有機(jī)胺強(qiáng)抑制鉆井液體系在鹽227-3HF井的應(yīng)用

鄭志成，劉 偉

（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）

有機(jī)胺強(qiáng)抑制鉆井液體系在鹽227-3HF井的應(yīng)用

鄭志成，劉 偉

（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）

鹽227-3HF井是一口非常規(guī)水平井，上部地層泥巖蒙脫石含量高，沙三段、沙四上上部砂泥互層易垮塌；沙三下和沙四上純上亞段泥巖微裂縫及層理發(fā)育，極易發(fā)生坍塌掉塊，造成起下鉆阻卡、憋泵，鉆井液技術(shù)難度大。使用有機(jī)胺強(qiáng)抑制鉆井液體系，配合現(xiàn)場(chǎng)鉆井液維護(hù)處理工藝，施工井壁穩(wěn)定，解決了泥頁(yè)巖地層水化垮塌的難題，提高了機(jī)械鉆速，縮短了鉆井周期。

有機(jī)胺；抑制性；井壁穩(wěn)定；井眼凈化；潤(rùn)滑防卡

1 鹽227區(qū)塊簡(jiǎn)介

鹽227-3HF井位于濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷北部陡坡構(gòu)造帶鹽227井砂礫巖體較高部位。鉆探目的是有效動(dòng)用鹽227單元沙四段4～5砂礫巖體特低滲油藏，大幅度提高單井產(chǎn)能。主要目的層為沙四段4～5砂礫巖體。鹽227-3HF井設(shè)計(jì)井深4686 m，采用三開制井身結(jié)構(gòu)施工，一開使用Φ444.5 mm鉆頭鉆深201 m，Φ339.7 mm套管下深199.21 m，二開使用Φ311.2 mm鉆頭鉆深2302 m，Φ244.5 mm套管下深2300.48 m，三開使用Φ215.9 mm鉆頭開鉆，完鉆井深4733 m，Φ139.7 mm套管下深約4730 m完井。

2 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

（1）平原組、明化鎮(zhèn)組地層松軟，防坍塌卡鉆。

（2）上部地層造漿，控制好坂土含量，二開鉆進(jìn)，缺失沙一段，沙河街地層較淺，必須提前做好降失水及防塌工作。

（3）本井為大位移水平井，要保證鉆井液的潤(rùn)滑性，長(zhǎng)水平段鉆進(jìn)周期長(zhǎng)，沙三段、沙四上上部砂泥互層易垮塌，鉆井液要有較強(qiáng)的抑制防塌性能，保證井壁穩(wěn)定，防止發(fā)生井下復(fù)雜與事故。

（4）沙三下和沙四上純上亞段泥巖微裂縫、層理發(fā)育，極易發(fā)生坍塌掉塊，造成起下鉆阻卡、憋泵，因此控制井壁穩(wěn)定是本井施工成功的關(guān)鍵。

（5）本井水平位移大，水平段長(zhǎng)，后期施工摩阻升高，扭矩增大，脫壓嚴(yán)重，要求鉆井液具有更好的潤(rùn)滑防卡性能。

3 鉆井液體系配方

根據(jù)鹽227-3HF井地層特點(diǎn)和巖性分析，為解決該井泥巖的水化膨脹和垮塌等復(fù)雜問題。二開井段采用封堵防塌鉆井液體系，配方為：井漿+ 0.5%～1.0%低粘羧甲基纖維素LV-CMC+0.3%聚丙烯酰胺PAM+0.2%天然高分子降濾失劑WNP-1+ 0.3%超細(xì)碳酸鈣+2%～3%膠乳瀝青FF-Ⅱ+ 0.5%～1%改性銨鹽；三開采用“總體抑制”思路[1-3]，綜合考慮井壁穩(wěn)定、攜巖、潤(rùn)滑和油氣層保護(hù)以及鉆井綜合成本等多項(xiàng)因素，引入以有機(jī)胺抑制劑WAN-1為主劑的鉆井液體系[4-7]。三開井段有機(jī)胺強(qiáng)抑制封堵防塌鉆井液體系配方為：5%～7%膨潤(rùn)土+0.5%聚丙烯酰胺PAM+0.5%～1%有機(jī)胺WAN-1+3%超細(xì)碳酸鈣+3%～4%膠乳瀝青FF-Ⅱ+2%～3%磺化酚醛樹脂SMP-Ⅱ+2%抗鹽抗高溫防塌降濾失劑KFT-Ⅱ+12%原油。

4 現(xiàn)場(chǎng)鉆井液施工工藝

4.1 一開鉆井液施工工藝

一開清水鉆進(jìn)，利用地層粘土自然造漿，提供鉆井液的粘度和切力。單泵排量32 L/s開鉆，進(jìn)尺100 m后逐步提高排量至55 L/s以上，鉆完進(jìn)尺短起下鉆完后充分循環(huán)將井底巖屑循環(huán)干凈，配封井漿封井，以確保下套管和固井的順利施工。

