復(fù)合鹽鉆井液在慶1-12-67H2井的應(yīng)用

華 松，常洪超，何振奎，肖俊峰，余武軍

（中石化華北石油工程有限公司河南鉆井分公司，河南南陽(yáng)473132）

慶1-12-67H 2井是長(zhǎng)慶油田部署在隴東地區(qū)的一口超深水平井，該井位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部中段，西接天環(huán)坳陷構(gòu)造，設(shè)計(jì)井深6494m，水平位移2500m，水平段長(zhǎng)2000m，目的層為山西組；實(shí)際完鉆井深5817m，水平位移1785m，水平段長(zhǎng)1307m。本井用?346.0mm鉆頭一開(kāi)，應(yīng)用膨潤(rùn)土聚合物鉆井液鉆至井深1480m，下?273.0mm表層套管封固表層。用?241.3mm鉆頭二開(kāi)，鉆完直井段3460m后，采用215.9mm鉆頭定向，鉆至A點(diǎn)4494m，下177.8mm技術(shù)套管固井，在3825m之前采用無(wú)固相聚合物鉆井液，3825m之后采用復(fù)合鹽鉆井液體系。三開(kāi)使用152.4mm鉆頭鉆至5817m，采用復(fù)合鹽聚磺防塌鉆井液，三開(kāi)因鉆遇361m長(zhǎng)泥巖段而提前完鉆，掛?139.7mm尾管完井。

1 地質(zhì)簡(jiǎn)況

本井自上而下鉆遇地層依次為新生界第四系（厚約150m），中生界白堊系志丹統(tǒng)（厚約930m），侏羅系安定組、直羅組、延安組（厚約540m），三疊系延長(zhǎng)組、紙坊組、和尚溝組、劉家溝組（厚約2082m），二疊系石千峰組、石盒子組、山西組和太原組（厚約515m），本井目的層為山西組。

鄰井城探3井、隴18井施工過(guò)程中，在劉家溝組上部泥巖吸水性強(qiáng)，井壁易剝落掉塊，地層承壓能力低，泥漿密度安全窗口窄，轉(zhuǎn)化鉆井液后隨著比重的提高，塌漏矛盾突出；造斜點(diǎn)在劉家溝組下部，地層較硬，定向鉆進(jìn)鉆時(shí)慢，井斜40°以上井段井深超過(guò)4000m，滑動(dòng)托壓嚴(yán)重且摩阻大；施工周期長(zhǎng)，延長(zhǎng)組、劉家溝組及石千峰組、石盒子組地層垮塌嚴(yán)重，50°以上大斜度井段，易形成巖屑床，攜砂困難；水平段小井眼鉆進(jìn)，鉆遇泥巖易坍塌，鉆井液密度高、維護(hù)困難，井壁穩(wěn)定性差，起下鉆遇阻嚴(yán)重。因此，在本井施工過(guò)程中，開(kāi)展了復(fù)合鹽（甲酸鈉、氯化鈉、氯化鉀）鉆井液體系的研究與應(yīng)用。

2 復(fù)合鹽作用機(jī)理研究

（1）復(fù)合鹽中的HCOO-能和水分子形成氫鍵，對(duì)自由水具有較強(qiáng)的“束縛”能力，使鉆井液濾液不易進(jìn)入地層；

（2）復(fù)合鹽在水中溶解度高，水溶液粘度低，可以配置密度最高2.3g/cm3的鉆井液，實(shí)現(xiàn)高密度低粘切鉆井；

（3）復(fù)合鹽鹽水中水的活度低，產(chǎn)生的滲透壓能促進(jìn)泥頁(yè)巖孔隙水返流[1]；

（4）有機(jī)鹽溶液中電離出的大量的陽(yáng)離子，可通過(guò)靜電引力吸附進(jìn)入粘土晶格中，抑制粘土表面水化及滲透水化膨脹；有機(jī)酸根陰離子可吸附在帶負(fù)電的粘土邊面上，抑制其水化分散；陰、陽(yáng)離子對(duì)粘土顆粒的吸附擴(kuò)散雙電層具有較強(qiáng)的壓縮作用，從而較強(qiáng)地抑制粘土分散[2]；

（5）抗高溫、抗污染能力強(qiáng)[3]；同時(shí)鉆井液中侵入的亞微米顆粒少，有利于提高機(jī)械鉆速[4]；

（6）復(fù)合鹽與地層礦物的配伍性好，不會(huì)與地層中的礦物成分Mg2+、Ca2+、SO42-、CO32-等形成沉淀，堵塞油氣通道，有利于保護(hù)油氣層[5]。

