營13區(qū)塊淺層水平井鉆井液技術(shù)

邱春陽，王 俊，王寶田，吳曉文，司賢群

(勝利石油管理局鉆井泥漿公司，山東東營257064)

營13區(qū)塊位于濟陽坳陷東營凹陷中央隆起帶中段的東營穹隆背斜構(gòu)造內(nèi)，主力含油層系東一段、東二段和東三段，埋深約為1400m.一般采用二開制水平井方式鉆進，施工中依次鉆遇平原組、明化鎮(zhèn)組、館陶組和東營組，一開鉆進約350m，二開在1150m開始造斜，鉆進至井深約1800m完鉆，井底水平位移大約500m，水平段長約250m.該區(qū)塊開發(fā)前期，使用常規(guī)聚合物鉆井液體系鉆進，施工中起下鉆遇阻及電測遇卡情況時有發(fā)生，且井徑擴大率達到15%以上，嚴(yán)重制約了該區(qū)塊的開發(fā)進程.優(yōu)選強抑制潤滑鉆井液，配合現(xiàn)場鉆井液維護處理工藝，為營13區(qū)塊安全及高效鉆井提供了有力的技術(shù)保障.

1 鉆井液技術(shù)難點

(1)館陶組井段長達800m，泥巖中蒙脫石含量高，極易水化膨脹，鉆井液受到粘土污染，流變性難以控制，巖屑極易粘附在井壁上，形成厚泥餅，造成起下鉆遇阻.

(2)地層壓實性差，定向過程中井眼軌跡很難控制，往往在增斜的同時強扭方位，井眼軌跡在空間三維立體上變化，多次起下鉆過程中形成鍵槽，起下鉆及電測遇阻情況時有發(fā)生.

(3)井眼大鉆時快，鉆井液環(huán)空返速低，鉆屑不能及時清除，極易形成巖屑床，導(dǎo)致卡鉆事故的發(fā)生［1］.

(4)定向過程中鉆具緊貼下井壁上運行，鉆具和井壁接觸面積大，摩阻和扭矩大;巖屑床的形成導(dǎo)致摩阻和扭矩進一步增大，潤滑防卡難度大.

2 鉆井液體系的研究

2.1 潤滑劑的優(yōu)選

配制6%膨潤土漿，分別加入現(xiàn)場中常用的潤滑劑，使用滑塊摩阻系數(shù)實驗對潤滑劑進行了優(yōu)選，實驗結(jié)果見表1中所示.

表1 潤滑劑優(yōu)選實驗Tab.1 Lubricant selection experiment

從表1中實驗結(jié)果看，原油配合乳化劑使用后，體系中的摩阻系數(shù)最低，因此現(xiàn)場中使用原油作為潤滑劑.

2.2 抑制劑的優(yōu)選

通過頁巖膨脹實驗，使用館陶組泥巖巖屑做巖心，對現(xiàn)場中常用的抑制劑進行了優(yōu)選，配制6%膨潤土漿，分別加入各種抑制劑，實驗結(jié)果見表2中所示.

表2 抑制劑優(yōu)選實驗Tab.2 Inhibitor selection experiment

從實驗中可以看出，有機胺抑制性最強，其次是聚合醇抑制劑，因為聚合醇具有潤滑防塌作用，因此選擇有機胺和聚合醇作為體系的抑制劑.

3 鉆井液體系配方確定和性能評價

3.1 鉆井液體系配方確定

通過處理劑優(yōu)選實驗，結(jié)合近幾年國內(nèi)水平井鉆井液使用情況［2-5］，優(yōu)選了強抑制潤滑鉆井液體系，基本配方為:

(4% ～6%)膨潤土+(0.4% ～0.8%)聚丙烯酸鉀 KPAM+(0.2～0.5%)生物聚合物XC+(2% ～3%)銨鹽+(2% ～3%)無熒光防塌劑PA-1+(2% ～4%)膠乳瀝青+(2% ～3%)超細碳酸鈣+(2% ～4%)聚合醇+(0.5% ～1.5%)有機胺+(6% ～8%)原油+0.5%SP-80

鉆井液體系常規(guī)性能如下表3中所示.從表3中實驗結(jié)果看，鉆井液體系流變性好，潤滑性及懸浮攜帶能力強，能夠滿足鉆井施工的需求.

