高性能水基鉆井液在龍平X井的應(yīng)用

姜 強

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413）

1 概述

大慶油田探區(qū)包括松遼、海拉爾、三江等20多個盆地，勘探面積約30×104km2。除常規(guī)油氣資源外，大慶探區(qū)的深層天然氣資源儲量也很豐富。近年來，隨著大慶油田勘探開發(fā)領(lǐng)域的不斷拓展，泥巖裂縫油藏已經(jīng)成為重要的勘探開發(fā)領(lǐng)域。由于泥頁巖儲層滲流能力差，水平井成為開發(fā)此類油氣藏的主要手段，而使用油基鉆井液存在著成本高、環(huán)保壓力大等問題，這就對水基鉆井液的抑制性及封堵防塌能力提出了更高要求。

2 鉆井液體系設(shè)計

2.1 地質(zhì)情況

該類地層的地質(zhì)資料分析表明，天然氣發(fā)育的泥巖裂縫油藏主要存在2個特征：①地層粘土顆粒表面附著伊利石和綠泥石，部分地層含有伊/蒙混層。伊利石、綠泥石易產(chǎn)生表面水化，導(dǎo)致剝落掉塊；少量的伊蒙混層易水化膨脹，引發(fā)層間散裂；②大慶深層天然氣地層裂縫、微裂縫發(fā)育，分布范圍廣，形態(tài)不規(guī)則，長度不等，裂縫寬度主要集中在10～200μm之間，構(gòu)成了鉆井液漏失的天然通道，而且裂縫密度高，膠結(jié)能力差，易導(dǎo)致地層破碎。

2.2 鉆井液對策

大慶深層天然氣勘探開發(fā)一直使用油基鉆井液進行開采，近幾年由于相關(guān)部門對環(huán)保方面要求的提高，改為使用水基鉆井液進行鉆井施工，因此需要從如下幾個方面提高水基鉆井的性能：

（1）抑制性方面。由于深部地層伊利石、綠泥石含量高，伊/蒙混層多，易于水化膨脹，因此需要使用抑制性更強的抑制劑。

（2）潤滑性方面。由于深層水平井水平段長，通常大于800m，鉆具與井壁接觸面大，摩阻相應(yīng)增大，拖壓和卡鉆發(fā)生幾率相應(yīng)增大，因此鉆井液要有更強的潤滑防卡能力。

（3）地層漏失方面。由于該類地層裂縫、微裂縫發(fā)育，且裂縫分布范圍廣，地層非均質(zhì)性強，易因微小漏失引發(fā)惡性漏失，因此在防漏方面要做好預(yù)防。

（4）抗溫性方面。由于目的層埋藏較深，井底溫度通常大于160℃，因此選用的處理劑要有較強的抗溫能力。

2.3 鉆井液配方設(shè)計

針對該類地層的特點，在抑制性方面優(yōu)選了具有濁點效應(yīng)的聚合醇和具有更強抑制效果的聚胺抑制劑；在潤滑方面，優(yōu)選了效果更好的環(huán)保型極壓潤滑劑；在封堵防塌方面，以環(huán)保型無熒光防榻劑、磺化瀝青和超細CaCO3進行物理封堵，配合聚合醇的可變性封堵，提高對破碎帶的封堵和保護能力。最終確定鉆井液基礎(chǔ)配方如下：4%鈉基膨潤土+0.2%Na2CO3+0.01%KOH+0.2%～0.3%聚合物降濾失劑+1.5%～3%樹脂類降濾失劑+2%～3%聚合醇+0.2%～0.4%聚胺抑制劑+0.2%～0.4%高分子包被劑+3%～4%潤滑劑。鉆進時進根據(jù)需要補充封堵材料。室內(nèi)配制的鉆井液流變性能見表1。

從表1可知，該鉆井液體系失水較低，流變性較好，可滿足現(xiàn)場需要。

3 現(xiàn)場試驗

表1 高性能水基鉆井液室內(nèi)實驗數(shù)據(jù)表

3.1 地質(zhì)情況概述

龍平X井位于黑龍江省大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣境內(nèi)。設(shè)計斜深：3561m，設(shè)計垂深：2223.1m，目的層位為高臺子油層，該井二開設(shè)計施工井段為1211～3561m，施工 井 段為 1211～3253m；直 井段1211～1495m；造斜段 1495～2359m；水平段 2359～3253m。