3 復(fù)合鹽鉆井液體系室內(nèi)研究

通過(guò)室內(nèi)研究，優(yōu)選出復(fù)合鹽鉆井液體系配方：3%～4%膨潤(rùn)土+0.3%～0.5%NaOH+0.1%～0.3%HVCMC+3%～5%SMP-2+2%～3%SPC+2%～3%SFT-120+2%～3%RT-1+2%～3%JRH-616+3%～5%白油+10%～15%NaCl+5%～8%KCl+5%～10%HCOONa+0.1%～0.3%XC。

3.1 復(fù)合鹽體系抑制性評(píng)價(jià)

選用鄰井石千峰組泥巖，粒徑為2～3.2mm，將30g巖屑分別加入清水、聚磺鉆井液、飽和鹽水鉆井液、復(fù)合鹽鉆井液體系中，160℃高溫老化16h后用孔徑0.45mm的篩網(wǎng)進(jìn)行回收，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同體系巖屑回收率對(duì)比

由表1可知，該區(qū)石千峰組的泥巖分散較強(qiáng)，清水回收率僅有7.6%，而復(fù)合鹽鉆井液體系回收率達(dá)91.3%，對(duì)比聚磺和飽和鹽水鉆井液有大幅提高。

3.2 復(fù)合鹽體系潤(rùn)滑性評(píng)價(jià)

分別在聚磺、飽和鹽水、復(fù)合鹽鉆井液配方中加入3%白油，采用重晶石提高密度至1.35g/cm3，在160℃高溫老化16h后冷卻，做中壓失水后測(cè)量泥餅粘滯系數(shù)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同體系泥餅粘滯系數(shù)對(duì)比

由表2可知，復(fù)合鹽鉆井液泥餅粘滯系數(shù)最低，只有0.08，能夠滿(mǎn)足水平井低摩阻施工需要。

3.3 復(fù)合鹽體系流變參數(shù)及封堵能力評(píng)價(jià)

分別測(cè)定密度在1.35g/cm3時(shí)聚磺、飽和鹽水、復(fù)合鹽鉆井液的流變參數(shù)及封堵能力，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，聚磺鉆井液、飽和鹽水、復(fù)合鹽水鉆井液中壓失水相差不大，但復(fù)合鹽鉆井液的高溫高溫失水和砂床濾失量卻有較大幅度降低，說(shuō)明復(fù)合鹽提高了體系的抗溫能力。從流變性來(lái)看，復(fù)合鹽的塑性粘度較低，動(dòng)切力較大，能滿(mǎn)足低泵壓、高攜帶的要求。

表3 不同體系流變參數(shù)及封堵能力對(duì)比

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

本井一開(kāi)采用膨潤(rùn)土聚合物鉆井液，二開(kāi)鉆至石千峰組之前（3825m）采用無(wú)固相聚合物鉆井液，3825m之后使用復(fù)合鹽鉆井液。

4.1 定向段復(fù)合鹽鉆井液維護(hù)處理措施

（1）將聚合物體系轉(zhuǎn)換為復(fù)合鹽鉆井液體系之前，為了提高劉家溝組地層的承壓能力，進(jìn)入石千峰地層30m后必須進(jìn)行承壓堵漏，承壓達(dá)到5MPa，鉆井液當(dāng)量密度達(dá)到1.30g/cm3以上，穩(wěn)壓10m in以上。

（2）轉(zhuǎn)換復(fù)合鹽鉆井液時(shí)，配制抗鹽降濾失膠液60m3，配方為：清水+0.3%NaOH+2%SMP-2+2%SPC+0.5%LV-CMC。把膠液與井漿混合均勻后起鉆至套管鞋處，循環(huán)過(guò)程中按配方依次加入NaOH、Na-Cl、KCl、HCOONa、SMP-2、SFT-120，保證鉆井液中Cl-含量達(dá)到（8～12）×104mg/L。

（3）鉆進(jìn)過(guò)程中，用KPAM、SMP-2、LV-CMC、SPC、NaCl配成鹽水膠液維護(hù)補(bǔ)充，保持鉆井液中Cl-含量在（10～12）×104mg/L，增強(qiáng)鉆井液的抗溫、抗鹽性能。

