KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液在川西雙魚石區(qū)塊的應(yīng)用

周代生， 李茜， 蘇強(qiáng)

（西南油氣田公司工程技術(shù)研究院，成都610017）

0 引言

雙魚石-河灣場(chǎng)構(gòu)造帶位于四川盆地川西北部地區(qū)，大地構(gòu)造位置隸屬上揚(yáng)子克拉通北緣龍門山山前褶皺帶，為川北典型低緩構(gòu)造，其地面構(gòu)造較為簡單，總體為呈北高南低的單斜，斷層不發(fā)育。鉆探目的是了解田壩里潛伏構(gòu)造泥盆系、二、三疊系儲(chǔ)層及以上層系含油氣性。雙魚石區(qū)塊自上而下鉆至的地層為：白堊系（劍門關(guān)組），侏羅系（蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組、沙溪廟組、自流井組），三疊系（須家河組、雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關(guān)組），二疊系（長興組、吳家坪組、茅口組、棲霞組、梁山組），石巖系和泥盆系（觀霧山組、金寶石組）。

雙魚石區(qū)塊目的層埋藏深，縱向存在多套壓力系統(tǒng)，局部異常高壓，井漏頻繁，經(jīng)過前期實(shí)鉆及承壓堵漏技術(shù)，井身結(jié)構(gòu)為五開五完。一開：φ660.4 mm×100 m+φ508.0 mm導(dǎo)管，劍門關(guān)組，封隔地表竄漏及垮塌層。采用高黏度和高切力膨潤土漿，防止地表竄漏、井塌、提高大尺寸井眼凈化效果。二開：φ444.5 mm×500 m+φ365.1 mm表層套管，蓬萊鎮(zhèn)組，封隔地表竄漏及垮塌層、可能的水層。采用空氣鉆，提高機(jī)械鉆速。三開：φ333.4 mm×3 700 m+φ273.1 mm技術(shù)套管，須家河組，封隔油氣層、垮塌層、低承壓能力井段。通過對(duì)空氣鉆可鉆性分析[1-8]， 確定了空氣鉆層位及深度（沙溪廟上部以上地層2 600 mm左右），上部大尺寸井眼提速技術(shù)為“空氣鉆”；通過對(duì)難鉆地層可鉆性、研磨性分析，優(yōu)選鉆頭，形成了“高效PDC鉆頭+長壽命螺桿+優(yōu)質(zhì)鉆井液”提速技術(shù)。采用空氣鉆鉆至沙溪廟組上部（沙二段底）轉(zhuǎn)化為KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液，提高大尺寸井眼機(jī)械鉆速，防止井塌，確保井下安全鉆進(jìn)，有助于提高機(jī)械鉆速。

該井四開：φ241.3 mm×7 300 m+（φ193.7 mm+φ177.8 mm）油層套管，棲霞組頂，封隔膏巖層、高壓地層、易漏地層。采用鉀聚磺鉆井液，提高鉆井液的抗石膏污染能力、抗高溫能力和高密度鉆井液流變性控制能力。五開：φ149.2 mm×7 500 m+φ127.0 mm尾管懸掛， 志留系頂， 儲(chǔ)層專打。繼續(xù)采用鉀聚磺鉆井液，增強(qiáng)鉆井液抗高溫能力和保護(hù)儲(chǔ)層能力， 備用一層φ190.5 mm井眼應(yīng)對(duì)復(fù)雜。

1 KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液性能

KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液具有抑制能力強(qiáng)、防塌效果好，性能穩(wěn)定周期長，有利于提高機(jī)械鉆速等優(yōu)點(diǎn)；在須家河組以上強(qiáng)水敏、強(qiáng)分散性泥頁巖地層，抑制鉆屑的水化分散，防止污染鉆井液，有利于鉆井液性能控制，抑制巖石組分水化分散膨脹，防止井壁垮塌，抑制巖屑的水化分散，減少鉆井液中劣質(zhì)鉆屑含量、減少鉆井液中微米、亞微米粒子，有助于提高機(jī)械鉆速。KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液配方如下。

2.0 %膨潤土漿+0.2%KPAM+1.0%抗溫降濾失劑Redul+1.0%PAC-LV+4.0%封堵防塌劑NRH+3.0%防卡潤滑劑FK-10+7.0%KCl+10.0%有機(jī)鹽Weigh2+重晶石

1.1 基本性能

KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液性能見表1。

表1 KCl-有機(jī)鹽聚合物基本性能

1.2 抑制性能

在室內(nèi)進(jìn)行的泥頁巖巖屑（粒徑為2.0～3.2 mm）滾動(dòng)回收率（80 ℃、16 h）實(shí)驗(yàn)測(cè)得；巖屑在清水、KCl-聚合物鉆井液（配方如下）、有機(jī)鹽聚合物鉆井液（配方如下）和KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液中的滾動(dòng)回收率分別為27.5%、86.0%、90.0%和91.2%。

KCl-聚合物鉆井液 3.0%膨潤土漿+0.2%KPAM+1.0%抗溫降濾失劑CPF+1.0%PAC-LV+4.0%封堵防塌劑NRH+3.0%防卡潤滑劑FK-10+7.0%KCl+0.5%石灰+重晶石

有機(jī)鹽聚合物鉆井液 2.0%膨潤土漿+0.2%KPAM+1.0%抗溫降濾失劑REDUL+1.0%PACLV+4.0%封堵防塌劑NRH+3.0%防卡潤滑劑FK-10+15.0%有機(jī)鹽Weigh2+重晶石

