JFS鉆井液體系在合平1井定向段的應(yīng)用

楊祿明，王鳳春

（中石化西南石油工程有限公司湖南鉆井分公司，湖南長沙410000）

1 地質(zhì)情況簡介

合平1井四開井段為合川—潼南地區(qū)燈影組發(fā)育臺內(nèi)灘沉積，燈四上亞段頂儲層厚20～40m，儲層巖石類型主要為紋層狀云巖、砂屑云巖、凝塊石云巖，儲集空間主要為溶孔、溶洞，存在類似“螞蟻帶”裂縫發(fā)育、地層破碎、掉塊嚴(yán)重等特性（見圖1）。通過地震資料分析，應(yīng)用likelihood檢測到該地層裂縫發(fā)育，且不可避免地需要穿過，因此造成鉆井施工難度大。

圖1 巖芯圖片

2 鉆井液施工難點

2.1 地層垮塌嚴(yán)重

區(qū)域內(nèi)燈影組含“螞蟻”構(gòu)造帶地層不穩(wěn)定，易發(fā)生垮塌。臨井合深3井四開燈影組均鉆遇了“螞蟻”構(gòu)造帶。高石118井、高石001-X16井也因鉆遇破碎帶導(dǎo)致填井側(cè)鉆。

2.2 鉆井液抗溫性要求高

四開燈影組預(yù)測靜止溫度158℃，循環(huán)溫度148℃。為保證鉆井液性能的穩(wěn)定，需要使用具有抗高溫的鉆井液材料，確保鉆井液的抗溫性。

2.3 地層破碎，鉆井液護壁能力要求高

從likelihood檢測到該地層裂縫發(fā)育，且無法避開破碎帶，鉆進過程中極易發(fā)生掉塊憋卡情況，不穩(wěn)定地層浸泡時間長后易發(fā)生周期性垮塌，因此要求鉆井液具有良好的即時護壁能力和封堵能力。

2.4 井漏

高石梯區(qū)塊震旦系已完鉆斜井、水平井實鉆情況主要表現(xiàn)為燈影組井漏，高石2、高石11、高石18井進入燈四后都出現(xiàn)井漏。必須做好漏失監(jiān)測及防漏應(yīng)急準(zhǔn)備，及時發(fā)現(xiàn)井下異常并及時處理。

3 鉆井液施工處理對策

3.1 提高鉆井液潤滑性

控制好坂土含量和合適的流變性，提高鉆井液潤滑性，降低鉆進過程中的摩阻和扭矩。

3.2 提高鉆井液高溫穩(wěn)定性

由于井底溫度達到了150℃以上，低密度鉆井液高溫穩(wěn)定性尤為重要。因此在鉆井液調(diào)整中加足具有高溫穩(wěn)定性的材料，確保鉆井液具有良好的抗溫能力，保證鉆井液在高溫下性能穩(wěn)定。

3.3 強化鉆井液封堵

針對地層裂縫發(fā)育，地層膠結(jié)不穩(wěn)等情況，維持鉆井液的強封堵性能，增強泥餅封堵膠結(jié)能力非常重要，只有加強了封堵，再配合適當(dāng)密度的力學(xué)支撐方能保證井壁穩(wěn)定，防止垮塌。

3.4 做好防漏堵漏工作

一是儲備足夠堵漏材料，以備需要時能及時實施堵漏作業(yè)；二是配合精細控壓作業(yè)治漏；三是實現(xiàn)隨鉆快速堵漏和橋架專項堵漏，同時采用納微米封堵劑封堵不同尺寸微細縫孔，化學(xué)成膜吸附到破碎性地層帶電端，抑制去水化，阻止其溶脹、脫落、垮塌，實現(xiàn)防漏堵漏。

4 JFS即時封堵型鉆井液體系的實驗評價

4.1 鉆井液配方的確定

基漿的確定：考慮到前期使用鉀基聚磺鉆井液體系，采用原井漿轉(zhuǎn)化，JFS體系基漿配方為：原井漿60%+濃度為10%的坂土漿40%，適當(dāng)提高基漿的坂土含量，控制坂土含量在35～40g/L。

