元陸175井鉆井液技術(shù)

李蕾 龐元平 王俊

摘要：元陸175井是中石化部署在巴中地區(qū)的一口重點(diǎn)評(píng)價(jià)井，設(shè)計(jì)井深4720m。該井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，空氣鉆后井壁穩(wěn)定性差;千佛崖組和自流井組造漿性強(qiáng);沙溪廟組和須家河組易坍塌;雷口坡組石膏污染嚴(yán)重;三開(kāi)裸眼段長(zhǎng)，施工中鉆井液井壁穩(wěn)定技術(shù)難度大。通過(guò)使用聚磺金屬離子鉆井液體系和聚磺非滲透鉆井液體系，配合現(xiàn)場(chǎng)鉆井液施工工藝，保證了鉆井作業(yè)的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：元陸175井;空氣鉆;造漿;坍塌;聚磺金屬離子;聚磺非滲透

元陸175井位于四川省巴中市巴州區(qū)梁永鎮(zhèn)筆山村二組，為中石化部署在該地區(qū)的一口重點(diǎn)評(píng)價(jià)井。該井設(shè)計(jì)井深4720m，實(shí)際完鉆井深4710m，上三疊統(tǒng)須家河組四段為主要目的層，兼探下侏羅統(tǒng)自流井組珍珠沖段、大安寨段、中侏羅統(tǒng)千佛崖組、下沙溪廟組，主要是評(píng)價(jià)地層產(chǎn)能和獲取地層參數(shù)，為附近層位下一階段開(kāi)發(fā)提供參考。

1 ?工程地質(zhì)概況

1.1 ?工程概況

元陸175井使用Ф660.4 mm鉆頭進(jìn)行導(dǎo)眼鉆進(jìn)，鉆至井深40 m導(dǎo)眼結(jié)束，下入Ф476.25 mm導(dǎo)管于井深40 m;一開(kāi)采用Ф444.5 mm鉆頭進(jìn)行空氣鉆進(jìn)至井深702 m，下入Ф244.5mm套管于井深700.8 m;二開(kāi)采用Ф311.2 mm鉆頭，使用空氣鉆進(jìn)至井深3238 m后轉(zhuǎn)換為水基鉆井液鉆至井深3680 m，下入Ф244.5 mm+Ф260 mm套管于井深3677.62 m;三開(kāi)采用Ф215.9 mm鉆頭鉆至井深4710.00 m完鉆，下入Ф177.8 mm+Ф139.7 mm的套管于4708.07 m完井。

1.2 ?地質(zhì)概況

元陸175井自上而下發(fā)育地層為：劍門(mén)關(guān)組（0～490 m）、蓬萊鎮(zhèn)組（490～1410 m）、遂寧組（1410～1910 m）、上沙溪廟組（1910～3310 m）、下沙溪廟組（3310～3670 m）、千佛崖組（3670～3905 m）、自流井組（3905～4320 m）和須家河組（4320～4720 m）。

2 ?鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

（1）劍門(mén)關(guān)組和蓬萊鎮(zhèn)組地層砂泥巖軟硬交錯(cuò)變化大，膠結(jié)性差，易水化剝蝕掉塊產(chǎn)生井塌現(xiàn)象，造成大肚子井眼。同時(shí)由于砂巖顆粒小而分散性強(qiáng)，鉆井液極易受到固相污染。

（2）氣體鉆井后，要替入水基鉆井液，當(dāng)井筒內(nèi)的液柱壓力突然提高，井漿中的小尺寸顆粒、自由水、將通過(guò)地層孔隙、裂縫迅速進(jìn)入地層，加速地層誘導(dǎo)裂縫的形成，會(huì)導(dǎo)致井漏現(xiàn)象發(fā)生。

（3）空氣鉆后替入水基鉆井液后，泥頁(yè)巖地層會(huì)水化膨脹造成井眼縮徑，甚至垮塌;且由于自由水的的嚴(yán)重流失，將在井壁周圍形成虛厚的泥餅;同時(shí)伴隨著泥頁(yè)巖的水化膨脹作用，增加了阻卡和泥餅粘附卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)。

3 ?鉆井液體系選擇

3.1 ?鉆井液體系配方

通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)深井^[1-3]和超深井^[4-6]鉆井液技術(shù)，針對(duì)元陸175井地層巖性，確定上部地層使用空氣鉆進(jìn)，空氣鉆后采用聚磺金屬離子鉆井液體系;三開(kāi)采用聚磺非滲透鉆井液體系。

聚磺金屬離子鉆井液體系配方為：（3～5）%膨潤(rùn)土+（0.3～0.5）%金屬離子聚合物+（1～2）%有機(jī)胺+（2～3）%聚合物降濾失劑+（2～3）%磺化酚醛樹(shù)脂+（2～3）%海水降濾失劑+（1～2）%抗高溫降濾失劑+（2～3）%形變封堵劑 +（2～4）%潤(rùn)滑劑。

聚磺非滲透鉆井液體系配方為：二開(kāi)井漿+（0.3～0.4）% 聚丙烯酸鉀+（0.5～0.8）%燒堿+（2～3）%非滲透處理劑+（1～2）%抗鹽降濾失劑+（3～4）%形變封堵劑+（3～5）%超細(xì)碳酸鈣+（2～3）%海水降濾失劑+（2～5）%磺化酚醛樹(shù)脂+（3～5）%白油潤(rùn)滑劑+（1～2）%有機(jī)胺+（2～3）%硅醇抑制劑。