室內(nèi)在80 ℃、3.5 MPa、8 h條件下進(jìn)行了黏土線性膨脹率實(shí)驗(yàn)，測(cè)得清水、KCl-聚合物、有機(jī)鹽聚合物和KCl-有機(jī)鹽聚合物的黏土線性膨脹率分別為23.0%、16.5%、12.5%和11.0%。

室內(nèi)分別在KCl-聚合物、有機(jī)鹽聚合物、KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液中加入5%膨潤土粉進(jìn)行抑制黏土分散能力評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果見表2。

表2 不同鉆井液抗黏土污染能力評(píng)價(jià)結(jié)果

由上述評(píng)價(jià)結(jié)果可知，KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液具有強(qiáng)抑制性，滾動(dòng)回收率高，黏土線性膨脹率低，5%膨潤土粉污染性能變化小、穩(wěn)定。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

雙魚石區(qū)塊上部三開φ333.4 mm大尺寸井眼為提速，采用“空氣鉆”鉆至沙溪廟上部（沙二段底），之后轉(zhuǎn)化為KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液，鉆至須家河上部（須四～須三井段）中途完鉆固井。氣轉(zhuǎn)液方案：正注高黏（80～100 s）、防塌、防漏前置液50 m3+密度為1.20 g/cm3的KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液200 m3，下鉆到底，循環(huán)觀察，無漏失，正注高密度2.20 g/cm3的鉆井液循環(huán)舉砂，循環(huán)處理鉆井液提密度至設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

實(shí)鉆過程中，“空氣鉆”鉆至設(shè)計(jì)井深轉(zhuǎn)為鉆井液，按氣轉(zhuǎn)液方案替入鉆井液后井下正常，通井順利，未出現(xiàn)大的掉塊現(xiàn)象，井壁穩(wěn)定，井眼規(guī)則，中完電測(cè)“空氣鉆”井段井徑數(shù)據(jù)見表3。

表3 空氣鉆井段電測(cè)井徑數(shù)據(jù)

實(shí)鉆過程中，根據(jù)鉆井日進(jìn)尺情況，補(bǔ)充鉆井液維護(hù)處理劑，保證鉆井液中抑制劑、封堵防塌劑、降濾失劑、潤滑劑等的有效含量，實(shí)現(xiàn)“細(xì)水長流”維護(hù)，減少性能波動(dòng)，確保性能穩(wěn)定。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)鉆鉆井液性能見表4。

表4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)鉆鉆井液性能

實(shí)鉆過程中，從沙溪廟組下部（沙二段底）鉆進(jìn)至須家河組上部（須四～須三段）中途完鉆，返出的鉆屑清潔、棱角分明、均勻，無掉塊，鉆進(jìn)、起下鉆無阻卡、暢通，電測(cè)順利，一次完成，井壁穩(wěn)定且井徑規(guī)則。電測(cè)井徑數(shù)據(jù)見表5。

實(shí)鉆過程中，KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液表現(xiàn)出強(qiáng)抑制性，低黏度和低切力，流變性能波動(dòng)小、穩(wěn)定，防止了泥頁巖鉆屑的水化分散，減少鉆屑在鉆頭上的吸附，未發(fā)生過一次PDC鉆頭泥包，同時(shí)也減少了鉆井液中微米、亞微米粒子，有助于提高機(jī)械鉆速。各井平均機(jī)械鉆速見表6。

表6 實(shí)鉆各井平均機(jī)械鉆速表

3 結(jié)論及建議

1.KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液是以KCl、有機(jī)鹽Weigh2協(xié)同作用，提高鉆井液抑制性，配合封堵防塌劑提高鉆井液濾失造壁性能，使該體系具有抑制能力強(qiáng)、封堵防塌效果好、流變性能優(yōu)良、波動(dòng)小、低黏度和低切力、易調(diào)控、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)處理簡單等優(yōu)點(diǎn)，有利于井下安全鉆井。

2.雙探3井、雙探7井、雙探8井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液有效防止了“空氣鉆”后干燥井壁“吸水”引起的井塌，該體系具有抑制能力強(qiáng)、封堵防塌效果好，有利于井壁穩(wěn)定，減少氣轉(zhuǎn)液后井下復(fù)雜情況的發(fā)生。

3.雙探3井、雙探7井、雙探8井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，采用KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液順利地鉆過沙溪廟組下部（沙一段）、涼高山組、自流井組及須家河組的強(qiáng)水敏、強(qiáng)分散性泥頁巖易垮塌地層，井眼暢通，井壁穩(wěn)定，井徑規(guī)則，鉆進(jìn)、起下鉆、電測(cè)無阻卡、順利，有助于井下安全和提速，滿足工程、地質(zhì)錄井需要。

4.在“高效PDC+螺桿”提速方式下鉆井液性能也尤其重要，KCl-有機(jī)鹽聚合物鉆井液的強(qiáng)抑制性、低黏度和低切力，可提高鉆頭水馬力，減少鉆屑在鉆頭上的吸附，防止鉆頭泥包，同時(shí)也減少鉆井液中微米、亞微米粒子，有助于提高機(jī)械鉆速。

5.雙魚石區(qū)塊沙一段～須家河組井段，易井塌，且井塌壓力系數(shù)較高，并含淺層氣，提高鉆井液密度時(shí)易發(fā)生井漏，因此在提密度之前需做好防漏、堵漏技術(shù)措施。

參 考 文 獻(xiàn)

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