（4）在井斜45°～60°井段，鉆屑攜帶和潤(rùn)滑防卡是鉆進(jìn)的關(guān)鍵。該井段按比例補(bǔ)充2%SFT-120、2%RT-1；2%～3%JRH 616；提高鉆井液的懸浮攜帶、護(hù)壁防塌和潤(rùn)滑防卡能力。同時(shí)控制泵排量大于34L/s，以避免巖屑床的形成。

（5）斜井段根據(jù)井斜提高鉆井液密度：在井斜30°時(shí)密度 1.18g/cm3，井斜 45°密度提至 1.25g/cm3，井斜60°將密度提至1.30～1.35g/cm3。提密度時(shí)逐步緩慢提，加入單封、瀝青粉等提高封堵性；發(fā)生滲漏時(shí)降低鉆進(jìn)排量，維持隨鉆堵漏劑含量大于5%，利用每次起鉆，進(jìn)行承壓堵漏，逐漸提高地層承壓能力。

（6）鉆至A點(diǎn)（4510m）對(duì)比電測(cè)時(shí)，保持鉆井液密度1.35g/cm3、粘度80～100s，循環(huán)至振動(dòng)篩無(wú)返砂時(shí)，注入40m3高粘防塌防卡鉆井液封閉斜井段，確保測(cè)井順利。

4.2 水平段復(fù)合鹽聚磺防塌鉆井液維護(hù)處理措施

（1）該段鉆井液主要解決長(zhǎng)水平段的攜巖、潤(rùn)滑、防塌和儲(chǔ)層保護(hù)問(wèn)題，施工中保持Cl-含量在（8～12）×104mg/L，控制Vs≤15%，Cs≤0.3%。

（2）鉆遇灰色泥巖時(shí)，逐步提高密度至1.28～1.35g/cm3，并做好防漏措施。

（3）鉆井過(guò)程中補(bǔ)充瀝青類(lèi)封堵防塌劑，增強(qiáng)封堵性，降低高溫高壓失水。

（4）水平段施工中，保持處理劑加量達(dá)到：SFT-120：1.5%，JRH616：3%，RT-1：3%，降低摩阻。

（5）完井作業(yè)前提高鉆井液粘切，采用大排量洗井，保持井眼干凈，起下鉆無(wú)阻卡，用2%RT-1及2%塑料小球封閉水平段，鉆井液密度控制在1.35g/cm3，粘度72s，確保完井作業(yè)順利。

4.3 實(shí)鉆鉆井液性能（見(jiàn)表4）

表4 實(shí)鉆鉆井液性能

4.4 應(yīng)用效果

（1）慶1-12-67H 2井鉆井周期比鄰井平均周期節(jié)余9.5d，二開(kāi)平均井徑擴(kuò)大率為7.04%，鄰井均值為9.19%，比鄰井降低2.15%。

（2）懸浮攜帶能力強(qiáng)，井眼凈化效果好。全井起下鉆、電測(cè)、下套管均暢通無(wú)阻。

（3）鉆井液抑制性增強(qiáng)，封堵防塌效果好，井壁穩(wěn)定。該井實(shí)鉆中在“雙石”地層和長(zhǎng)水平段均未發(fā)生井壁失穩(wěn)垮塌現(xiàn)象，井徑規(guī)則。

（4）潤(rùn)滑防卡能力強(qiáng)，施工中復(fù)配固體、液體潤(rùn)滑劑，增強(qiáng)了鉆井液的潤(rùn)滑性，定向段平均泥餅粘滯系數(shù)小于0.09，水平段小于0.08。

（5）抗高溫能力增強(qiáng)，與SMP-2、SPC復(fù)配使用，增強(qiáng)了體系的抗溫能力，本井高溫高壓失水控制在9m L以下。

5 認(rèn)識(shí)與建議

（1）復(fù)合鹽鉆井液體系固相含量低，可抑制泥巖中粘土礦物的水化膨脹與分散，能夠有效保護(hù)儲(chǔ)層。

（2）該體系機(jī)械鉆速快，井徑規(guī)則，潤(rùn)滑防卡能力，起下鉆、電測(cè)、下套管順利。

（3）該體系抑制性、封堵能力強(qiáng)，能夠有效預(yù)防“雙石”地層泥巖的垮塌，保證井下安全。

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[2]趙利，劉濤光，齊國(guó)忠，等.復(fù)合鹽鉆井液技術(shù)在莫116井區(qū)的應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2012，29（5）：33-36．

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