鉀鈣基聚合物鉆井液體系在瑪湖35井研究與應(yīng)用

殷衍龍 高峰 周欣

摘要：基礎(chǔ)資料：構(gòu)造位置：位于準噶爾盆地中央坳陷瑪湖凹陷瑪湖23井南二疊系上烏爾禾組二段巖性圈閉。地理位置：位于新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依市境內(nèi)，距瑪湖20井東偏北7.37km，瑪湖17井東偏南6.36km，瑪湖23井南偏東4.89km。井口坐標：縱（X）：5，046，428.00m 橫（Y）：15，383，150.00m設(shè)計井深：4700m。地面海拔：269.33m。井別：預(yù)探井。井型：直井。鉆井目的：探索瑪湖凹陷白堿灘扇東翼低勘探區(qū)二疊系上烏爾禾組含油氣性。目的層位：主探二疊系上烏爾禾組（Pw），兼探二疊系下烏爾禾組（Pw）、三疊系百口泉組（Tb）、克拉瑪依組（Tk）、白堿灘組（Tb）、侏羅系（J）。完鉆層位：二疊系下烏爾禾組（Pw）;完鉆原則：鉆穿二疊系上烏爾禾組（Pw）后，鉆揭下烏爾禾組（Pw）100m，井底無油氣顯示，留足口袋即可完鉆。若有油氣顯示，則鉆穿顯示段，留足口袋完鉆。完井方法：固井射孔完井。

關(guān)鍵詞：鉆井液;研究;應(yīng)用

一、復(fù)雜事故原因分析

根據(jù)該地區(qū)巖性特征、鉆井過程中出現(xiàn)的事故、復(fù)雜情況分析，造成該地區(qū)的鉆井復(fù)雜的原因較多，其主要因素為：地層因素：八道灣中下部煤層發(fā)育，多套煤層集中發(fā)育極易垮塌，扶正器通過煤層時造成卡鉆。八道灣組發(fā)育巨厚砂、礫巖及多套煤層，承壓能力低，極易發(fā)生井漏。克拉瑪依組底部砂巖承壓能力低，易發(fā)生漏失。目的層為裂縫性儲層，地層壓力變化大，易發(fā)生氣侵，壓井過程易發(fā)生漏失。工程措施：下鉆或下套管前鉆井液靜止時間長，下鉆速度過快或開泵過猛極易導(dǎo)致井漏。扶正器或鉆頭通過煤層時操作不當(dāng)，猛剎猛放或洗井時間過長導(dǎo)致煤層垮塌卡鉆或井漏。鉆井液因素：前期形成泥餅質(zhì)量不致密堅韌，通井過程泥餅遭受破壞，導(dǎo)致承壓能力下降。由于部分砂巖段和煤層膠結(jié)性差，鉆井液不能實現(xiàn)有效封堵護壁，造成鉆井液濾液大量滲入微裂隙，引起滲漏或地層垮塌。該地區(qū)鉆進目的層過程中平衡地層壓力所需的鉆井液密度不易確定，僅能依據(jù)復(fù)雜出現(xiàn)后具體情況進行鉆井液密度和性能調(diào)整，造成鉆揭地層初期負壓鉆進而造成氣侵。

二、鉆井液施工技術(shù)難點

地表膠結(jié)疏松，易竄槽、垮塌;白堊系泥巖水敏性強，砂巖膠結(jié)性差，易水化膨脹、垮塌;侏羅系、三疊系存在井漏風(fēng)險，二疊系及三疊系存在鉆遇異常高壓風(fēng)險。八道灣組厚砂層承壓能力低、底部多套煤層，承壓能力低，易發(fā)生漏失;百口泉組褐色、灰色泥巖易垮塌形成“糖葫蘆”井眼易發(fā)生阻卡及電測遇阻;能鉆遇裂縫性儲層，易發(fā)生油氣侵甚至溢流，壓井時易發(fā)生井漏。

三、分段鉆井液技術(shù)措施

3.1一開段（0～500m）鉆井液技術(shù)措施：按設(shè)計要求配制坂土漿，充分預(yù)水化24h后，再加入CMC（中）充分溶解、攪拌均勻，粘度達到80秒以上方可開鉆。表層鉆進中應(yīng)適當(dāng)控制鉆井液的坂含和粘切，注意防漏、防竄。CMC（中）膠液為主，并以細水長流的方式加入。鉆完表層后，合理調(diào)整鉆井液性能，適當(dāng)增加粘度，提高懸浮性，以利于表層安全、順利下入。保證固控設(shè)備運轉(zhuǎn)良好，合理使用好固控設(shè)備。