表3 鉆井液體系常規(guī)性能Tab.3 The general properties of drilling fluid system

3.2 鉆井液體系抗污染性能評價

將鉆井液加重到1.20g/cm3，分別加入4%、7%和10%過100目篩巖屑，70℃下恒溫16h，測其流變性，實驗結(jié)果見4中所示.

表4 抗巖屑污染性能評價Tab.4 Evaluation of anti detritus pollution performance

從表4中可以看出，加入10%巖屑后，鉆井液體系的流變性依然良好，說明體系抗巖屑污染能力強.

4 鉆井液維護處理工藝

(1)配制5%膨潤土漿，水化24h，按照配方加入各種處理劑，性能穩(wěn)定后開鉆.

(2)鉆進中均勻加入0.5% ～1.0%的聚合物膠液，使聚合物能有效包被鉆屑，防止巖屑分散.

(3)上部地層控制漏斗粘度在50s左右，發(fā)揮鉆頭水馬力，適當(dāng)沖刷井壁，提高鉆速.下部地層控制漏斗粘度在60s左右，提高鉆井液的懸浮攜帶能力.

(4)鉆進中逐漸加入銨鹽和低熒光防塌劑PA-1控制中壓濾失量在6mL左右，造斜點前中壓濾失量控制在4mL以內(nèi)，防止地層吸水膨脹.

(5)鉆進至500m時一次性加入1%有機胺和2%聚合醇抑制劑，提高鉆井液體系的抑制性.

(6)鉆進至700m時加入2%膠乳瀝青和2%超細碳酸鈣，使鉆井液體系能夠形成良好的泥餅，降低濾液向地層的滲透.

(7)造斜點前加入4%原油、2%聚合醇潤滑劑和0.5%乳化劑SP-80，提高鉆井液體系的潤滑性.造斜后逐步補充原油，至水平段時原油含量達到8%以上，降低鉆進過程中的摩阻和扭矩.

(8)工程上每鉆進200m～400m短程起下鉆一次，刮掉粘附在井壁上的虛厚泥餅和巖屑;下鉆到底后，用生物聚合物XC配制20m3漏斗粘度在120s以上的稠漿泵入井中，清洗井眼.

(9)鉆完進尺后，充分循環(huán)，配制30m3漏斗粘度在130s稠漿泵入井中，凈化井眼，待振動篩無巖屑返出后，用2%塑料小球配制30m3封井液封井，保持電測下套管順利進行.

5 應(yīng)用效果

使用強抑制潤滑鉆井液體系在營13區(qū)塊施工了8口水平井，鉆進過程中井壁穩(wěn)定，井下安全，無復(fù)雜事故發(fā)生.同以前使用聚合物鉆井液施工的井相比，使用強抑制潤滑鉆井液體系施工后，鉆井周期由原來的平均12.5d降低到9.4d，機械鉆速由原來的 8.98m/h 提高到 10.23m/h，二開800m～井底井段平均井徑擴大率由原來的16%降低到9.56%，應(yīng)用效果明顯.

6 認識和建議

(1)強抑制潤滑鉆井液體系抑制性強，能夠抑制粘土礦物水化膨脹和分散;該體系潤滑性能好，降低了鉆井施工中產(chǎn)生的摩阻和扭矩，滿足了營13區(qū)塊水平井施工的要求.

(2)淺層水平井施工中必須控制鉆井液的漏斗粘度，漏斗粘度太低則容易沖刷井壁，造成井徑擴大.漏斗粘度太高則產(chǎn)生激動壓力大，都不利于井壁的穩(wěn)定.

(3)水平井的鉆進，必須要有相應(yīng)工程措施的配合，通過短起下鉆及復(fù)合鉆進措施清除巖屑床，凈化井眼，防止復(fù)雜情況的發(fā)生.

［1］徐同臺，洪培云，潘世奎.水平井鉆井液與完井液［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1999.

［2］張蔚.北布扎齊油田淺層小井眼短半徑開窗側(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.

［3］鄧增庫，左洪國，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.

［4］萬緒新.水平井鉆井液優(yōu)化的幾點思考.石油鉆探技術(shù)，1999，27(2):28-29.

［5］劉艷，張琰.適用于大斜度井及水平井鉆進的MEG鉆井液研究［J］.地質(zhì)與勘探，2005，41(1):93-96.