塔河油田12區(qū)定向井鉆井液技術(shù)

玄劉斌，路 萍

（中石化西北油田分公司工程監(jiān)督中心，新疆輪臺(tái)841600）

塔河油田12區(qū)定向井鉆井液技術(shù)

玄劉斌*，路 萍

（中石化西北油田分公司工程監(jiān)督中心，新疆輪臺(tái)841600）

塔河油田12區(qū)是中石化西北油田分公司的主力開(kāi)發(fā)區(qū)塊之一，為了提高可采儲(chǔ)量、單井采油率，在該區(qū)塊所布的定向井逐步增多，這就對(duì)鉆井施工過(guò)程中的鉆井液技術(shù)提出了更高的要求。12區(qū)定向井鉆井液施工的重難點(diǎn)是“上部地層防縮徑，下部地層防塌、防卡和防漏”，上部地層鉆井液以控制流變性為主，下部地層鉆井液以確保防塌能力、封堵能力和潤(rùn)滑能力為主，完井前以油氣層保護(hù)為重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)該區(qū)塊定向井鉆井液施工情況進(jìn)行分析總結(jié)，提出了較為完善的鉆井液施工方案。

塔河油田12區(qū)；定向井；防塌；潤(rùn)滑；固相控制

1 地質(zhì)工程概況

塔河油田上部鉆遇上第三系—侏羅系，地層成巖性差、欠壓實(shí)，機(jī)械鉆速高，極易造成巖屑污染，且滲透性強(qiáng)，鉆井液滲漏嚴(yán)重，鉆屑極易在井壁形成虛泥餅，造成起下鉆阻卡。下部鉆遇侏羅系—志留系，地層成巖性好，三疊系、石炭系硬脆性泥巖，地層坍塌壓力系數(shù)高，鉆井液密度平衡地層坍塌壓力時(shí)，則遠(yuǎn)高于地層壓力，井壁形成較大壓差，而在下部定向過(guò)程中，鉆具長(zhǎng)時(shí)間貼井壁靜止，極易引起壓差卡鉆；二疊系為火成巖，主要巖性為英安巖、玄武巖，地層裂縫發(fā)育，極易發(fā)生漏失和坍塌；油氣層巖性以灰?guī)r為主，地層穩(wěn)定且地層壓力系數(shù)低，易造成油氣層損害。

2 鉆井液技術(shù)

針對(duì)塔河12區(qū)地質(zhì)工程方面的特點(diǎn)，分井段采用不同的鉆井液體系，以滿足鉆井施工的需要。

2.1 0～500m井段

(1)該井段鉆遇第四系黃土層及粉砂巖,使用高粘聚合物—坂土鉆井液體系。基漿配方：預(yù)先配制150m3坂土漿，預(yù)水化24h，基本配方：淡水+10%坂土0.3% NaOH+0.2%Na2CO3,鉆進(jìn)中配制膠液時(shí)配方：0.1% NaOH+0.3%～0.5%KPAM+0.3%～0.5%FA-367+ 0.5%NHPAN+淡水。

(2)純堿加量，根據(jù)配漿水（淡水和井場(chǎng)水）中Ca2+含量來(lái)確定，將鉆井液中Ca2+含量控制在400mg/L，同時(shí)防止鉆進(jìn)地層后由于過(guò)量的Na2CO3引起黃土層分散。

(3)將膠液與坂土漿在地面用加重泵混合，調(diào)整達(dá)到設(shè)計(jì)要求后開(kāi)鉆，開(kāi)鉆后使用好四級(jí)固控設(shè)備，使用率100%。在整個(gè)井段鉆井過(guò)程中控制好固相含量,搞好泥漿凈化，保證井眼清潔暢通。加入包被劑KPAM和FA-367，確保其含量在0.5%以上。

（4）開(kāi)鉆250m以內(nèi)，要求泥漿具有高粘切，漏斗粘度在80s左右，以防止圓井導(dǎo)管下陷和確保穿鵝卵石層的井下安全，800m以后井段可以逐漸降低。鉆進(jìn)中用膠液維護(hù)泥漿性能和補(bǔ)充泥漿量，控制鉆井液粘度在60～80s，鉆井液密度小于1.08g/cm3，其他性能不加控制。

2.2 500～4500m井段

（1）該井段鉆遇地層為庫(kù)車(chē)組、康村組、吉迪克組、庫(kù)姆格列木群、巴什基奇克組、舒善河組。使用強(qiáng)抑制性聚合物鉆井液，由一開(kāi)鉆井液轉(zhuǎn)化而來(lái)。維護(hù)膠液配方：0.3%NaOH+0.5%～1%（KPAM+FA367）+0.5%～0.8%PAMS-900/JMPS-1+0.3%～0.5%NPAN+n% Na2CO3。

