興古7-H311井鉆井液技術(shù)

于欣雨

（中國石油大學(xué)<北京>，北京102249）

興古7-H311井鉆井液技術(shù)

于欣雨*

（中國石油大學(xué)<北京>，北京102249）

興古7-H311井是油田公司興隆臺采油廠部暑在遼河斷陷盆地西部凹陷中南段興隆臺潛山興古7-10塊的一口重點大斜度定向井，主要目的層是太古界潛山。本井設(shè)計垂深3800m，實際完鉆井深4966.85m。該井上部地層特點是易垮塌和粘卡，因此在砂泥巖地層設(shè)計使用防塌能力好的聚合物分散鉆井液體系；該井鉆探主要目的層為太古界潛山圈閉，興古7-10塊潛山主體壓力偏高，裂縫發(fā)育，設(shè)計使用鹵水無固相鉆井液體系。結(jié)果表明，使用該體系的鉆井液具有較強的抑制性和良好的防塌能力，保護(hù)油層效果好，滿足了大斜度定向井的鉆井液技術(shù)要求，為下一步的勘探和開發(fā)研究工作提供了依據(jù)。

大斜度定向井；潛山圈閉；聚合物分散鉆井液體系；鹵水無固相鉆井液體系；抑制性；防塌性

1　地質(zhì)、工程介紹

1.1地質(zhì)分層

興古7-10塊區(qū)構(gòu)造上位于西部凹陷中南段興隆臺潛山。地質(zhì)分層見表1。

表1　興古7-H311井地質(zhì)分層及巖性情況

1.2地質(zhì)風(fēng)險

該水平井部暑區(qū)巖性分布、裂縫發(fā)育程度較復(fù)雜，且潛山面是依據(jù)鄰井鉆遇情況推測得出，以目前的技術(shù)很難對其進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)測，存在潛山頂面濃度變化、巖性變化及裂縫不發(fā)育的風(fēng)險；且該井2次鉆遇中生界、太古界地層，施工中做好防噴、防涌、防漏等措施。

1.3工程情況

根據(jù)同區(qū)塊鉆井資料，依據(jù)有利于安全、高效鉆井、滿足采油工藝要求及保護(hù)油氣層的原則設(shè)計了該井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計見表2。

2　各井段技術(shù)難點及解決措施

本區(qū)地質(zhì)情況較為復(fù)雜，煌斑巖發(fā)育，存在壓力系數(shù)異常偏高井區(qū)，施工單位施工前要逐井落實出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象。本區(qū)興古7-3井鉆井施工中發(fā)生井涌（深度1468.11m）；興古4井鉆井施工中發(fā)生井涌（深度2672.17m、2749m、2753.37m、2846m）；興古7井鉆井施工中發(fā)生井涌（深度 2748.38m），井漏（深度3646.39m）；興古8在鉆井過程中發(fā)生井漏（深度1861.77m）；興古7-H206在鉆井過程中發(fā)生井漏（深度1718.03m）；興古7-H404在鉆井過程中發(fā)生井漏（深度1774.89m）；興氣9井在鉆井過程中發(fā)生溢流（深度1749.03m）、氣侵（深度3565m）；興古7-H4井鉆井過程中發(fā)生井漏（深度2700m）、氣侵（深度3565m）。用以下方法解決這些特殊情況的發(fā)生：

一開井段（Ng）：由于該段地層巖性以灰白塊狀砂礫巖為主，使用?444.5mm的鉆頭開鉆，所形成的井眼尺寸較大。因此，巖屑攜帶、井眼凈化、失水造壁、防漏防垮塌是本段鉆井液技術(shù)關(guān)鍵。

解決措施：設(shè)計使用觸變性能好，攜屑造壁能力強的無機(jī)鹽凝膠鉆井液體系；控制體系具有適當(dāng)?shù)恼扯群颓辛?；利用無機(jī)鹽和改性淀粉，以維持其凝膠體系，增強鉆井液攜屑性能采用大排量鉆進(jìn)，提高鉆井液上返速度。

二開井段（Ed+S+Mz）：該段含大套深灰色泥巖夾薄層砂巖，水化分散強，井下極易發(fā)生垮塌和卡鉆。

解決措施：設(shè)計使用抑制性和防塌能力強的聚合物件分散鉆井液體系；保持鉆井液具有較低的API失水和HTHP失水；采用抗溫性能好的處理劑，提高鉆井液穩(wěn)定性；合理控制鉆井液密度，平衡地層泥巖的坍塌壓力；利用柴油和石墨粉，降低泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)，改善鉆井液的潤滑防卡能力

