淺論低密度鉆井液技術(shù)的應(yīng)用

楊春

【摘要】某井實鉆過程中一開井段鉆遇白堊系下統(tǒng)發(fā)生了井漏，二開鉆遇侏羅系J2S-J1b組發(fā)生較為嚴重的井內(nèi)出水和掉塊現(xiàn)象，本井結(jié)合井內(nèi)實際情況成功解決地層出水、井壁穩(wěn)定、流變性調(diào)節(jié)、安全密度等系列技術(shù)難題，順利的完成了二開及三開的鉆井施工，為該類區(qū)塊鉆井積累了寶貴的現(xiàn)場經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】鉆井技術(shù) ?低密度鉆進液 ?應(yīng)用

一、某井工程地質(zhì)概況

該井使用常規(guī)鉆進的井段中，35.00m至1900.62m使用無粘土相鉆井液，1900.62m至3344.00m使用兩性離子聚合物鉆井液，3344.00m至5163.00m使用兩性離子聚磺鉆井液。在使用無粘土相鉆井液施工期間，發(fā)生鉆具刺漏三次，鉆具斷于井內(nèi)一次，鉆遇侏羅系J2S-J1b組，地層出水四次，并在鉆遇侏羅系J2S-J1b組部分井段掉塊嚴重，鉆遇斷層較多，導(dǎo)致施工中發(fā)生蹩車嚴重，接單根困難，起鉆倒劃眼現(xiàn)象。

二、低密度鉆井液技術(shù)難點

（一）無粘土相鉆井液體系的不成熟性

該井及鄰井一開井段至沙溪廟上部井段均設(shè)計為無粘土相鉆井液體系，根據(jù)實鉆資料顯示，無粘土相鉆井液所用處理劑加量少，機械鉆速高，鉆進中不要求控制失水量，大大降低了鉆井成本。

（二）低密度鉆井液MBT值的控制

該井二開鉆至井深1900.62m，將無粘土相鉆井液轉(zhuǎn)換為兩性離子低固相鉆井液進行鉆井作業(yè)。轉(zhuǎn)性后坂土含量為26.5 g/l ，F(xiàn)V：32s，轉(zhuǎn)性后，由于鉆井排量大（48-50l/s），井內(nèi)未掉塊現(xiàn)象，鉆井液性能能滿足鉆井要求，返砂，接單根、起下鉆均正常。通過該井和所鉆鄰井資料顯示，在鉆遇須家河組以前，坂土含量控制在40-45g/l，保持鉆井液較高的粘切，有益鉆井液攜砂和帶掉塊問題，進入須家河后根據(jù)井內(nèi)情況坂土含量一般控制在40-35g/l之間。

（三）同區(qū)塊構(gòu)造地層穩(wěn)定性不確定

該井在實鉆中J2S組2700m 至2900m井段掉塊嚴重，出現(xiàn)次倒劃眼、接單根困難、蹩轉(zhuǎn)盤現(xiàn)象，最大粒徑約40×23×2mm，進入須家河后反而未出現(xiàn)大量掉塊現(xiàn)象，地層較J2S、J1q相比相對穩(wěn)定，未出現(xiàn)掉塊嚴重和地層出水現(xiàn)象。該地區(qū)同層地層的不穩(wěn)定性引起的出水、掉塊問題及安全密度控制是該地區(qū)鉆井液面臨的最大難題。

（四）低密度鉆井液封堵性與井壁穩(wěn)定

確定合適的封堵材料，提高鉆井液泥餅質(zhì)量，實現(xiàn)嚴封堵，使鉆井液液柱壓力作力面在井壁上，有效發(fā)揮對井壁的物理支撐作用。解決好失水小但泥餅不堅實、部分砂巖及頁巖段掉塊多、封堵性差是低密度鉆井液體系面臨的一個新課題。

（五）安全密度控制

該井鉆井液設(shè)計密度與實鉆密度差異大，給鉆井液有效預(yù)防水層和平衡地層力防止掉塊帶來許多困難，對于低壓地層鉆井液密度窗口的確定難以把握。該井二開748m至3344.00m井段，鉆井液設(shè)計密度1.10g/cm3至1.25g/cm3，完鉆鉆井液密度為1.63 g/cm3，三開3344.00m至5132.00m井段，鉆井液設(shè)計密度1.17g/cm3至1.25g/cm3，完鉆鉆井液密度為1.35g/cm3。

三、現(xiàn)場鉆井液工藝技術(shù)