4.2 二開鉆井液施工工藝

（1）鉆出表層時(shí)采用一開鉆井液小循環(huán)鉆進(jìn)，適當(dāng)降低泵排量，直到鉆鋌全部鉆出表層。

（2）鉆鋌出表層套管后改為大循環(huán)清水鉆進(jìn)，排量55 L/s，鉆進(jìn)中大循環(huán)部分跟入濃度為0.2%～0.3%的PAM膠液，保證鉆屑有效絮凝；鉆至1350 m改為小循環(huán)，使鉆井液具有一定的粘度、切力，有較強(qiáng)的攜巖和懸浮能力，進(jìn)入東營(yíng)組1500 m加入改性銨鹽調(diào)整鉆井液流型，加入LV-CMC降低濾失量，逐步降低API濾失量到5mL以內(nèi)。

（3）由于二開井眼較大，沙三中以上地層長(zhǎng)時(shí)間浸泡，易發(fā)生坍塌，鉆井液應(yīng)具有較強(qiáng)的抑制性和一定的封堵能力。本井缺失沙一段，沙二段僅10m，因此進(jìn)入沙河街地層1475 m之前，調(diào)整好鉆井液性能，鉆井液密度保持在1.13～1.16 g/cm3，漏斗粘度保持在40～50 s，API濾失量控制在5 mL以內(nèi)。封堵劑以膠乳瀝青為主，并配合使用2.5%的粒徑為1500～2500目的超細(xì)碳酸鈣進(jìn)一步降低濾失量到4 mL，直至二開完鉆。

4.3 三開鉆井液施工工藝

沙三中、下油泥巖及泥巖裂縫發(fā)育，是水平井防塌的重點(diǎn)，在保持鉆井液強(qiáng)抑制性的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化鉆井液的封堵性是關(guān)鍵。該井段主要以封堵防塌為主，抑制性為輔，進(jìn)一步控制高溫高壓失水，保持鉆井液性能穩(wěn)定。

（1）泥漿預(yù)處理。三開施工前置換出二開泥漿，開啟離心機(jī)清除劣質(zhì)固相，然后補(bǔ)充2%天然高分子降濾失劑和2%磺化酚醛樹脂，將鉆井液的高溫高壓濾失量控制在12毫升以內(nèi)。再補(bǔ)充抑制性材料，一次性加入有機(jī)胺1%，提高泥漿的抑制性。最后一次性加入超細(xì)碳酸鈣5噸，膠乳瀝青3噸，乳化石蠟2噸，加強(qiáng)對(duì)地層的封堵、膠結(jié)，減少鉆井液中自由水的侵入。

（2）開鉆后各主要材料按照（0.075噸PAM+0.06噸有機(jī)胺+0.2噸乳化石蠟+0.2噸SMP-1+0.3噸超細(xì)+0.2噸膠乳瀝青）/100米的加量維持鉆進(jìn)。

（3）鉆進(jìn)至2700 m以后，使用軟化點(diǎn)70～90℃左右的膠乳瀝青，3000～3300 m沙四上地層使用軟化點(diǎn)90～120℃左右的膠乳瀝青。3000 m后開始加入磺化酚醛樹脂以及磺酸鹽共聚物降低鉆井液高溫失水，提高鉆井液泥餅質(zhì)量。

（4）造斜點(diǎn)起鉆之前可根據(jù)情況適當(dāng)封井，封井漿在原漿的基礎(chǔ)上補(bǔ)充加入1%膠乳瀝青和1.5%超細(xì)碳酸鈣，保證動(dòng)力鉆具順利下入。

（5）進(jìn)入造斜段后，調(diào)整好鉆井液性能，清除無用固相，在井深2650 m時(shí)開始混入原油并充分乳化，同時(shí)輔助加入油基潤(rùn)滑劑，提高潤(rùn)滑性，井斜在30°以內(nèi)，原油含量控制在5%～8%，30～60°之間，控制在8%～12%，60°以后，原油含量不低于12%，使鉆井液具有良好的潤(rùn)滑性能。

（6）水平段為沙四上純上亞段，鉆井液中原油有效含量不低于12%，鉆進(jìn)后期加入適量的乳化劑使原油的潤(rùn)滑效果達(dá)到最佳，保證鉆井液具有良好的潤(rùn)滑性能，泥餅?zāi)Σ料禂?shù)≤0.05。鉆進(jìn)后期加入1%～2%固體潤(rùn)滑劑降低摩阻和扭矩。由于鉆井周期較長(zhǎng)，可提前配制含量15%的膨潤(rùn)土漿40 m3，根據(jù)需要混入鉆井液，維持鉆井液膨潤(rùn)土含量在80 g/L以內(nèi)。三開有機(jī)胺強(qiáng)抑制鉆井液體系各項(xiàng)性能見表1。

