖劑，降低改變儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性質(zhì)，以達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層的目的。

[1]曲江秀,查明.準(zhǔn)噶爾盆地異常壓力類型及成因探討[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2003,25(4)：333-336.

[2]黃治中,楊玉良,馬世昌.不滲透技術(shù)是確保霍爾果斯安集海河組井壁穩(wěn)定的關(guān)鍵[J].新疆石油科技,2008,18(1):9-12.

[3]張蔚.北布扎齊油田淺層小井眼短半徑開(kāi)窗側(cè)鉆水平井鉆井液完井液技術(shù)[J].新疆石油科技,2010,20(1):24-26.

[4]鄧增庫(kù),左洪國(guó),夏景剛,等.冀東油田水平井鉆井液技術(shù)[J].鉆井液與完井液,2005,22(4):72-73,77.

[5]萬(wàn)緒新.水平井鉆井液優(yōu)化的幾點(diǎn)思考[J].石油鉆探技術(shù),1999,27(2):28-29.

[6]周輝,郭保雨,江智君.深井抗高溫鉆井液體系的研究與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液,2005,22(4):46-48.