渤南難動用井組鉆井防粘技術研究

馬其浩 王鵬

摘要 隨著2018年勝利油田渤南義178-斜2和義184-1井2毫米油嘴自噴，獲得高產油流，渤南致密砂巖難動用儲藏的開發(fā)掀起了新的高潮，但受各方面因素的影響，近期的鉆井施工中，鉆具防粘成為一項工作重點。渤南難動用井組的鉆具粘附現(xiàn)象是多方面因素引起的，通過采取針對性研究，形成渤南難動用井組鉆井防粘技術，解決了鉆具粘度的問題，取得了良好效果。

關鍵詞 渤南 致密砂層 難動用 鉆具粘附 防粘

渤南洼陷位于沾化洼陷中部，是濟陽坳陷中的一個三級構造單元。義176區(qū)塊低部位沙四上致密油藏一直被認為是難動用儲藏，但近年來隨著對其的進一步認識，所部署的義178-斜2和義184-1井2毫米油嘴自噴，初期口井日產油近30噸，渤南地區(qū)沙四上段低部位致密油藏的開發(fā)又掀起了新的高潮。但在近期施工的渤南地區(qū)難動用井組的鉆井施工中，鉆具防粘成為一項突出工作，這在先前的鉆井施工中是未遇到的。

1 渤南難動用井組鉆具粘附的因素

鉆具粘附具有三方面的重要因素：液柱與地層間的壓力差、濾餅與鉆具的接觸面積以及接觸面的潤滑性。與現(xiàn)階段其他區(qū)域以及渤南地區(qū)前期的鉆井施工的側重點不同，渤南難動用井組的施工中，鉆具防粘成為鉆井液施工的一項重點，究其原因，分析有以下幾個方面：

1.1鉆井液不落地、全過程小循環(huán)應用

在實現(xiàn)勘探開發(fā)目標的同時，鉆井作業(yè)產生的廢鉆井液等污染物也越來越多。鉆井液不落地處理技術及全過程小循環(huán)應運而生，勝利東部油區(qū)，上部地層施工中，與鉆井液不落地所配套的是氯化鈣強抑制鉆井液，該體系能夠有效的解決上部地層造漿的問題，減少廢棄泥漿的產生量，從而降低環(huán)保壓力。

全過程小循環(huán)在應用初期時，常有黏糊井眼的現(xiàn)象發(fā)生，其原因在于，固相在不能有效清除的情況下，鉆屑經(jīng)過反復的研磨，分散程度不斷增加，鉆遇強造漿層位時，甚至會導致鉆井液粘切急劇升高。較高的粘切不利于上部地層鉆進時形成開放式的井眼，井徑擴大率較低，隨著井深的增加，井壁附近的滯留層導致井眼進步縮小，增加了鉆具接觸面積及活動摩阻，易造成鉆具粘卡。

1.2強抑制體系的應用

渤南難動用井組施工中為達到抑制鉆屑分散，以低粘低切的鉆井液提高機械鉆速為目的，采用了具有更高Ca2+濃度的氯化鈣鉆井液，強抑制鉆井液的應用有效的解決了上部問題造漿的問題，但同時也給鉆井液帶來了潛在的影響—土相不能有效分散，造成濾餅松散，濾餅質量受到影響。

較厚的濾餅中更容易包裹鉆屑等劣質固相，使濾餅厚度增加，質量進一步下降，滲透率也隨之提高，鉆柱在斜井段和定向井段嵌入泥餅越深，接觸面積就愈大，摩阻力增高，在強滲透性地層，受液柱壓力的影響下，更易發(fā)生鉆具粘附。

1.3長裸眼段附帶更復雜的壓力系統(tǒng)

鉆具黏附普遍存在于高密度定向井中，也是高密度定向井施工中的一大難題。渤南地區(qū)沙三段發(fā)育大段異常高壓油泥巖、油頁巖，局部地層壓力系數(shù)甚至高達1.80以上，而同處于技套井段的館陶組、東營組、沙一段、沙二段發(fā)育大段低壓層，同一技套裸眼中多套高低壓層并存。

