紅1井井壁穩(wěn)定鉆井液技術(shù)①

邱春陽(yáng)， 王 剛， 孔德鋒， 劉學(xué)明

(中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)

0 引言

紅1井是勝利油田部署在吐哈盆地哈密坳陷三堡凹陷紅1構(gòu)造的重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)探井，完鉆井深4875m.鉆探目的是探索石炭系烴源巖及火山巖含油氣性，兼探三疊系烴源巖及含油氣性，評(píng)價(jià)哈密區(qū)塊勘探潛力.該井井身結(jié)構(gòu)為:導(dǎo)眼Ф660.4mm×59m，套管 Ф508mm ×58.9m;一開(kāi) Ф444.5mm 鉆頭 × 1062.5m，套管 Ф339.7mm ×1047.3m;二開(kāi)Ф311.2mm 鉆頭 × 2698.0m，套管 Ф244.5mm ×2683.46m;三開(kāi) Ф215.9mm 鉆頭 ×4875m，裸眼完井.哈密坳陷自下而上主要發(fā)育3套較大規(guī)模的儲(chǔ)層，分別為石炭系火山巖儲(chǔ)層、二疊系火山巖儲(chǔ)層及三疊系－侏羅系砂巖儲(chǔ)層.哈密坳陷未有井鉆揭石炭系，因此本井的鉆探成功對(duì)于評(píng)價(jià)哈密區(qū)塊的勘探潛力具有重要的意義.

1 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

(1)上部地層膠結(jié)性差，機(jī)械鉆速快，產(chǎn)屑量大，地層滲透性強(qiáng)，井壁上容易形成虛厚泥餅，造成起下鉆阻卡.

(2)三疊系上統(tǒng)和中統(tǒng)地層巖性變化復(fù)雜，砂泥互層發(fā)育，砂巖吸水后強(qiáng)度降低，造成其上支撐的泥巖垮塌.

(3)三疊系中統(tǒng)下部至二疊系中統(tǒng)含大段棕紅色和褐紅色泥巖，水敏性強(qiáng)，易垮塌.

(4)石炭系頂部火成巖風(fēng)化殼縫洞發(fā)育，火山巖段地層較厚(厚度1400m左右)，裂縫較發(fā)育，鉆遇火山角礫巖，井壁失穩(wěn)嚴(yán)重.

(5)三開(kāi)空氣鉆后，地層出水，隨后在轉(zhuǎn)換泡沫鉆井液過(guò)程中卡鉆，無(wú)法建立循環(huán)，地層浸泡時(shí)間長(zhǎng)，井壁失穩(wěn)嚴(yán)重，給后期施工造成巨大隱患.

(6)儲(chǔ)層埋藏深，穿遇地層多，未知因素多，井底溫度高，復(fù)雜地層厚，鉆井液處理難度大.

2 鉆井液體系選擇

通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)深井鉆井液使用情況[1～7]，結(jié)合鄰近區(qū)塊鉆井液施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)該井地層特點(diǎn)及技術(shù)難點(diǎn)，經(jīng)過(guò)處理劑優(yōu)選及性能優(yōu)化，確定二開(kāi)采用聚磺封堵防塌鉆井液體系;三開(kāi)使用空氣鉆井液，卡鉆后改為凝膠成膜屏閉封堵潤(rùn)滑鉆井液.基本配方如下:

二開(kāi)聚磺封堵防塌鉆井液體系配方:

(3% ～5%)膨潤(rùn)土 +(0.3% ～0.5%)NaOH+(0.3% ～0.5%)PAM(KPAM)+(2% ～3%)SMP－1+(2% ～3%)褐煤樹(shù)脂 SPNH+(2% ～3%)無(wú)水聚合醇+(3% ～5%)瀝青類(lèi)防塌劑HQ－1+(3% ～4%)超細(xì)碳酸鈣+(1% ～2%)非滲透處理劑LW－7+(0.5% ～1.5%)鋁絡(luò)合物抑制劑+(2% ～3%)抗高溫抗鹽防塌降濾失劑KFT+(3% ～4%)白油潤(rùn)滑劑

