沈某南區(qū)塊抗高溫防塌鉆井技術(shù)研究應(yīng)用

摘 要：沈某南區(qū)塊構(gòu)造上位于大民屯凹陷榮勝堡洼陷帶，為了探索榮勝堡洼陷深層原生油氣藏含油氣性，部署1口探井，設(shè)計(jì)井深4680米。區(qū)塊沙三下部及沙四段硬脆性泥巖發(fā)育，易造成井壁坍塌，漏塌同段，鉆井液密度安全窗口窄，易出現(xiàn)井下復(fù)雜情況。針對上述問題，該項(xiàng)研究通過開展抗高溫防塌水基鉆井液技術(shù)和安全鉆進(jìn)技術(shù)措施研究，在采用合理的鉆井液密度的前提下，通過強(qiáng)化封堵和抑制性，在預(yù)探井二開窄密度窗口井段防漏、防塌效果好。與鄰井沈某7井相比，沈某7井二開1238m-3709m共計(jì)七趟鉆，機(jī)械鉆速6.3m/h，本井1026m-3885m只用了三趟鉆，二開機(jī)械鉆速18.57m/h，機(jī)械鉆速提高了近3倍。設(shè)計(jì)探井的順利完鉆，充分驗(yàn)證了抗高溫防塌水基鉆井液技術(shù)、安全鉆進(jìn)技術(shù)措施在沈某南區(qū)塊的可行性，有效解決了二開鉆井液密度安全窗口窄井段易漏、易塌的難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：抗高溫防塌鉆井液;井壁穩(wěn)定;安全鉆進(jìn)措施;鉆井工程

1 項(xiàng)目研究背景

沈某南區(qū)塊內(nèi)井深大于3500米已完鉆探井1口（沈某7井），井未鉆遇有效砂巖儲層，致使勘探停滯，阻礙勘探發(fā)現(xiàn)進(jìn)程。為了探索榮勝堡洼陷深層原生油氣藏含油氣性，實(shí)現(xiàn)大民屯凹陷成熟探區(qū)油氣資源新的規(guī)模發(fā)現(xiàn)，部署1口探井，設(shè)計(jì)井深4680m。結(jié)合勘探目的及設(shè)計(jì)中鉆遇地層的地層巖性，分析井底溫度高、可能存在異常高壓層、鉆遇脆性泥巖引起井壁坍塌的鉆井技術(shù)難點(diǎn);由此針對性的研究提出抗高溫防塌水基鉆井液技術(shù)、安全鉆進(jìn)技術(shù)措施，在沙三下沙四段保證了在150℃以上的高溫條件下鉆井液仍保持穩(wěn)定性能，同時(shí)在鉆遇斷層、異常高壓層保證了安全順利鉆進(jìn)。沈某南區(qū)塊抗高溫防塌鉆井技術(shù)研究應(yīng)用，為區(qū)塊下步鉆井工程的安全高效施工提供技術(shù)指導(dǎo)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 區(qū)塊鉆井技術(shù)難點(diǎn)分析

2.1預(yù)測井底溫度高，對鉆井液耐溫性要求高

該井設(shè)計(jì)井深4680米，參照設(shè)計(jì)地溫梯度3℃/100m，預(yù)計(jì)井底溫度大約為155℃，要求MWD儀器和螺桿鉆具具有良好的抗高溫性能，否則極易損壞，造成不必要的起下鉆，增加鉆井成本。同時(shí)也要求鉆井液在高溫條件下仍然保證良好的流變性和懸浮性。

2.2鄰井施工異常，存在井下事故和井控風(fēng)險(xiǎn)

