鉀鈣基聚磺沖洗液在潮頁1井應(yīng)用

贠建林

（甘肅煤田地質(zhì)局145隊(duì)，甘肅張掖734000）

潮頁1井位于潮水盆地東部、紅柳園坳陷內(nèi)，為甘肅省潮水盆地頁巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目，主要目的是查明區(qū)內(nèi)頁巖氣形成地質(zhì)條件和資源潛力，優(yōu)選有利區(qū)塊，我隊(duì)承擔(dān)鉆探施工任務(wù)，要求采用繩索取芯工藝，全井泥頁巖取芯收獲率不小于80%，目的層取芯收獲率不小于90%，設(shè)計(jì)深度2600m，完井深度2786.56m，井內(nèi)不同深度含粉砂巖、泥質(zhì)砂巖，極為松散，特別在1800m左右易坍塌，通過對(duì)沖洗液性能的調(diào)整維護(hù)，取得了良好效果。

1 地層情況

地層自下而上主要有下元古界龍首山巖群、上石炭統(tǒng)、上二疊統(tǒng)、下侏羅統(tǒng)芨芨溝群、中侏羅統(tǒng)青土井群、上侏羅統(tǒng)沙棗河組、白堊系、新近系、第四系，含氣目的層主要在下侏羅統(tǒng)芨芨溝群，井內(nèi)地層在上侏羅、白堊系、新近系都有不同程度坍塌，比較嚴(yán)重的在白堊系地層。侏羅系以上地層巖性如下：

下侏羅統(tǒng)芨芨溝群：巖性以灰、深灰色為主，夾灰褐、紫雜色，巖石成分復(fù)雜，上部以巨厚層中粗粒砂巖為主，夾細(xì)礫巖，中部以粉細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，夾炭質(zhì)泥巖、油頁巖，底部為巨厚層砂質(zhì)礫巖、角礫巖。

中侏羅統(tǒng)青土井群：下巖組巖性由灰白、灰綠、灰黑色泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖、粗砂巖、礫巖及油頁巖等組成，上巖組以灰綠、灰黑色為主，局部見紫紅色，巖性為石英砂巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖。

上侏羅統(tǒng)沙棗河組：以紫褐、棕紅、紫紅、灰綠色為主，巖性為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖、泥巖。

上白堊統(tǒng)廟溝組：上巖組為雜色砂巖、粗粒砂巖、粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖，下巖組為紫灰色礫巖、褐紅色礫巖、泥質(zhì)砂巖。

新近系上新統(tǒng)：巖性為磚紅色砂巖、礫巖、砂質(zhì)泥巖，灰、桔黃、桔紅色礫巖夾紫紅色砂巖，含石膏。

第四系：中下更新統(tǒng)巖性為淺灰色鈣質(zhì)砂巖、含礫砂巖夾鈣質(zhì)泥巖、礫巖；上更新統(tǒng)巖性為沖洪積砂礫和湖積砂質(zhì)粘土，全新統(tǒng)巖性為湖積砂土、亞砂土、沖湖積砂礫及風(fēng)積砂。

2 鉆井結(jié)構(gòu)

鉆井結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 施工難點(diǎn)

（1）首次深井施工，設(shè)備與鉆具組合也是初次使用，思想壓力大，施工風(fēng)險(xiǎn)大。

（2）全孔砂質(zhì)泥巖、粉砂巖較多，該層段巖芯手捏易碎，風(fēng)化后成細(xì)末，加之施工時(shí)間較長，局部出現(xiàn)井壁不穩(wěn)定情況。

（3）不穩(wěn)定層位較深，下套管成本高、風(fēng)險(xiǎn)大，配置鉆井液循環(huán)時(shí)間長。

（4）該地區(qū)深孔少，資料缺乏，對(duì)坍塌層位地層特性缺乏正確認(rèn)識(shí)與應(yīng)對(duì)。

4 沖洗液類型及性能

4.1 一開井段

4.1.1 沖洗液配方（膨潤土鉆井液體系）

8%~10%膨潤土+0.4%Na2CO3+0.3%NaOH+0.2%~0.4%CMC+2%~3%MMH+重晶石。

4.1.2 沖洗液性能密度1.10~1.20g/cm3,漏斗粘度60~90s,API失水不大于10mL。

4.2 二開井段

4.2.1 沖洗液配方（鉀鈣基聚磺鉆井液體系）

4%膨潤土+0.2%Na2CO3+0.5%KOH+0.6%~0.8%MAN101+8%~10%KCl+0.6%~0.8%MAN104+2%~3%SMP+0.3%~0.5%NPAN+2%~3%SPNH+3%~5%磺化瀝青+2%QCX+0.2%~0.5%CaO+1%~2%低瑩光潤滑劑+重晶石。