三開井段（Ar）：該塊壓力系數(shù)偏高、潛山段裂縫發(fā)育，易漏；設(shè)計使用鹵水無固相鉆井液體系。

解決措施：針對潛山地層壓力系數(shù)偏高，潛山段裂縫發(fā)育的特點，設(shè)計使用鹵水無固相鉆井液體系；根據(jù)屏蔽暫堵技術(shù)，利用超低滲透劑的暫堵特性，增強地層的承壓能力，防止井漏；同時又增強了鉆井液的油層保護(hù)效果。

3　現(xiàn)場應(yīng)用

3.1無機(jī)鹽凝膠鉆井液

52～1205m井段巖性以大套灰白塊狀砂礫巖為主，膠結(jié)性差，極易發(fā)生井漏、垮塌等復(fù)雜事故，采用無機(jī)鹽凝膠鉆井液，其配方如下：

淡水+5%～6%坂土+0.2%～0.3%純堿+0.2%～0.4%無機(jī)鹽+1%～1.5%改性淀粉+0.3%～0.5%NH4-PAN+0.6%～0.8%低熒光FT-881

用原漿或清水鉆完導(dǎo)管內(nèi)的阻流環(huán)和水泥塞后，全部替出放掉。重新配制坂土含量為5%～6%的坂土漿100m3，充分預(yù)水化后，加入0.2%～0.4%的無機(jī)鹽沖刺、攪拌，使之形成結(jié)構(gòu)，再加入改性淀粉，充分混合，老化8～12h后加入其它處理劑，循環(huán)混合均勻，鉆井液性能達(dá)到設(shè)計要求后二開鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中館陶組砂礫巖地層鉆進(jìn)注意補充坂土，保持坂土含量不低于5%～6%，增強鉆井液的攜屑造壁性能；隨時補充無機(jī)鹽和改性淀粉，以維持其凝膠體系，保證其具有適當(dāng)?shù)恼扯群颓辛?，增強鉆井液的攜屑性能；隨著井深的增加，及時補充低熒光FT-881和NH4-PAN，改善鉆井液的失水造壁性能；當(dāng)鉆完二開進(jìn)尺后，按鉆進(jìn)排量充分循環(huán)清砂，在30m3可泵入的鉆井液中加入坂土、無機(jī)鹽，將鉆井液粘度提至120s以上，然后泵入井內(nèi)，確保電測和表層套管順利下入。

3.2聚合物分散鉆井液

1205～2695m地層含大套深灰色泥巖夾薄層砂巖，水化分散強，井下極易發(fā)生垮塌和卡鉆，采用聚合物分散鉆井液，其配方如下：4%～5%坂土漿+0.3%～0.5%多元包被劑+1%～2%降粘劑+0.5%～1%NaOH+ 1%～1.5%KFT+1%～1.5%KH-931+2%～3%液體潤滑+石墨粉+重晶石粉。

使用凈化設(shè)備清除原漿中的鉆屑和劣質(zhì)土相，將鉆井液的坂土含量降至4%～5%，用NaOH溶液調(diào)整鉆井液pH值在10～10.5，加入降粘劑2～3t徹底改型，轉(zhuǎn)化為聚合物分散體系，然后補充KH-931和KFT各0.5～0.8t，充分循環(huán)，當(dāng)鉆井液粘度32～38s左右二開鉆進(jìn)。①隨著井深和進(jìn)尺的增加，定時定量按1.2～1.5kg/m3以膠液形式補充高聚物多元包被劑，以增強鉆井液的抑制性能，控制地層泥巖水化分散。②每鉆進(jìn)300～350m左右處理一次鉆井液。2320m前降粘劑加量為1%～1.5%，KFT和KH-931含量各為1%；2320～2695m井段無毒降粘劑含量要逐步達(dá)到1.5%～2%，同時加大抑制劑和防塌降失水劑的用量，KFT和KH-931的含量達(dá)到1.5%，使鉆井液API失水≤4mL，HTHP失水≤18mL，增強鉆井液的抑制性、穩(wěn)定性和防塌抗溫能力。③本井導(dǎo)眼預(yù)計2200m定向，最大井斜41.65°，最大水平位移710.61m，主井眼預(yù)計3300m側(cè)鉆，最大井斜87.11°，最大水平位移1565.00m；造斜后及時加入液體潤滑劑，隨著井深、井斜和位移的增加，逐步提高潤滑劑含量，并增用石墨粉，降低泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)，改善鉆井液的潤滑防卡效果。④鉆入易垮塌的沙三段中下地層時，要將鉆井液密度提高至設(shè)計上限，若井下仍不正常，在征得甲方同意后可適當(dāng)提高，以平衡地層泥巖的坍塌壓力。⑤中完鉆前調(diào)整好鉆井液性能，按鉆進(jìn)排量充分循環(huán)洗井，及時清除井筒內(nèi)鉆屑，確保各項施工順利進(jìn)行。