3.2 ?鉆井液體系作用機(jī)理

有機(jī)胺分子上多個(gè)獨(dú)立的胺基可充填在粘土顆粒的晶層之間，并把它們束縛在一起，有效地減少粘土的吸水傾向，其抑制作用具有長(zhǎng)效性，抗沖刷能力強(qiáng)，保證鉆井作業(yè)結(jié)束后也具有長(zhǎng)時(shí)間的抑制效果^[7]。

非滲透成膜封堵劑，在井壁巖石表面形成致密非滲透封堵薄膜，有效封堵不同滲透性地層和微裂縫泥頁(yè)巖地層，穩(wěn)定井壁^[8]。

形變封堵劑是瀝青類產(chǎn)品，通過(guò)“軟化點(diǎn)”機(jī)理，配合超細(xì)碳酸鈣，封堵地層層理、孔隙和微細(xì)裂縫，達(dá)到穩(wěn)定井壁的效果。

4 ?現(xiàn)場(chǎng)鉆井液技術(shù)

4.1 ?空氣鉆后現(xiàn)場(chǎng)鉆井液轉(zhuǎn)換技術(shù)

元陸175井采用氣體鉆進(jìn)至3238 m出現(xiàn)憋壓跳鉆，進(jìn)行鉆井液的轉(zhuǎn)換。

（1）配制50m³高含油前置液，保證前置液的高黏度和高切力，提高鉆井液體系的懸浮攜帶能力。前置液配方：井漿（聚磺金屬離子鉆井液）+5%的全油基潤(rùn)滑劑+16%的無(wú)熒光白油潤(rùn)滑劑+10%封堵防塌劑+2%的乳化劑。

（2）替漿時(shí)，先泵入高含油的前置液。再小排量、低返速地替入堵漏漿，逐步提高排量循環(huán)，減少壓差，降低井漿動(dòng)濾失量。

（3）替漿循環(huán)2～3周后，及時(shí)進(jìn)行通井作業(yè)，以破壞頂替漿初期在井壁上形成的“虛、厚”泥餅，直到井眼暢通為止。起下鉆過(guò)程中精心操作，防止縮徑或粘附卡鉆。

（4）替漿后，適當(dāng)提高井漿密度，加大抑制劑、聚合物、降濾失劑和瀝青質(zhì)變形粒子類處理劑的用量，嚴(yán)格控制井漿中壓濾失量在2ml以下。

4.2 二開(kāi)水基鉆井液技術(shù)

（1）在井深3238～3310 m（上沙溪廟組）密度維持在1.49 g/cm³左右。進(jìn)入下沙溪廟組，逐漸提高鉆井液密度，保持井眼內(nèi)的壓力平衡。

（2）鉆進(jìn)過(guò)程中隨鉆補(bǔ)充金屬離子聚合物配制的膠液維護(hù)鉆井液性能，保持鉆井液體系的包被抑制能力。隨著進(jìn)尺增加，逐漸增大鉆井液體系黏切，滿足二開(kāi)大井眼懸浮攜帶巖屑的要求。

（3）鉆進(jìn)中保持有機(jī)胺的含量在1%左右，保持鉆井液體系的抑制性，抑制泥頁(yè)巖水化膨脹，防止因泥頁(yè)巖水化引起的井壁失穩(wěn)。

（4）上部地層，使用聚合物降濾失劑控制鉆井液濾失量;進(jìn)入下部地層，逐漸加入磺化酚醛樹(shù)脂和海水降濾失劑，控制鉆井液濾失量;在二開(kāi)底部，補(bǔ)充抗高溫降濾失劑，控制體系的高溫高壓濾失量。

（5）鉆進(jìn)中保持形變封堵劑含量在1.5%，使鉆井液體系能夠在井壁上形成良好的泥餅，封堵地層孔隙和微細(xì)裂縫;進(jìn)入下沙溪廟組，形變封堵劑含量增加至3%，增強(qiáng)鉆井液體系的封堵能力;儲(chǔ)備足夠的隨鉆堵漏劑，防止井漏。

5 ?結(jié)論和建議

（1）通過(guò)采取高黏切強(qiáng)潤(rùn)滑措施，凈化了井眼，保證了空氣鉆后井眼的穩(wěn)定，為后續(xù)鉆井作業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

（2）聚磺金屬離子鉆井液體系抑制性好，有效解決了千佛崖組和自流井組地層造漿造成流變性惡化的難題;并且體系封堵性強(qiáng)，保證了沙溪廟組和須家河組高壓氣層及煤層的井壁穩(wěn)定。

（3）聚磺非滲透鉆井液體系封堵性好，抗鹽性和潤(rùn)滑性強(qiáng)，保證了三開(kāi)長(zhǎng)裸眼井段的施工順利，鉆進(jìn)過(guò)程中井壁穩(wěn)定，流變性好，起下鉆暢通無(wú)阻。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：李蕾（1983），工程師，碩士研究生，2011年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）油氣井工程專業(yè)，現(xiàn)從事鉆井液和儲(chǔ)層保護(hù)研究。

（作者單位：1.中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院;2.中石化勝利石油工程有限公司培訓(xùn)中心）