三開(kāi)凝膠成膜屏閉封堵潤(rùn)滑鉆井液體系配方:

(3% ～4%)膨潤(rùn)土 +(0.1% ～0.2%)燒堿 +(0.1% ～0.2%)純堿 +(0.3% ～ 0.6%)KPAM+(0.2% ～0.3%)磺酸鹽共聚物降濾失劑+(2% ～3%)抗高溫抗鹽防塌降濾失劑 +(1% ～2%)有機(jī)胺抑制劑+(2% ～3%)低熒光瀝青防塌劑 +(3% ～4%)SMP－1+(1% ～2%)無(wú)水聚合醇+(5% ～8%)全油基潤(rùn)滑劑+(0.5% ～1%)雙膜承壓劑+(1% ～2%)非滲透處理劑+(2% ～3%)固體潤(rùn)滑劑

3 鉆井液技術(shù)

3.1 一開(kāi)(0～1062.5m)鉆井液技術(shù)

(1)配制120m3濃度為8%膨潤(rùn)土漿，充分?jǐn)嚢?，水?4h后開(kāi)鉆;逐步補(bǔ)充膨潤(rùn)土漿和KPAM濃度為0.5%的膠液，使之有效包被鉆屑.

(2)加入(0.3% ～0.5%)CMC－HV 提高鉆井液體系粘切，增加體系的攜帶能力，提高井眼凈化的效率;加入2%超細(xì)碳酸鈣QS－2和0.5%非滲透處理劑LW－7，減少地層滲透性漏失，防止形成虛厚泥餅，保證井眼暢通.

(3)強(qiáng)化固控工作，以細(xì)目振動(dòng)篩為主，除砂器使用率100%，配合離心機(jī)，降低鉆井液中的無(wú)用固相含量.

(4)鉆完進(jìn)尺后，大排量循環(huán)，配制10%的膨潤(rùn)土漿10m3清掃井眼，保證下套管、固井作業(yè)順利.

3.2 二開(kāi)(1062.5m～2698m)鉆井液技術(shù)

(1)密度調(diào)控.以自然密度開(kāi)鉆，1400m時(shí)密度提高至1.19 g/cm3;在1710m發(fā)現(xiàn)H2S，提高密度至1.22 g/cm3;2080m時(shí)密度提高到 1.25g/cm3;2583m時(shí)密度提高到1.35g/cm3;鉆口袋至2664m后出現(xiàn)H2S，至2678m消失，由于電測(cè)下套管時(shí)間較長(zhǎng)，為保證施工安全，提高密度至1.38g/cm3.

(2)膨潤(rùn)土含量的調(diào)控.2000m前膨潤(rùn)土含量在40g/L左右，漏斗粘度在50s左右;2000m后膨潤(rùn)土含量在80g/L左右，漏斗粘度提高至120s，改變鉆井液流型，護(hù)壁防塌.

(3)鉆進(jìn)中根據(jù)地層滲透及固控設(shè)備損耗補(bǔ)充膠液量，維護(hù)鉆井液性能.配方:井場(chǎng)水+(0.6% ～1%)NaOH+(0.3% ～0.5%)PAM(KPAM)+(2% ～3%)SMP－1+(2% ～3%)SPNH.

(4)加入2%無(wú)水聚合醇和1%白油潤(rùn)滑劑，逐步補(bǔ)充，保證摩阻系數(shù)小于0.06，增強(qiáng)體系的潤(rùn)滑性;通過(guò)2%KFT、3%SPNH和2%SMP－1搭配使用，控制中壓濾失量在3～4mL，減緩鉆井液濾液向地層的滲透.

(5)鉆完進(jìn)尺后，進(jìn)行短起下鉆，徹底循環(huán)，配置潤(rùn)滑封井漿封井，電測(cè)順利.電測(cè)完，將鉆井液漏斗粘度降低至100s左右，用1.5%白油潤(rùn)滑劑和1.5%固體潤(rùn)滑劑配置封井漿封井，確保套管順利下到底.

