聚合物鉆井液體系在松遼盆地油氣井中的應用

孫飛飛，宋世杰，葛曉華

(山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東煙臺 264004)

1 工程概況

1.1 施工簡介

井區(qū)附近多為灌木林、綠地、密林，北偏東約660 m、2.2 km、東偏北約1.7 km、東南約1.3 km、南偏西約1.7 km、西北約3.2 km各有一小片灌木林，北偏東約1.9 km、3.1 km、東南約2.6 km、2.0 km、西南約3.6 km各有一小片綠地，交通便利。地層以上二疊統(tǒng)，兼探中、下二疊統(tǒng)為主要目的層。鉆井液使用聚合物鉆井液體系，能夠滿足鉆井施工要求，順利完成一開、二開、三開、四開井段的鉆井施工任務。該井設計孔深3078 m，要求上部全面破碎鉆進，1398～3078 m井段取心。施工過程比較順利，整個鉆井周期為192天。

1.2 地層情況

本井將依次鉆遇第四系，第三系依安組，白堊系上統(tǒng)明水組，白堊系下統(tǒng)嫩江組四、三、二、一段，姚家組，青山口組，泉頭組四段、三段，石炭—二疊系部分地層，將缺失第三系泰康組、大安組、白堊系上統(tǒng)四方臺組、白堊系下統(tǒng)嫩江組五段、泉頭組二段、一段、登婁庫組、營城組、沙河子組、火石嶺組及侏羅系。預測本井深層地層及其巖性特征如下：

(1)泉頭組。紫紅色、灰色、綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖互層為主，下部發(fā)育雜色砂礫巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖互層，泉頭組與上二疊統(tǒng)之間存在大的沉積間斷，為不整合接觸；

(2)上二疊統(tǒng)。暗色泥板巖與灰色變余砂巖互層，上部以暗色泥板巖為主，夾灰色變余砂巖；下部以變余砂巖為主，夾暗色泥板巖。

2 鉆井結構

2.1 表層井段

表層井段井徑311.2 mm，采用全面破碎，設計井深20.00 m，實際鉆深14.92 m，護井管下深14.92 m。

地表井段鉆井液采用膨潤土鉆井液體系。

2.2 一開井段

一開井段井徑215.9 mm，采用全面破碎，設計井深280.00 m，實際鉆深189.68 m，表套下深189.68 m。

一開鉆井液使用低固相聚合物鉆井液體系，根據(jù)地層情況調(diào)整鉆井液性能滿足鉆井工程施工要求，保障井內(nèi)安全，順利完成一開鉆井施工任務。

2.3 二開井段

二開井段井徑152.4 mm，采用全面破碎，設計井深1398.00 m，實際鉆深647.95 m，技術套管下深647.95 m。

二開使用低固相聚合物鉆井液體系，施工井段出現(xiàn)過井壁不穩(wěn)定、大量擴徑掉塊的狀況。在鉆遇該層時，合理配置處理劑比例，維護鉆井液濾失量、密度及攜帶性能，從而保證了井眼平滑順暢及井壁穩(wěn)定，順利完成了二開進尺及后期測井、下技術套管和固井等施工任務。

2.4 三開井段

三開井段井徑122 mm，采用繩索取心，設計未有該井段，但由于實際現(xiàn)場地層比較復雜，施工中變更，鉆深1428.67 m。

三開井段使用低固相聚合物鉆井液體系，井內(nèi)狀況基本穩(wěn)定，井眼順暢、井壁穩(wěn)定，未出現(xiàn)大量塌塊現(xiàn)象。根據(jù)三開井段井內(nèi)情況，合理調(diào)整處理劑加量，保證鉆井液的潤滑性、井壁穩(wěn)定性及鉆井液流型攜巖能力，三開井內(nèi)整段井眼平滑，順利完成了三開進尺及后期測井、下技術套管和固井等施工任務。

2.5 四開井段

四開井段井徑98 mm，采用繩索取心，設計完井井深3078.00 m，實際完井井深2618.00 m。

四開井段使用無固相聚合物鉆井液體系，井內(nèi)狀況基本穩(wěn)定，井眼順暢、井壁穩(wěn)定，未出現(xiàn)大量破碎現(xiàn)象。施工中根據(jù)井內(nèi)情況，合理調(diào)整處理劑加量，保證鉆井液的潤滑性、井壁穩(wěn)定性及鉆井液流型攜巖能力，井眼平滑，順利完成四開進尺及后期測井、封井工作。

3 鉆井液材料消耗(表1)

表1 鉆井液材料消耗情況Table 1 Drilling fluid material consumption t

4 鉆井液配置及維護細則

4.1 表層、一開井段(0～189.68 m)

該井段巖層為第四系、泥巖和砂巖，地層相對較穩(wěn)定。

鉆井液配方：1 m3清水+0.5～1.0 kg燒堿+60～100 kg鈉膨潤土+5～10 kg增黏劑(GTQ)。

鉆井液性能：密度1.10～1.15 g/cm3，漏斗黏度40～50 s，濾失量<15 mL。

4.2 二開井段(189.68～1428.67 m)

4.2.1 二開(189.68～398.47 m)

鉆井液配方：1 m3清水+0.5～1.0 kg燒堿+20～50 kg鈉膨潤土+10～15 kg降濾失劑(GPNH)+10～15 kg腐植酸鉀(KHm)+10～20 kg 隨鉆防塌堵漏劑(GPC)+2～3 kg包被劑(GBBJ)。