3.3鹵水無固相鉆井液

2695～4966.85m地層壓力系數(shù)正常，但潛山段裂縫發(fā)育，易漏；針對該地層特點，設(shè)計使用鹵水無固相鉆井液，鉆井液配方如下：

表3　各井段施工中鉆井液性能

鹵水溶液150～180m3+1%～1.5%PAC+0.5%～1% XC+0.5%～1%KH-931+0.5%～1%KFT+5%～7%液體潤滑劑+2%～3%石墨粉+2%～3%超低滲透劑+超細(xì)鹽粒用二開井漿或清水鉆完上部套管內(nèi)的阻流環(huán)和水泥塞后，以鹵水替出井內(nèi)鉆井液，徹底清洗高架槽、循環(huán)罐，保證無其它固相。然后打入密度為1.20g/cm3鹵水100m3于循環(huán)罐中，用清水稀釋至密度為1.05～1.10g/cm3的鹵水容液150～180m3，通過混合漏斗分別加入1%～1.5%PAC和0.5%～1%XC，利用攪拌器、泥漿槍噴剌、攪拌，并與井筒建立高低壓循環(huán)，待其完全溶解后，再按配方加入其它處理劑，繼續(xù)高速攪拌、噴剌，充分循環(huán)，混合均勻，當(dāng)鉆井液性能達(dá)到設(shè)計要求后三開鉆進(jìn)。本段鉆井液的技術(shù)關(guān)鍵是：①保持鉆井液性能優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，具有良好的觸變性和流變性能，具有良好的潤滑性能和攜屑造壁性能，具有良好的油層保護(hù)能力。②鉆進(jìn)中當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆井液粘度降低時，可補充由XC+ PAC配成的高粘度膠液，或直接向鉆井液中補充XC 和PAC，保證循環(huán)流體的粘度在45～60s，使其具有良好的攜屑能力。③隨著進(jìn)尺的增加，及時補充KH-931和KFT，使其保持足夠的含量，改善濾餅質(zhì)量，增強鉆井液的失水造壁性能，使鉆井液保持較低的API失水和較低的HTHP失水。④隨著井深、井斜和位移的增加，逐步提高液體潤滑劑含量，并增用2%～3%石墨粉，降低泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)，改善鉆井液的潤滑防卡效果。⑤當(dāng)井斜超過45°以后，巖屑攜帶、井眼凈化問題變得更加突出。鉆進(jìn)中要注意隨時補充XC，使鉆井液具有較好的流型，較強的結(jié)構(gòu)性，保持較低的n值和較高的動塑比，控制6速旋轉(zhuǎn)粘度計3轉(zhuǎn)讀數(shù)2～4之間，增強鉆井液的懸浮、攜屑能力，以保證鉆屑的懸浮和攜帶，提高鉆井液的攜屑效率。⑥施工中要保持合理的排量，控制環(huán)空流態(tài)為層流。⑦為了有效防漏和保護(hù)油氣層，鉆入油氣層段前50m，及時加入超低滲透劑，并保證其具有足夠的有效含量，利用其屏蔽暫堵性提高地層防漏和油氣層保護(hù)能力。⑧若需要提高鉆井液密度，必須使用超細(xì)鹽粒做加重劑，嚴(yán)禁使用重晶石粉和石灰石粉加重，以保證鉆井液體系實現(xiàn)無固相，增強其油層保護(hù)能力。⑨充分使用好四級凈化設(shè)備，及時清除鉆屑，嚴(yán)格控制鉆井液的密度在設(shè)計范圍之內(nèi)，使鉆井液保持清潔無固相，努力實現(xiàn)近平衡壓力鉆進(jìn)。⑩完鉆前可適當(dāng)提高鉆井液粘度，按鉆進(jìn)排量充分循環(huán)洗井，徹底清除井筒內(nèi)鉆屑，確保各項施工順利進(jìn)行。

3.4鉆井液性能

各井段分段鉆井液性能的要求見表3。

4　油氣層保護(hù)