為確保原井漿成功轉(zhuǎn)化為JFS體系，首先通過小型試驗確定其配方，選擇三種不同配方進行性能對比，其結(jié)果見表1。

表1 鉆井液轉(zhuǎn)化配方

根據(jù)以上實驗情況，配方1其性能較配方2和配方3稍差，配方2和配方3性能基本相同，綜合考慮，本井鉆井液轉(zhuǎn)化優(yōu)選配方2。

最終確定配方為：60%原井漿+40%基漿（10%坂土）+0.6%PAC-LV+3%HTLM+4%YH150+3%超細鈣+2%RSTF+2%JNJS-220+2%SMP-2+2%HFD+2%納米乳液+2%soltex+2%柴油+0.3%SP-80+0.2%NaOH，加重至1.40g/cm3。

4.2 JFS體系實驗評價

4.2.1 滾動恒溫評價

取樣JFS體系鉆井液在150℃的滾子加熱爐內(nèi)恒溫滾動48h后，檢測鉆井液性能，實驗結(jié)果見表2。

表2 JFS體系鉆井液老化前后性能對比

從表2可以看出，在高溫條件下，鉆井液性能穩(wěn)定，具有較好的高溫高穩(wěn)定性和潤滑性。

4.2.2 抗污染能力評價

在JFS體系鉆井液加入5%水泥，150℃恒溫滾動16h后，檢測其性能變化，結(jié)果見表3。

從表3中看出加入水泥后鉆井液性能穩(wěn)定，該體系抗水泥污染能力較強。

4.2.3 高溫砂床實驗評價

為確定其封堵性，針對JFS體系和原井漿進行了高溫高壓封堵性對比，其實驗條件和實驗結(jié)果見表4。

從表4中看出原井漿4MPa出濾液，JFS體系5MPa才出濾液，說明封堵性得到了加強，較原井漿有更好的封堵能力。

4.2.4 FANN滲透封堵測試儀實驗評價

通過FANN滲透堵漏測試儀進行封堵性測試（測試用巖芯板的滲透率為100mD），在150℃、30MPa條件下，經(jīng)過實驗，濾失量為0mL，JPS鉆井液具有良好的封堵性能（見圖2）。

表3 JFS體系加入水泥前后鉆井液性能對比

表4 JFS體系與原井漿封堵性結(jié)果對照表

圖2 封堵性測試結(jié)果

5 合平1井現(xiàn)場應(yīng)用

5.1 鉆井液性能分析

JFS體系在施工過程中鉆井液性能變化見圖3。

從圖3中看出，原井漿轉(zhuǎn)換為JFS體系后鉆井液性能有較大的改善，在API失水基本維持不變的情況下，高溫高壓失水降低明顯，說明鉆井液的抗溫能力得到有效提高，鉆井液維持了很好的抗溫性能。動塑比嚴(yán)格控制在0.35以上，保證鉆井液處于平層狀態(tài)，有效減少了對井壁的沖刷，同時在整個施工過程中鉆井液性能穩(wěn)定。

圖3 鉆井液性能變化

5.2 攜砂能力分析

在整個鉆進過程中返砂能力較強，砂樣清晰。實鉆過程中摩阻低，鉆速隨鉆壓的變化明顯，井底無脫壓現(xiàn)象，基本無砂床產(chǎn)生。

5.3 鉆井液抗溫能力分析

從圖3鉆井液性能看出，鉆井液性能穩(wěn)定，高溫高壓失水得到有效控制，鉆井液體系具有良好的抗溫性。

5.4 鉆井液流變性分析

為確保井壁穩(wěn)定，控制鉆井液的動塑比在0.35以上（見圖4），鉆井液處于平流狀態(tài)，減少對井壁的沖刷，有效保證了井壁的穩(wěn)定。

圖4 動塑比

6 JFS鉆井液體系效果評價

（1）具有良好的抗溫能力，鉆井液性能穩(wěn)定，中壓失水在3mL以內(nèi)，高溫高壓失水在6mL以內(nèi)。

（2）較好的鉆井液流變性，處于平流層狀態(tài)，減少對井壁的沖刷，有效保護了井壁。

（3）具有良好的攜砂能力，井底干凈，沒有形成巖屑床，實現(xiàn)了優(yōu)快鉆進。

（4）具有良好的封堵效果，在化學(xué)封堵和物理支撐雙重作用下，有效支撐了井壁，保證了井下安全。

（5）具有良好的潤滑性，有效降低了摩阻，鉆進過程中扭矩平穩(wěn)，無脫壓現(xiàn)象。

（6）JFS即時封堵型鉆井液體系通過在合平1井四開井段的應(yīng)用，該體系滿足了井下要求，取得了良好效果，有效保證了井下安全，實現(xiàn)了優(yōu)快鉆進。