4.2.2 沖洗液性能

密度1.20~1.30g/cm3,漏斗粘度45~80s,API失水不大于5mL，泥餅不大于0.5mm,pH8~10,含砂量不大于0.5。

4.3 三開井段

4.3.1 沖洗液配方（鉀鈣基聚磺鉆井完井液體系）

4%膨潤土+0.2%Na2CO3+0.5%KOH+0.6%~0.8%MAN101+8%~10%KCl+0.6%~0.8%MAN104+2%~3%SMP+0.5%~0.7%NPAN+2%~3%SPNH+5%磺化瀝青+2%QCX+1%WC+0.2%~0.5%CaO+1%~2%低瑩光潤滑劑+重晶石。

4.3.2 沖洗液性能

密度1.30~1.35g/cm3,漏斗粘度45~80s,API失水不大于4mL，泥餅不大于0.5mm,pH8~10,含砂量不大于0.5。

5 沖洗液配置工藝

5.1 一開井段

（1）按照設(shè)計(jì)要求在清水中加入純堿、燒堿、8%~10%膨潤土充分予水化24h后再加入CMC攪拌均勻，用重晶石調(diào)整至設(shè)計(jì)范圍，方可開鉆。

（2）表層含礫，以MMH提高體系靜止時(shí)的懸浮力，注意防塌、防漏、防水浸。

（3）正常鉆進(jìn)中將CMC補(bǔ)充到鉆井液中。

（4）保證固控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好并合理使用。

5.2 二開井段

（1）重新配置4%的膨潤土沖洗液，加入適量MAN101后按照設(shè)計(jì)加足KCl，再按照設(shè)計(jì)加入各種處理劑，將性能調(diào)至一起范圍后開鉆。

（2）要防止粘土礦物水化膨脹，以MAN104和KCl加強(qiáng)抑制，以MAN101、SMP-1、SPNH控制鉆井液濾失量，以磺化瀝青改善濾餅質(zhì)量，以低熒光潤滑劑防卡，處理劑要按照比例補(bǔ)充維護(hù)，避免波動(dòng)過大。

（3）通過鈉離子、鈣離子復(fù)配使用強(qiáng)化對(duì)井壁及鉆屑抑制作用。

（4）CaO的補(bǔ)充采取逐步增多的方式，初次加入控制在0.2%以內(nèi)，最大不超過0.5%。

5.3 三開井段

（1）用二開沖洗液鉆掉水泥塞后開動(dòng)固控設(shè)備清除無用的固相，調(diào)整到設(shè)計(jì)范圍的低限，依次加入各種處理劑，沖洗液性能達(dá)到要求后開始鉆進(jìn)。

（2）通過鈉離子、鈣離子復(fù)配使用強(qiáng)化對(duì)井壁及鉆屑抑制作用。

（3）要防止粘土礦物水化膨脹，以MAN104和KCl加強(qiáng)抑制，以MAN101、SMP-1、SPNH控制鉆井液濾失量，以磺化瀝青改善濾餅質(zhì)量，以低熒光潤滑劑防卡，處理劑要按照比例補(bǔ)充維護(hù)，避免波動(dòng)過大。

（4）防塌、堵漏、加重材料要儲(chǔ)備充足。

6 沖洗液管理要點(diǎn)

（1）一開鉆完后要充分洗井，調(diào)整好沖洗液，確保下表套、固井順利。

（2）鉆水泥塞時(shí)加入適量純堿清除鈣離子，防止造成污染。

（3）沖洗液性能的保持應(yīng)以維護(hù)為主、處理為輔的方式進(jìn)行，各種粉狀處理劑配成不同濃度膠液均勻加入。

（4）對(duì)沖洗液加重時(shí)，除嚴(yán)格控制總固相含量外，護(hù)膠劑和潤滑劑應(yīng)向設(shè)計(jì)上限靠近，并同時(shí)使用好降粘劑，調(diào)節(jié)和控制好沖洗液的流變性。

（5）隨著井深增加，應(yīng)逐步按照1.5%比例加入高效潤滑劑，減小沖洗液的摩阻系數(shù)，提高鉆井的潤滑防卡能力。

（6）施工中充分利用凈化系統(tǒng)，降低沖洗液中有害固相含量。

7 體會(huì)及效果

（1）深井施工一定要準(zhǔn)備充分，不僅思想準(zhǔn)備充分，而且材料、設(shè)備要準(zhǔn)備充分，不僅鉆井設(shè)備要準(zhǔn)備充分，而且泥漿配置的設(shè)備、測試的儀器也要準(zhǔn)備充分。

（2）泥漿配比設(shè)計(jì)一定要根據(jù)地層巖性特點(diǎn)現(xiàn)場及時(shí)調(diào)整，切勿一成不變。

（3）現(xiàn)場泥漿管理一定要有專人，配置后性能一定要達(dá)到要求。

（4）如果地層有出入，一定要按照配置工藝及管理要點(diǎn)做，深井調(diào)整泥漿需要時(shí)間長，一定要等到調(diào)整后性能達(dá)到要求才能鉆進(jìn)，切勿投機(jī)取巧。

（5）經(jīng)過5個(gè)月施工，順利完井，實(shí)際井深2786.56m，巖芯采取率93%，開創(chuàng)了我隊(duì)乃至甘肅省繩索取芯深度紀(jì)錄，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。