鉆井液性能：漏斗黏度35～45 s，密度1.10～1.15 g/cm3，濾失量<8 mL。

維護與處理：①鉆進100 m開始使用固控設備清除直井段鉆井液中劣質(zhì)固相(可排放部分鉆井液)，逐漸加入稀釋劑，將漿液密度降低至1.10 g/cm3；②留有足夠的補漿調(diào)整空間，快速將鉆井液性能調(diào)整到目標范圍內(nèi)；③利用固控設備清除鉆井液中的有害固相，振動篩、除砂器、除泥器使用率100%，當鉆井液密度>1.15 g/cm3時使用離心機。

4.2.2 二開(398.47～647.95 m)

鉆井液配方：1 m3清水+0.5～1.0 kg燒堿+20～50 kg鈉膨潤土+20～25 kg降濾失劑(GPNH)+15～20 kg腐植酸鉀(KHm)+10～20 kg隨鉆防塌堵漏劑(GPC)+2～3 kg包被劑(GBBJ)。

鉆井液性能：漏斗黏度35～40 s，密度1.10～1.15 g/cm3，濾失量<6 mL。

維護與處理：①由于該井段多次出現(xiàn)套管底脫扣和斷鉆桿事故，所以為了抑制泥巖膨脹、脫落，適當加大降濾失劑(GPNH)和腐植酸鉀(KHm)的用量，同時為了減小井壁阻力，加入少量潤滑劑(GLUB)；②注意鉆進時摩阻情況和振動篩返砂量情況，判斷有沒有巖屑床，如果有則需要通過改變鉆井液流變參數(shù)來破壞巖屑床；③利用振動篩、除砂器等固控設備清除鉆井液中的有害固相。

4.3 三開(647.95～1428.67 m)

鉆井液配方：在上部井段鉆井液的基礎上，減少鈉膨潤土含量，在漏失井段(944.00～1428.67 m)增加隨鉆防塌堵漏劑(GPC)，同時加入封堵劑。

鉆井液性能：漏斗黏度30～40 s，密度1.08～1.12 g/cm3，濾失量<6 mL。

維護與處理：①在正?？锥尉S護好泥漿性能，泥巖孔段黏度增加快，可適當排漿，然后加入稀釋劑，將漿液密度降低至1.10 g/cm3；②在井漏井段，適當加大鈉膨潤土含量，同時增加隨鉆防塌堵漏劑(GPC)用量，在漏失較為嚴重的井段，配制堵漏泥漿，加入封堵劑，取心后將配制的堵漏泥漿泵送至井底及漏失井段，穩(wěn)定1 h左右，循環(huán)鉆井液；③利用振動篩、除砂器等固控設備降低固相含量，維持鉆井液性能，間斷使用低速離心機，在漏失井段不使用，以便維持鉆井液的封堵效果。

4.4 四開(1428.67～2618.00 m)

鉆井液配方：1 m3清水+0.5～1.0 kg燒堿+10～15 kg降濾失劑(GPNH)+10～15 kg腐植酸鉀(KHm)+10～20 kg隨鉆防塌堵漏劑(GPC)+3～6 kg增黏劑(GTQ)+2～3 kg包被劑(GBBJ)。在漏失井段(1428.67～1470.00 m)增加隨鉆防塌堵漏劑(GPC)，同時加入封堵劑。隨著井深的加深，適當加入潤滑劑(GLUB)。

鉆井液性能：漏斗黏度25～35 s，密度1.05～1.10 g/cm3，濾失量<8 mL。

維護與處理：①測井完畢下套管前采用三開的鉆井液，并在漿液中補充1%封堵劑，防止下套管時發(fā)生漏失；②在漏失井段，將三開的鉆井液稍加稀釋劑稀釋，在維持一定濾失性能(<8 mL)情況下降低鉆井液密度降低至1.10 g/cm3左右，加入隨鉆防塌堵漏劑(GPC)和適量封堵劑，直至穿過漏失井段；③穿過漏失井段后，按配方配制新鉆井液，排掉部分舊漿，混漿后留有足夠補漿空間，快速調(diào)整鉆井液性能至要求范圍內(nèi)；④在破碎較為嚴重的井段，增加隨鉆防塌堵漏劑(GPC)的量，適當加大降濾失劑(GPNH)和腐植酸鉀(KHm)的用量，維護井壁穩(wěn)定；⑤利用固控設備維持清除鉆井液的有害固相。

5 效果

(1)護壁效果好。該井地層含有較多泥巖的泥巖地段，極易膨脹縮徑，同時還有大量泥砂互層，易卡鉆。鉆進中使用聚合物鉆井液體系，井壁穩(wěn)定，無明顯縮徑、卡鉆，起下鉆較順暢。

(2)具有較強的懸浮力，可順利將鉆進過程中井底產(chǎn)生的巖屑、泥砂攜帶出井口，保持了井底干凈。

(3)具有良好的流變性，既降低對井壁和巖心沖刷，又保持良好流動性。

(4)配制泥漿簡單，污染低，后期維護處理便捷。

6 存在的不足

二開井段，由于沒有控制好濾失量，濾失量過大，造成井壁掉塊，導致進尺慢、井徑擴大，并造成脫落套管、多次斷鉆桿事故。后經(jīng)處理，鉆井液攜帶能力和降濾失得到控制，鉆井液性能提高，進尺恢復正常水平。

一開、二開井段鉆遇造漿地層，鉆井液黏度過高，由于處理不及時，造成進尺慢。

7 結論

使用聚合物鉆井液體系具有很好的護壁堵漏及防卡性能，能夠滿足鉆進地層的使用要求。通過聚合物鉆井液體系現(xiàn)場應用表明，該鉆井液具有較強的抑制能力，起到了很好的護壁效果，并且具有良好的懸浮能力、流變性和低濾失量，保證了井孔的順利完成。