3.3 三開(kāi)(2698m～4875m)鉆井液技術(shù)

(1)井壁穩(wěn)定技術(shù).加入8%瀝青防塌劑、1%的非滲透處理劑和3%超細(xì)碳酸鈣，提高鉆井液的封堵能力;加入5%磺化酚醛樹(shù)脂和3%抗高溫抗鹽防塌降濾失劑，降低鉆井液濾失量，減輕地層的水化膨脹;加入1%有機(jī)胺和3%無(wú)水聚合醇，提高鉆井液的抑制能力;密度控制在1.30g/cm3，以提供徑向支撐力;增加膨潤(rùn)土含量，提高鉆井液粘切，提高井眼凈化能力.

(2)高溫穩(wěn)定技術(shù).加入0.5%磺酸鹽聚合物包被劑，解決高溫條件下粘土的水化分散問(wèn)題;加入1.0%硅氟穩(wěn)定劑，保證鉆井液高溫下具有良好的流變性;加入0.5%高溫穩(wěn)定劑TW－80，提高鉆井液的抗溫能力.

(3)潤(rùn)滑防卡技術(shù).地層具有一定傾角，井眼軌跡不規(guī)則，加入6%油基潤(rùn)滑劑，配合3%石墨潤(rùn)滑劑，保持鉆井液具有良好的潤(rùn)滑能力.

(4)完井技術(shù).充分循環(huán)，徹底凈化井眼，然后配制潤(rùn)滑封井漿(70m3井漿+3%油基潤(rùn)滑劑+5%石墨粉+1%SMP－1+2%井壁穩(wěn)定劑)封井.

4 應(yīng)用效果

(1)凝膠成膜屏閉封堵潤(rùn)滑鉆井液體系封堵性強(qiáng)，潤(rùn)滑性好，滿足了三開(kāi)復(fù)雜井段鉆進(jìn)的要求，順利鉆達(dá)目的層.

(2)中完及完鉆采用封井技術(shù)，保證了電測(cè)及下套管順利進(jìn)行.特別是三開(kāi)完鉆封井技術(shù)，完井作業(yè)長(zhǎng)達(dá)20多天，井下無(wú)復(fù)雜事故.

(3)取得了一定的成果.①郝家溝組見(jiàn)22層共32m煤層氣顯示;②黃山街組見(jiàn)熒光顯示;③克拉瑪依組見(jiàn)四層熒光一級(jí)顯示;④上倉(cāng)房溝群見(jiàn)1m氣測(cè)異常層;⑤依爾希土組見(jiàn)一層油斑顯示;⑥石炭系奧爾吐組見(jiàn)兩層氣測(cè)異常層及四層熒光一級(jí)顯示.

5 認(rèn)識(shí)和建議

(1)通過(guò)使用凝膠成膜屏閉封堵潤(rùn)滑鉆井液體系，采取嚴(yán)封堵及復(fù)合潤(rùn)滑技術(shù)，解決了空氣鉆卡鉆后井壁失穩(wěn)及不平滑井身軌跡下潤(rùn)滑防卡的難題，保證了工程的順利鉆進(jìn).

(2)空氣鉆后地層出水，井壁失穩(wěn)嚴(yán)重.保證井壁穩(wěn)定的前提是通過(guò)合適的鉆井液密度提供徑向支撐力;關(guān)鍵是保證鉆井液體系具有良好的造壁性;基礎(chǔ)是鉆井液體系具有良好的流變性及穩(wěn)定性.

(3)空氣鉆是新疆區(qū)塊實(shí)施空氣鉆的第一口井.空氣鉆井時(shí)機(jī)械鉆速是鉆井液鉆進(jìn)時(shí)的7倍，效果明顯.雖然地層出水后空氣鉆改為鉆井液鉆進(jìn)，但是這是有益嘗試，有待于深化研究空氣鉆出水后鉆井液體系轉(zhuǎn)換的工藝和技術(shù).

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