3.2二開段（500～4100）鉆井液技術(shù)措施：將一開鉆井液用清水和膠液沖稀至坂含40g/l左右，按設(shè)計配方加入各種處理劑，調(diào)整性能至要求范圍后二開。根據(jù)地質(zhì)設(shè)計提供地層壓力系數(shù)并結(jié)合鄰井資料，本井段鉆井液密度設(shè)計為1.15g/cm～1.45g/cm。考慮鄰井瑪湖013井Ktg（井深543m）當(dāng)量破裂壓力密度1.44?g/cm（已破），當(dāng)鉆井液密度超過1.44g/cm時注意做好上部地層防漏工作?，F(xiàn)場施工中應(yīng)根據(jù)實際情況合理調(diào)整鉆井液密度，在保證井下安全的前提下，應(yīng)盡可能使用設(shè)計密度的較低值，以預(yù)防井漏并有利于保護油氣層。當(dāng)發(fā)現(xiàn)實際與設(shè)計不相符合時，按設(shè)計審批程序，經(jīng)批準后實施。若遇緊急情況（溢流、井涌或井噴），鉆井隊可先處理，再及時上報。加強鉆井液的包被抑制和封堵作用，提高鉆井液的抑制和防塌能力，做好井壁穩(wěn)定工作。根據(jù)井下實際情況和鉆井液性能，將所需加入的處理劑按比例配成膠液以細水長流的方式補充維護鉆井液，避免鉆井液性能波動過大。以PMHA-2（FA367、MAN104、JB66）/AHB和KCl加強包被抑制;以JT888（SP-8、MAN101、HJ-3）/AP220、復(fù)配銨鹽控制鉆井液濾失量;以HY-2（HLQ-2）調(diào)整流變性;以陽離子乳化瀝青、天然瀝青粉（RF-9、白瀝青）低熒光潤滑劑改善泥餅質(zhì)量，提高潤滑性;以隨鉆堵漏劑提高防漏能力。通過K、Ca的復(fù)配使用以強化對井壁和鉆屑的抑制作用。鉆進中K濃度控制在大于25000mg/l，Ca濃度控制在300～600mg/l之間。CaO的補充采取逐步增多的方式，初次加入量控制在0.2%以內(nèi)，最大加量不超過0.5%。保證四級固控設(shè)備運轉(zhuǎn)良好，鉆進中要求振動篩（篩布使用80目以上）開動率100%，除砂器、除泥器運轉(zhuǎn)時率80%以上，離心機有效開動率應(yīng)滿足鉆井液相關(guān)的性能要求，以“凈化”?！皟?yōu)化”。井場按設(shè)計儲備足夠的堵漏材料、加重料，施工井隊應(yīng)根據(jù)鉆井實際情況制定合理詳細的防漏、防噴措施。

3.3三開段（4100～4700m）鉆井液技術(shù)措施：開動固控設(shè)備清除二開鉆井液中的無用固相，按設(shè)計配方加入各種處理劑，調(diào)整性能至要求范圍后三開。根據(jù)地質(zhì)提供地層壓力系數(shù)以及結(jié)合鄰井資料，本井段鉆井完井液密度設(shè)計為1.35～1.75g/cm。在保證井下安全的前提下，盡可能使用設(shè)計密度的較低值，預(yù)防發(fā)生井漏和井噴，并有利于油氣層發(fā)現(xiàn)與評價。當(dāng)發(fā)現(xiàn)實際與設(shè)計不相符合時，按設(shè)計審批程序，經(jīng)批準后實施。但若遇緊急情況（溢流、井涌或井噴），鉆井隊可先處理，再及時上報。入井的處理劑使用前應(yīng)通知地質(zhì)錄井人員，對氣測有影響的處理劑，補充時應(yīng)停鉆循環(huán)，直到氣測顯示穩(wěn)定后再恢復(fù)鉆進。鉆進中K濃度控制在大于25000mg/l，Ca濃度控制在300～600mg/l之間。保證四級固控設(shè)備運轉(zhuǎn)良好，鉆進中要求振動篩（篩布使用80目以上）開動率100%，除砂器、除泥器運轉(zhuǎn)時率80%以上，離心機有效開動率應(yīng)滿足鉆井液相關(guān)的性能要求，以“凈化”?！皟?yōu)化”。井場按設(shè)計儲備足夠的堵漏材料、加重料，施工井隊應(yīng)根據(jù)鉆井實際情況制定合理詳細的防漏、防噴措施。

