新疆塔里木盆地、南緣區(qū)域窄窗口鉆井液技術(shù)分析

孫斌 安斌 侯文仁

摘要：由于窄窗口存在地層破裂壓力低，漏失壓力低且地層壓力及坍塌壓力高等特點(diǎn)，給鉆井施工帶來(lái)很多的難點(diǎn)，諸如鉆井液密度使用窗口小、井壁坍塌等問題就很突出。通過對(duì)造成窄窗口地層特點(diǎn)的分析，在針對(duì)窄窗口鉆井液技術(shù)提出了對(duì)策，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用情況的總結(jié)，對(duì)窄窗口鉆井液技術(shù)提供了一些參考。

在勘探開發(fā)鉆井施工中，窄窗口問題給施工帶來(lái)很多的難題甚至大大的影響了勘探開發(fā)的進(jìn)展速度。窄窗口問題廣泛存在，例如塔里木盆地的山前構(gòu)造、新疆南緣等。它造成了很多井事故頻發(fā)，復(fù)雜升級(jí)等惡性事故。針對(duì)于此，通過分析造成窄窗口的的地層特點(diǎn)等，在鉆井液技術(shù)提出了對(duì)策。

1.窄窗口的概念及施工的難點(diǎn)

1.1、窄窗口的概念

安全窄窗口是指鉆井過程中不造成噴漏塌卡等鉆井事故，能維持井壁穩(wěn)定的鉆井壓力（密度）范圍。既min（P、P）<P<max（P、P），式中P：為地層孔隙壓力;P：為坍塌壓力;P：為地層破裂壓力;P：地層漏失壓力。

1.2窄窗口的施工的難點(diǎn)

在塔里木盆地及新疆南緣地區(qū)，窄窗口問題突出嚴(yán)重，普遍存在的難點(diǎn)有：1）、地層壓力高，破裂壓力低，壓力窗口窄造成井漏;2）、涌漏同層;3）、同一裸眼井段中多套壓力系統(tǒng);4）、漏失層的地層壓力梯度差異大;5）、井深后循環(huán)壓耗升高。

2.窄窗口形成的地層特性分析

造成窄窗口的地層一般是如下巖性：1）、粘土巖;2）、砂礫巖（在淺層、中深井段未膠結(jié)或膠結(jié)差的未成巖的砂礫層中、高滲透砂礫巖層;中深井段、深井段經(jīng)成巖作用低孔、低滲的砂礫巖層）;3）、碳酸鹽巖;4）、火成巖;5）、變質(zhì)巖;6）燒變巖（煤層）。

3.窄窗口施工對(duì)鉆井液施工的影響

由于地層巖性的特點(diǎn)，在這樣窄窗口下，施工中給鉆井液的體系選擇，性能調(diào)整等都提出很多的問題。突出問題：1）、大井眼淺層的井漏;2）、長(zhǎng)裸眼不同壓力系數(shù)造成的窄密度窗口;3）、深井段的漏、塌同一裸眼。

4.針對(duì)窄窗口鉆井液的鉆井液技術(shù)

4.1大井眼淺層的井漏

在塔里木盆地、新疆南緣等區(qū)域，表層第四系為未成巖、粘土巖，地層壓力系數(shù)低，滲透率值高，造成安全窗口窄的原因。在大井眼（26”或17.5”）施工中，鉆時(shí)較快，單位時(shí)間內(nèi)換空巖屑濃度高，很容易造成了井漏。針對(duì)此問題，鉆井液施工中采取了隨鉆封堵和提高地層壓力，同時(shí)配合工程的控時(shí)鉆進(jìn)。

鉆井液體系一般為坂土——聚合物或KCL-聚合物體系，在原有體系中，加入1%TP-2、1%LR-999（聚合物碎鉆堵漏劑）隨鉆封堵材料和0.5-1%SQD-98（細(xì)）（酸溶性堵漏劑）短纖維堵漏材料隨鉆堵漏，配以天然瀝青干粉更好的封堵提高地層承壓，使用KCL-聚合物體系時(shí)，提高坂含并加入0.5%CMC（LV或HV）。

4.2長(zhǎng)裸眼不同壓力系數(shù)造成的窄密度窗口

在這樣的裸眼中，有著幾套地層，既有易膨脹分散的泥頁(yè)巖;也存在泥頁(yè)巖與砂礫巖互層或水層以及不整合地層交界，地層滲透率增大;地層壓力系數(shù)差別大，造成在施工中，鉆井液密度使用窗口窄。為了能增大密度使用窗口，在鉆井液施工，有針對(duì)性在低壓力井段進(jìn)行井壁封堵。這樣的井段鉆井液體系一般為聚磺或KCL-聚磺，在鉆入該地層前，提前加入2-3%TP-2或LR-999、1%KGD-1（剛性堵漏劑）提高鉆井液中陽(yáng)離子乳化瀝青含量在7-8%，天然瀝青干粉1%，此時(shí)鉆井液中大分子含量不低與0.2%（井底溫度不高于90度，高于90適當(dāng)降低）。

4.3深井段的漏、塌同一裸眼

漏塌同一裸眼段是窄窗口最難處理的情況，在山前區(qū)塊比較明顯，由于地層形成條件復(fù)雜，地層傾角較大，地層缺失等因素，是該區(qū)塊的上部泥頁(yè)巖在鉆井施工中，表現(xiàn)的釋放應(yīng)力更強(qiáng)烈，而其下部砂礫巖地層又滲透率好，地層壓力低，故此造成下漏上塌，鉆井液密度窗口極小。在對(duì)付此問題，防塌是首位。在山前，因?yàn)榈貙觾A角的存在，坍塌壓力要大于地層壓力，所以不能以提高密度來(lái)減弱井壁坍塌，更好的改善泥餅，低密度鉆井，才能解決窄密度的問題。

在這樣的井段，大部分采取的是KCL-聚磺體系鉆井液。在體系中，充分發(fā)揮褐煤樹脂的作用，配以陽(yáng)離子乳化瀝青及天然干粉瀝青，維持合理的高溫高壓失水。在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐總結(jié)了對(duì)付此問題的該體系配方：2-3坂土+0.05-0.1%大分子+3-5%SMP-3+3%SPNH+1%SF

+1%KH-N+7-8%SY-A01+潤(rùn)滑劑+加重劑。在鉆遇砂礫巖或水層低壓力地層時(shí)，提前加入2-3%TP-2或LR-999、1%KGD-1，如果地層滲漏嚴(yán)重，可以提高KGD-1加量或KGD-1

KGD-2復(fù)配使用。

5.認(rèn)識(shí)與建議

1）、在對(duì)付窄窗口鉆井施工問題，合理分析地層的特點(diǎn)是及其必要的，同時(shí)工程方面的配合，比如適當(dāng)?shù)目貢r(shí)鉆進(jìn)、合理排量等。

2）、對(duì)于長(zhǎng)裸眼鉆井，鉆井液的防塌是解決窄窗口的關(guān)鍵要素，如何解決好防塌，使用低密度鉆井，是需要很好研究的課題。

3）、對(duì)于鉆井液的隨鉆封堵，掌握好顆粒的配比很關(guān)鍵，同時(shí)不要忽略在堵漏中CMC有著很突出的作用。

注：

【1】楊雄文、周英槽等《國(guó)內(nèi)窄窗口鉆井應(yīng)用技術(shù)對(duì)策與實(shí)踐》，《石油廠礦機(jī)械》2010，8期。

【2】、【3】羅平亞2010年西南石油大學(xué)講座《關(guān)于提高地層承壓能力的幾點(diǎn)看法》