表1 鹽227-3HF井轉(zhuǎn)換為有機(jī)胺體系后鉆井液性能表

5 應(yīng)用效果

（1）井壁穩(wěn)定性好。有機(jī)胺強(qiáng)抑制鉆井液體系抑制性強(qiáng)，封堵性好，有效抑制了泥頁(yè)巖的水化，鉆進(jìn)過程中井壁穩(wěn)定，井徑擴(kuò)大率僅為2.41%，井身質(zhì)量良好。

（2）井眼效果好。三開井段保持較高的動(dòng)塑比和低粘高切性能，滿足了攜巖要求，施工中返出的巖屑棱角分明；配合工程措施，防止了巖屑床的產(chǎn)生，每次下鉆都能順利到底。

（3）潤(rùn)滑防卡效果好。使用原油潤(rùn)滑劑，配合泥餅控制技術(shù)，保證了鉆井液的潤(rùn)滑性，使用該體系在造斜段和水平段鉆進(jìn)順利，施工中摩阻和扭矩小，起下鉆暢通。開泵正常，電測(cè)、下套管順利。

（4）流變性穩(wěn)定。鉆進(jìn)期間流變性能穩(wěn)定，三開雖然鉆遇泥巖，但是鉆井液流變性變化不大。

（5）油層保護(hù)。鉆井液高溫穩(wěn)定性好，流變性能好，減小因壓力激動(dòng)而產(chǎn)生的儲(chǔ)層損害，鉆進(jìn)過程中，油氣得到了及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

6 結(jié)論及建議

（1）大循環(huán)改小循環(huán)一定要及時(shí)，與工程配合好，粘切低時(shí)應(yīng)適當(dāng)控制排量，以防止形成大肚子井眼；隨著井深增加粘切應(yīng)適當(dāng)隨之升高，以隨時(shí)應(yīng)付井下突發(fā)情況。

（2）使用好固控設(shè)備，控制好含砂量≤0.3%，坂土含量在50g/L以內(nèi)，盡量使泥漿保持清潔，才能使后期流變性能容易控制。

（3）斜井段后期和水平段施工中保持適當(dāng)高的粘切可以提高井眼凈化效果，減少巖屑床的形成，在完井期間稍加處理就可以達(dá)到較好的懸浮效果，再根據(jù)情況加入2%左右的潤(rùn)滑劑保證各開電測(cè)下套管的一次性成功。

注釋及參考文獻(xiàn)：

[1]黎紅勝,汪海閣,季國(guó)棟,等．美國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)[J]．石油機(jī)械,2011,39(9):78-83．

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[3]張啟根,陳馥,劉彝,等．國(guó)外高性能鉆井液技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J]．鉆井液與完井液，2007，24(3):74-77．

[4]裴建忠,王樹永,李文明．用有機(jī)胺處理劑解決高溫鉆井液流變性調(diào)整困難問題[J]．鉆井液與完井液,2009,26(3):79-81,94．

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TheApplication of OrganicAmine Strong Inhibition Drilling Fluid System atYan227-3hf

ZHENG Zhi-cheng，LIU Wei
（Drilling Engineer&Technology Corporation,Shengli Petroleum Engineering Corporation Limited of SINOPEC,Dongying,Shandong 257064）

The area of Yan227 on Shengli Oilfield is located on the higher position of sandyconglomerate of the north steep slope tectonic zone of Yan227 well on the Dongying hollow of Jiyang Depression.In this article,the functions and applications of Organic Amine Strong Inhibition Drilling Fluid System which take the Organic Amine Inhibitor,namely WAN-1,as the main treatment agent is estimated in order to solve some complex issues such as swelling because of hydration and collapse of mudstone on the Yan227 Area of Shengli Oilfield.This research shows that,WAN-1 inhibits the process from clay to slurry effectively,limits the capacity of clay.The use of WAN-1 inhibits the hydration and dispersion of shale effectively,and it is stable at high temperature.Organic Amine Strong Inhibition Drilling Fluid has similar ability of restraining the expansion and dispersion of cuttings as Oil Base Drilling Dluid System,the System will be used to stabilize the borehole preferably,improve the mechanical drilling speed and shorten the drilling cycle.It can not surmount the common method of adding a largh number of crude oil for enhance lubricating property in the current,so we need to research the technology which is similar to oil-base mud in order to reduce the friction resistance more effectively in future.

Organic Amine;Inhibitive ability；Weubore stablity；hole cleaning；lubrication

TE254

A

1673-1891（2015）01-0035-03

2014-07-29

鄭志成(1988-)，男，理學(xué)學(xué)士，助理工程師，主要從事鉆井液技術(shù)研究工作。