（1）為保證快速安全施工，減少油層浸泡，本井潛山段施工中要求使用鹵水無固相鉆井液。

（2）鉆井液體系與儲層特性具有較好的配伍性，各項化學(xué)組份不對油氣層造成傷害，其濾液不與儲層流體發(fā)生沉淀、乳化反應(yīng)，不造成儲層潤濕反轉(zhuǎn)。

（3）利用屏蔽暫堵技術(shù)，潛山段鉆進(jìn)要求使用超低滲透劑，保護(hù)油層，降低儲層傷害。

（4）潛山地層鉆進(jìn)施工中，若需提高鉆井液密度，必須使用氯化鈣做加重劑，以保證實現(xiàn)無固相鉆進(jìn)。

（5）油氣層段若發(fā)生井漏，嚴(yán)禁使用惰性材料堵漏，應(yīng)選用可酸化或可解堵的材料。

（6）加強固相控制，執(zhí)行鉆開油氣層的固控要求，最大程度降低鉆井液中有害固相。

（7）加快鉆井速度，搞好完井作業(yè)，努力提高電測一次成功率，減少油層浸泡時間。

5　現(xiàn)場實施與應(yīng)用效果

（1）本井設(shè)計垂深 3800m，實際完鉆井深4966.85m。本井導(dǎo)眼預(yù)計2200m定向，最大井斜41.65°，最大水平位移710.61m，主井眼預(yù)計3300m側(cè)鉆，最大井斜87.11°，最大水平位移1565.00m。本鉆井液設(shè)計方案完全滿足了鉆井工藝技術(shù)要求和油氣層保護(hù)要求，攜帶和懸浮鉆屑能力好，穩(wěn)定了井壁，保證了施工的安全、快速、順利，井身質(zhì)量和固井質(zhì)量全部優(yōu)質(zhì)。

（2）興古7-H311井產(chǎn)油情況：針對興古7-H311大斜度定向井潛山壓力偏高，地層裂縫發(fā)育，本著利于發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣層的原則，在太古界地層設(shè)計使用的鹵水無固相鉆井液技術(shù)方案，實現(xiàn)了潛山地層無固相鉆進(jìn)，近平衡壓力鉆進(jìn)，油層保護(hù)取得了非常好的效果。

（3）興古7-H311折算日產(chǎn)液110m3，日產(chǎn)氣45000m3，油壓14.0MPa，套壓12.5MPa，目前該井6mm油嘴生產(chǎn)，日產(chǎn)油73.7t，日產(chǎn)氣24530m3，油壓14.0 MPa，套壓20.0MPa，截至2014年10月，已累計產(chǎn)油8.8555× 104t，產(chǎn)氣2016.88×104m3

6　結(jié)論

（1）使用抗溫、抗鹽能力較好的XC、PAC做增粘劑，保證鉆井液具有足夠的粘度和切力，提高鉆井液的高溫穩(wěn)定性和井眼凈化能力。

（2）解決了鉆井液處理劑抗溫、抗鹽問題；解決高壓油氣層高密度狀態(tài)下壓井造成的井漏風(fēng)險，減緩井控壓力，保護(hù)油氣層。利用四級固控設(shè)備，及時清除井內(nèi)鉆屑，保證實現(xiàn)清潔無固相。

（3）保證適當(dāng)?shù)沫h(huán)空返速，優(yōu)選鉆井液的流變參數(shù)，并結(jié)合井下情況采取短起下鉆、適時的用XC打入高粘切的鉆井液段塞洗井是解決井眼凈化的重要措施。

（4）用好固相控制設(shè)備特別離心機(jī)是大斜度、大位移井順利施工的關(guān)鍵。

（5）采用液體潤滑劑和柔性石墨相結(jié)合的潤滑方式可滿足大斜度、大位移井潤滑防卡的需要。

（6）配合超低滲透技術(shù)可提高古潛山高溫、高壓、裂縫性地層的承壓能力（地層承壓可達(dá)3.5MPa以上），解決了高壓氣層高密度狀態(tài)下壓井造成的井漏風(fēng)險，減緩井控壓力，保護(hù)好油氣層。

［1］徐同臺，趙忠舉.21世紀(jì)初國外鉆井液和完井液技術(shù)［M］.石油工業(yè)出版社，2004

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

TE254

B

1004-5716（2016）09-0054-04

2015-10-10

2015-10-13

于欣雨（1993-），男（漢族），遼寧盤錦人，中國石油大學(xué)<北京>油氣井工程專業(yè)在讀碩士研究生，研究方向：油氣井工程。