四、鉆井液性能的測量要求

鉆井液性能的檢測按照中國石油天然氣集團公司發(fā)布的《鉆井液技術(shù)規(guī)范》第三章第七節(jié)規(guī)定執(zhí)行?；炇覍Ρ揪吭伦钌僖淮稳颖O(jiān)測鉆井液性能。正常鉆進時，1～2h檢測一次鉆井液密度和漏斗粘度，4～8h檢測一次API濾失量和泥餅厚度，每12h檢測一次鉆井液全套常規(guī)性能;每24h檢測一次鉆井液濾液氯離子和鉀離子濃度。特殊情況下，應(yīng)根據(jù)需要加密檢測鉆開油、氣、水層，應(yīng)嚴格按照井控相關(guān)規(guī)定，加密測量鉆井液密度，監(jiān)測油、氣、水后效。根據(jù)準噶爾盆地井漏特征及近幾年鉆井實踐中防漏、堵漏、提高地層承壓能力所采取的措施、積累的經(jīng)驗和取得的效果，總結(jié)了一些防漏、堵漏及提高地層承壓能力的經(jīng)驗措施，供現(xiàn)場參考。在鉆井液中加入隨鉆堵漏劑（2%～3%），屏蔽暫堵膠凝劑（如1%ZL或0.5% APSORB-1、ZND）等，提高鉆井液的防滲漏性，對地層的微孔、裂縫進行先期封堵。根據(jù)隨鉆堵漏的經(jīng)驗，在鉆井液中隨鉆加入締合型變形活塞凝膠堵漏劑APSORB-1防漏效果明顯。

五、事故預(yù)防與處理

井塌的預(yù)防與處理：主要應(yīng)從三個方面，物理的、化學(xué)的和機械的因素方面進行預(yù)防。根據(jù)振動篩上返出鉆屑情況，調(diào)整鉆井液密度，以沒有掉塊為宜，確保在井壁周圍形成的液柱壓力能夠平衡地層圍巖應(yīng)力，達到力學(xué)的平衡。保持4%瀝青、7%KCl和封堵類材料含量，控制鉆井液侵入量，改變鉆井液濾液性質(zhì)，滿足對泥巖的有效抑制和封堵。配合工程措施快速鉆井完井，鉆井液對易坍塌地層的浸泡時間越短越安全，同時控制鉆井液的濾失量≤5ml，泥餅要求致密柔韌。加料按循環(huán)周均勻加入，保持鉆井液性能的穩(wěn)定。提下鉆操作速度不超過0.2m/s，防止鉆具碰撞井壁或抽吸壓力造成井壁不穩(wěn)定。同時，禁止定點洗井，防止鉆井液沖刷井壁形成大肚子井眼。井塌的處理：處理井塌的重點，一是將坍塌物及時帶出地面，二是采取措施穩(wěn)定井壁。地面配制30～50m稠漿泵入井內(nèi)，清掃環(huán)空，觀察振動篩上返出物變化情況，間隔一個循環(huán)周再重復(fù)一次，驗證環(huán)空清潔效果，確保將坍塌物及時帶出地面，不在環(huán)空堆積造成憋泵或者卡鉆。進一步保證鉆井液的防塌能力，保證井壁的穩(wěn)定性。加入4～5%瀝青、2%HY-2、2%QCX-1、1%WC-1，保證鉆井液的造壁、護壁能力;加入7%KCl以保證鉆井液濾液的礦化度和抑制能力;補充包被劑，確保包被劑含量達到設(shè)計上限。在井下安全條件允許的情況下，可以按一個循環(huán)周上提鉆井液密度0.02g/cm，以提高液柱壓力平衡地層坍塌壓力。

結(jié)束語

按要求儲備夠加重材料、堵漏材料，并及時補充。材料儲備在方便取用的位置，便于施工作業(yè)。發(fā)生井漏，按照項目部措施現(xiàn)場根據(jù)實際情況進行堵漏作業(yè)。處理井漏期間，加強坐崗，觀察液面。若井口發(fā)生外溢，立即關(guān)井，并匯報項目部。發(fā)生井漏后，配制的堵漏泥漿與井漿的密度相差不超過0.02g/cm，防止密度過高加劇井漏程度，或密度過低造成井下壓力欠平衡?？焖俳M織堵漏施工，重新建立井筒內(nèi)壓力平衡，防止地層流體侵入。西北緣區(qū)塊，密度較高時，使用工廠重漿配漿，以節(jié)約施工時間。