鉆井液密度過高，會產生極大的液柱壓力，低壓層附近的鉆柱在內外壓差的作用下貼向井壁，造成接觸面積增大。同時過大的內外壓差會在鉆具上附加一個正壓力，使其作用在泥餅上的接觸力大大高于本身重力，從而導致摩阻增大、滑動托壓、鉆具黏附等現(xiàn)象的發(fā)生，

2渤南難動用井組鉆具防粘技術

2.1強化鉆井液抑制能力

考慮到渤南難動用井組施工均采用鉆井液不落地工藝，二開為241.3mm井眼，為滿足上部地層的高機械鉆速，固相的控制應具有更高的要求。使用具有高鈣離子的氯化鈣鉆井液體系，其中[Ca2+]能夠達到2000ppm以上，是常規(guī)鈣處理鉆井液用量的兩倍以上。施工中為提高其抑制效果，配合使用聚丙烯酰胺、氨基聚醇，達到抑制黏土過度水化的目的。

2.2使用優(yōu)質土替代傳統(tǒng)自然造漿

重視膨潤土漿的應用，為彌補因上部強抑制造成的土相不分散，形成濾餅虛厚的負面影響，采用經(jīng)水化分散的膨潤土漿改善濾餅質量。通過利用膨潤土的水化、分散、堵孔作用，提高濾餅的質量，降低濾餅滲透性和厚度，降低鉆具活動摩阻扭矩，預防壓差卡鉆的發(fā)生。

2.3提高上部井眼清潔程度

環(huán)空清潔程度，很大程度上是對虛泥餅的清除。采用“工具物理清除+鉆井液紊流攜帶”方法配合來解決：在鉆具中加入偏心擴眼器、螺旋扶正器等修壁工具，并配合短起下鉆操作，破壞井壁附著的虛泥餅;提高鉆井泵的排量，保持鉆井液的環(huán)空流速>1.2m/s，使環(huán)空流速始終大于或接近環(huán)空臨界返速，在井眼中形成局部紊流，降低大斜度井段的鉆屑沉降，提高巖屑的返出率。

2.4采用“精細控壓鉆井技術”+“承壓堵漏技術”盡可能降低正壓差

采用“精細控壓鉆井技術”控制鉆井液的液柱力，使高壓油氣層始終處于近平衡狀態(tài)。通過“承壓堵漏技術”降低近井壁污染層的滲透率，兩方面共同作用，控制高密度引起的高滲低壓層位的正壓差，盡可能降低鉆具的摩阻扭矩，降低壓差卡鉆的風險。

3 應用效果

義178-斜10井為渤南難動用井組第一口施工井，在該井的施工過程總由于對地層特點掌握不夠清晰，在摩阻扭矩控制上尚有不足;經(jīng)過總結探索，在使用了減摩防粘鉆井技術后，渤南難動用井組的減磨防粘工作進入模式化，義184-斜4井是近期施工的一口井，該井與義178-斜10井同屬渤南難動用井組1號臺，同為同一鉆井隊所施工。

義178-斜10井于3355m造斜，最大井斜11.5°;義184-斜4井2070m造斜，最大井斜22.5°。圖1為義178-斜10井的摩阻扭矩變化曲線，圖2為義184-斜4井摩阻扭矩變化曲線，通過對比可見，雖然已178-斜10井造斜點深、井斜較小，但其摩阻及扭矩要遠大于斜井段長、井斜大的義184-斜4井，尤其在二開2200m后，義184-斜4井的摩阻得到有效的控制，扭矩也相對平穩(wěn)，說明減磨防粘鉆井技術的應用，使鉆具的活動摩阻大幅降低。經(jīng)統(tǒng)計，義184-斜4井滑動鉆進的時間也大幅縮短，其所占斜井段鉆進時間的比例由常規(guī)大位移井的27%降低至12%，定向效率也得到有效提高。

4結論

渤南難動用井組防粘技術，通過清潔井眼、改善濾餅質量、降低接觸面正壓差等手段，切實達到了減磨防粘的效果，并在難動用井組進行了現(xiàn)場應用?，F(xiàn)場應用表明，該技術能有效降低鉆具的活動摩阻及旋轉扭矩，同時能夠改善井壁，防粘壓差卡鉆的發(fā)生。