（一）一開井段至二開1900.62米井段

無粘土相鉆井液體系，配方：清水+0.05-0.1%PHP+KOH適量 性能：密度1.02-1.08 g/cm3，粘度：26-28S。技術(shù)措施：將PHP配制成膠液，采用“細水長流、等濃度”的維護處理原則補充入井，依據(jù)進尺補充絮凝劑消耗量，確保井漿中處理劑含量不低于設(shè)計含量，保證井漿的抑制、絮凝能力。

（二）1900.62至3344.00米井段

低固相金屬離子聚合物鉆井液，配方：3-4%坂土+0.1-0.2%MMAP +0.1-0.2%FA367+0.2-0.3%XY-27+0.3-0.5%KPAN+0.3-0.6%NH4HPAN+2-4%WND-7（濁點40～60℃）+1-2%RH-220+2～3%SMP-1。技術(shù)措施：隨鉆補充MMAP、FA367、XY-27混合膠液調(diào)整流變性能，補充KPAN、NH4PAN來控制鉆井液的濾失量和提高井漿抑制性能，聚合物配比與補充量以鉆井液性能變化和小型實驗為依據(jù)，配成相應(yīng)濃度的膠液以‘細水長流的方式均勻入井。隨著裸眼段增長，加入WDN-7、SMP-1、HLA-1及QS-2、FD-2、等封堵劑，減小濾失量，提高鉆井液體系的抑制封堵、防塌能力。

（三）3344.00至5163.00米井段

金屬離子聚合物磺鉆井液，配方： 上部井漿+3-4%SMP-1+3-

4%SMC+3-5%RH220+0.1%SP-80+3-4%FT342+2-3%WND-7 （濁點 80～

100℃）+1-2%RH-220+1-2%QS-2+1-2%FD-2+適量KOH。技術(shù)措施：用井漿鉆水泥塞，用Na2CO3除鈣，使用固控設(shè)備充分清除水泥顆粒，按照甲方要求，利用離心機將鉆井液密度降至1.30 g/cm3加入加入磺化類處理劑SMP、SMC、FT342將鉆井液轉(zhuǎn)換為兩性離子聚磺鉆井液，并將性能調(diào)整到設(shè)計要求三開鉆進，直井段維護主要以增強井漿抑制防塌能力和失水造壁性。

四、現(xiàn)場復(fù)雜情況的處理

（一）J2S組地層出水后鉆井液維護

該井鉆達沙溪廟組后， 在 2059.00-2065.00m、 ?2185.00-

2189.00m、2201-2210m井段及須五頂部鉆遇了氣水同層，出水量達102.991m3，鉆井液密度由1.15↗1.63g/cm3二開完，壓井期間地層擠出大量鹽水，鉆井液受侵后失水較大，受侵井段泥餅虛厚，巖石吸水后易從井壁上剝落產(chǎn)生大量掉塊，如果鉆井液未及時處理，可能引起。在出水施工過程中，根據(jù)井內(nèi)情況，隨鉆適當(dāng)補充LV-CMC、XC、HV-CMC膠液提高鉆井液粘度和泥餅質(zhì)量達到凈化井眼清潔的目的，向井內(nèi)加入主聚物XY-27、FA367、MMAP提高井漿抑制性，并加入NH4HPAN、KPAN調(diào)節(jié)流變性，控制失水，并逐步補充SMP-1、FT342、WDN-7、HLA-1增加井漿抑制防塌封堵能力，降低失水，保證泥餅質(zhì)量和井內(nèi)安全。

（二）非正常劃眼及掉塊情況

地層出水后非正常劃眼的處理。壓井后，應(yīng)及時向井內(nèi)補充FT342、WDN-7、SMP-1、XC、HLA-1降低失水，增強鉆井液防塌性能，同時補充QS-2、FD-2、LF-2封堵材料改善泥餅質(zhì)量，并將XY-27、FA367、MMAP以膠液的方式入井，提高井漿抑制性。

五、認識與建議

無粘土相鉆井液體系的應(yīng)用，有效的提高了機械鉆速，降低了鉆井成本。使用地密度鉆井液鉆井時，強抑制性、防塌性、潤滑性、封堵性和合適的鉆井液密度是鉆井液維護的重點和難點。良好的固控設(shè)備是維護低密度鉆井液性能穩(wěn)定的根本保證。充分使用四級固控設(shè)備清潔鉆井液，保證了鉆井液性能的穩(wěn)定，減少了設(shè)備維修時間，提高了純鉆利用率。