3.2 鉆井液現(xiàn)場試驗

3.2.1 開鉆鉆井液的配制

開鉆配制新漿180m3，按照配方配制鉆井液；充分循環(huán)后加入重晶石粉55t將比重提至1.25g/cm3。開鉆性能見表2。

表2 高能水基鉆井液新漿性能

3.2.2 直井段（1211～1495m）

直井段鉆遇地層為嫩二段和嫩一段，地層發(fā)育大段泥巖，泥巖遇水膨脹，易剝落，鉆井施工中注意防止井塌和鉆具泥包卡鉆。直井段鉆速較快，為了保證循環(huán)鉆井液量充足和鉆井液攜砂能力，利用配漿罐及時補充高濃度膠液，緩慢加入到循環(huán)鉆井液中；視振動篩鉆屑返出情況，依據(jù)室內(nèi)實驗結(jié)果，在循環(huán)罐跑道補充抑制劑提高鉆井液抑制泥巖造漿分散的能力；適當加入環(huán)保型增粘劑膠液，提高動切力，保持動塑比在0.5以上，鉆進時返出巖屑成型較好。

3.2.3 造斜段（1495～2359m）

本井段鉆遇嫩江組、姚家組和青山口組，鉆井液以改善泥餅質(zhì)量、密度平衡、強潤滑、強抑制強防塌為維護處理原則，具體維護措施如下：

（1）進入造斜段后，振動篩篩布目數(shù)全換為2×80+2×60目，提高固控設(shè)備使用效率，尤其是一級固控使用效率，加強固相控制；全天候使用除砂除泥一體機，定期使用中速和高速離心機清除有害固相。

（2）進入井斜30°后，向井內(nèi)加入液體潤滑劑提高鉆井液潤滑性，降低摩阻。使泥漿中潤滑劑含量保持在2%～4%。

（3）為了鞏固井壁，防止剝落，保持鉆井液密度走設(shè)計上限；同時向鉆井液中補加降濾失劑降低失水。

3.2.4 水平段（2359～3253m）

水平段全部在青山口組地層鉆進，需要提高強抑制性和防塌能力，保證潤滑性，保證攜帶巖屑能力。具體維護措施如下：

（1）進入水平段后，同時開啟4臺振動篩。嚴格控制固相含量和含砂量，除砂器使用率達到90%，每天定期開啟離心機8～10h清除無用固相。

（2）增加液體潤滑劑加量至4%～5%，降低摩阻，減少井壁對鉆具的摩擦阻力。

（3）保證鉆井液具有良好的流變性，保持動塑比在0.5以上，提高攜巖能力，同時保持較大排量，確保巖屑及時返出。

施工過程中主要鉆井液性能參數(shù)見表3。

4 取得效果

本井在施工過程中鉆井液流變性易于控制，潤滑性好，返砂正常，除了在造斜段2277m時出現(xiàn)過粘卡（120t提出）外，其余工況中均未出現(xiàn)過復(fù)雜情況。水平段平均機械鉆速5.33m/h，低于臨井。機械鉆速對比見表4。

表3 鉆井液性能表

5 認識及建議

（1）通過對大慶地區(qū)的泥巖裂縫油藏地質(zhì)情況分析，在抑制性、抗溫性、潤滑性和井壁穩(wěn)定性等方面進行設(shè)計，室內(nèi)研發(fā)了具有較好性能的高性能水基鉆井液體系。

（2）在龍X井現(xiàn)場應(yīng)用表明，自主研發(fā)的高性能水基鉆井液滿足了泥巖裂縫型油藏的勘探開發(fā)需求，現(xiàn)場施工過程中失水低、潤滑及流變性好、封堵能力強，沒有因鉆井液原因引起的井下復(fù)雜問題。

表4 與臨井水平段平均機械鉆速對比