（2）庫(kù)車(chē)組存在流砂層，保持鉆井液粘度大于50s，防止大排量鉆進(jìn)沖垮井壁。庫(kù)車(chē)組、康村組壓實(shí)差，機(jī)械鉆速快，巖屑濃度高，需要適時(shí)增加KPAM/FA367的加量，以保持鉆井液的強(qiáng)包被性，避免巖屑與巖屑、巖屑與井壁之間的碰撞接觸，相互吸附?？荡褰M中底部、吉迪克組含有石膏，應(yīng)加密對(duì)于Ca2+的監(jiān)測(cè)并及時(shí)處理，使Ca2+維持在400mg/L左右。蘇維依組、庫(kù)姆格列木群、巴什基奇克組、巴西蓋組砂巖發(fā)育良好，在該段鉆井液中大分子包被劑的加量可取下限，但需及時(shí)加入QS-2、瀝青類來(lái)增強(qiáng)鉆井液的封堵能力，加量2%左右，以防止由于滲透性強(qiáng)形成厚泥餅造成起下鉆困難。

（3）未加重前四級(jí)固控設(shè)備使用率100%，加重后，離心機(jī)使用率60%以上，振動(dòng)篩、二除使用率100%。振動(dòng)篩篩布根據(jù)過(guò)篩情況及時(shí)更換至120目、150目。

（4）鉆井液性能控制：鉆井液密度高于地層壓力系數(shù)0.05即可，采用低粘低切，粘度45s左右，切力小于4Pa，塑性小于15mPa·s，靜切力（2～4）/（3～6）Pa，3000m以前失水8mL，4500m前降至6mL即可。

2.3 4500m至定向點(diǎn)井段

（1）該井段一般鉆遇白堊系舒善河組、亞格列木組，侏羅系，三疊系，二疊系。地層埋藏較深，井溫高，鉆井液需具有較強(qiáng)抗溫能力。采用聚合物—磺化鉆井液體系?；九浞剑?.3%NaOH+0.3%～0.5%KPAM/FA-367+3%～5%SMP-1/SHC-2/PSC-2+（0.3% PAMS-900/JMPS-1）+2%～3%防塌劑（XCS-3/FT-1）+原油+n%Na2CO3+填充劑+加重劑。

（2）舒善河組紅色泥巖發(fā)育，而鉆井液在該段由抑制型轉(zhuǎn)為分散型，易造成泥巖分散，后期維護(hù)鉆井液粘切失控，因此該井段進(jìn)行鉆井液轉(zhuǎn)型時(shí)應(yīng)保持大分子包被劑的加量。三疊系地層坍塌壓力高，易坍塌，鉆井液密度高，壓差較大，易形成壓差卡鉆，因此鉆井液應(yīng)具有較強(qiáng)的防塌和封堵能力。三疊系存在的三套砂組，易發(fā)生掉塊剝落，井壁穩(wěn)定性差，要求嚴(yán)格控制鉆井液密度和失水量，尤其是HTHP的失水盡量控制在3mL。三套砂組滲透性強(qiáng)，鉆井液需復(fù)配多種封堵材料進(jìn)行及時(shí)封堵，封堵材料以多功能隨鉆堵漏劑DFD-1、酸溶性堵漏劑SQD-98、超細(xì)碳酸鈣QS-2為主，也可以采用加大瀝青類、抗溫材料復(fù)配的方案以增強(qiáng)鉆井液的封堵、防塌、和潤(rùn)滑能力，從而保證井眼穩(wěn)定。三疊系泥巖易分散，造成鉆頭泥包和粘切失控，鉆井液需及時(shí)加入降粘劑及液體潤(rùn)滑劑，可有效防止鉆頭泥包。二疊系為火成巖地層，裂縫發(fā)育，易發(fā)生井漏、井垮，鉆井液可采用“提前預(yù)防，提前封堵微裂縫”的原則，在維護(hù)時(shí)加入纖維類封堵材料，進(jìn)行隨鉆封堵，同時(shí)按上限提高鉆井液密度。

（3）定向前適當(dāng)混油降低摩阻，鉆進(jìn)中根據(jù)定向施工順利程度及時(shí)補(bǔ)充原油及封堵劑，降低施工摩阻。定向段井眼穩(wěn)定問(wèn)題更加突出，因此井眼穩(wěn)定是定向井段鉆井液技術(shù)首要解決的問(wèn)題。首先，鉆井液密度盡量取設(shè)計(jì)上線，以保證對(duì)井壁的力學(xué)支撐，通過(guò)密度對(duì)井壁產(chǎn)生力學(xué)支撐，再?gòu)?fù)配XCS-3、FT-1防塌材料以改善泥餅質(zhì)量。同時(shí)進(jìn)入定向段后鉆具與井壁接觸面積大，靜止時(shí)間長(zhǎng)，易發(fā)生壓差卡鉆（粘吸卡鉆），需在該井段混油以提高鉆井液的潤(rùn)滑性。中完前，根據(jù)井下情況進(jìn)行潤(rùn)滑封閉等，確保中完電測(cè)和下套管順利。

（4）該井段施工離心機(jī)使用率30%左右，振動(dòng)篩、除砂器、除泥器使用率100%。在定向段固控設(shè)備的使用尤為重要，要確保巖屑及時(shí)清除，防止無(wú)用固相偏高而影響鉆井液的流變性，由于定向段鉆頭、鉆具對(duì)巖屑研磨的較細(xì)，要根據(jù)鉆進(jìn)、起下鉆情況及時(shí)開(kāi)啟離心機(jī)，高低速離心機(jī)配合使用。

（5）鉆井液基本性能：密度1.30～1.35g/cm3，API失水4mL左右，HTHP失水12mL以下，塑性粘度22～25mPa·s，切力4～6Pa，靜切力（2～4）/（3～8）Pa，固相含量小于12%，含砂小于0.2%。

2.4 油氣層井段

（1）目前塔河油田12區(qū)開(kāi)采主要油氣層為奧陶系，該地層以灰?guī)r為主，地層較穩(wěn)定，但地層壓力系數(shù)低，孔洞發(fā)育，易發(fā)生井漏。在該段鉆井液要以井控安全與油氣層保護(hù)為主，利用上開(kāi)次鉆井液，通過(guò)清除固相，降低密度，調(diào)整鉆井液性能至設(shè)計(jì)范圍，根據(jù)鉆井液結(jié)構(gòu)情況適當(dāng)補(bǔ)充坂土漿，使用可酸化材料進(jìn)行加重，如：石灰石，超細(xì)碳酸鈣、油層保護(hù)加重等，以便于后期壓裂酸化增產(chǎn)作業(yè)。

（2）由于井眼小、井深等多方面原因，在油氣層鉆進(jìn)過(guò)程中，排量較小，在固控設(shè)備使用方面就應(yīng)盡量使用細(xì)目篩布，防止細(xì)顆粒反復(fù)入井、分散造成儲(chǔ)層損害。

（3）鉆井液性能：密度1.15～1.17g/cm3，鉆井液粘度宜低，防止起下鉆過(guò)程中抽吸或激動(dòng)壓力過(guò)大，造成油氣進(jìn)入井筒或者井漏，漏斗粘度保持在35～45s，鉆井液失水不宜過(guò)小，從油氣層保護(hù)角度與泥餅形成角度出發(fā)，既不能使瞬間失水過(guò)大，也不能使鉆井液中自由水過(guò)高，維持4～5mL為宜。

3 個(gè)人認(rèn)識(shí)（1）上部井段采用“三低一適”坂土—聚合物體系鉆井液，工程上配合大排量和每鉆進(jìn)300m左右進(jìn)行短程起下鉆，可有效解決起下鉆阻卡的發(fā)生。

（2）三疊系、石炭系地層鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆井液密度與地層壓力當(dāng)量密度差距大，井內(nèi)壓差大易引起壓差卡鉆，造成鉆具上提下放摩阻大，鉆遇不同地層有針對(duì)性的進(jìn)行封堵工作，可有效降低壓差卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）三疊系、石炭系地層脆性泥巖發(fā)育，要保證充足的磺化材料、防塌材料和封堵材料，確保鉆井液的防塌能力。

（4）定向段對(duì)鉆井液的攜砂、抗溫和潤(rùn)滑性要求高，保證鉆井液具有合適的流變性以確保攜砂性對(duì)正常鉆進(jìn)至關(guān)重要。下部井段因?yàn)榫?、井眼小，攜砂性主要靠鉆井液性能，而不用刻意追求高泵壓、大排量，鉆井液環(huán)空返速只需達(dá)到0.8m/s以上即可。

（5）鉆井液性能維護(hù)過(guò)程中固控設(shè)備的使用效果至關(guān)重要，適時(shí)適量使用不同固控設(shè)備，對(duì)于鉆井施工，特別是上部快速鉆進(jìn)和定向段的順利進(jìn)行功不可沒(méi)。

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TE243

B

1004-5716(2015)09-0089-03

2014-09-22

玄劉斌（1987-），男（漢族），山東濰坊人，助理工程師，現(xiàn)從事鉆井工藝相關(guān)研究工作。