設(shè)計(jì)探井二開上部鉆遇地層1480m和2420m存在較大斷層，構(gòu)造發(fā)育較為復(fù)雜，鉆井實(shí)施過程中存在井漏、井涌風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)該塊2100m-2900m為注采主力層位，地層虧空嚴(yán)重，設(shè)計(jì)探井500米范圍內(nèi)有多口注水井，易造成水侵及井漏。此外二開設(shè)計(jì)鉆遇的S3下部及S4段硬脆性泥巖發(fā)育，易造成井壁坍塌，漏塌同段，鉆井液密度安全窗口窄，易出現(xiàn)井下復(fù)雜情況。

3抗高溫防塌水基鉆井液研究

為設(shè)計(jì)探井井眼的穩(wěn)定，確定了以下鉆井液對策：a）合理選擇氯化鉀鉆井液密度，使其既能對井壁形成足夠的支撐力，又能避免液柱壓力過高導(dǎo)致裂縫擴(kuò)張而發(fā)生井漏[1];b）保證氯化鉀和表面水化抑制劑含量，以降低黏土礦物的水化分散作用，解決剝蝕、掉塊等問題;c）加入納米封堵劑和可變形封堵劑等處理劑，提高鉆井液的封堵能力，防止微裂縫、層理擴(kuò)張導(dǎo)致壓力傳遞[2];d）提高鉆井液的抗溫能力，使其在150℃以上的高溫條件下仍保持穩(wěn)定性能;e）定期補(bǔ)充高效環(huán)保潤滑劑加量，保證鉆井液的潤滑性，降低鉆進(jìn)、定向的摩阻扭矩大及粘卡等復(fù)雜幾率?；谏鲜鲈O(shè)計(jì)，分別配制了密度為1.20 kg/cm3，1.50kg/cm3和1.80kg/cm3的氯化鉀鉆井液，測試其在150℃溫度下老化16h前后的基本性能。

由表3、4可以看出，不同密度的抗溫防塌水基鉆井液老化前后黏度和切力適中，觸變性強(qiáng)，濾失量低，老化后靜置2天，其上下密度基本無差異，高效潤滑劑析出并未影響鉆井液的沉降穩(wěn)定性，也說明了該鉆井液具有良好的穩(wěn)定性、剪切稀釋性和抗溫能力，能滿足鉆井需求。

4安全鉆進(jìn)技術(shù)措施研究

針對二開井段斷層、地層虧空等難點(diǎn)制定了以下技術(shù)措施：a）鉆井時(shí)依靠高壓泥漿泵，采用高壓水力噴射技術(shù)，二開鉆進(jìn)時(shí)，泵壓保持25MPa以上，提高機(jī)械鉆速，鉆遇上部砂礫巖、砂泥巖時(shí)降低泵沖，保證井徑規(guī)則，鉆遇大段軟泥巖時(shí)，發(fā)揮高壓泥漿泵最大優(yōu)勢，攜帶巖屑，防止泥巖縮徑。鉆遇下部硬質(zhì)泥巖時(shí)，降低泵沖，加快鉆進(jìn)速度，避免長時(shí)間沖刷，使得硬質(zhì)泥巖周期性垮塌[3]。b）獲取鄰邊注采井資料進(jìn)行調(diào)查跟蹤，提前聯(lián)系甲方對注水井進(jìn)行泄壓，避免鉆進(jìn)過程中造成水侵。c）在鉆遇斷層前和注采同層前，做好短起下，確保上部井眼暢通;d）儲備好足夠泥漿，斷層及注采層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)加入隨鉆堵漏劑，若一旦出現(xiàn)井漏，能夠馬上進(jìn)行堵漏作業(yè)。e）進(jìn)入油氣層前，在井上儲備足夠的重晶石和氯化鉀，以平衡油氣層壓力。f）控制起鉆速度，防止抽汲誘噴，灌好鉆井液，及時(shí)核對灌入量，避免在空井條件下檢修設(shè)備。

5 現(xiàn)場應(yīng)用情況及下步建議

針對二開鉆遇地層沙三下、沙四上地層深灰色泥巖硬脆性礦物含量高，易發(fā)生剝蝕、掉塊等問題，采用抗高溫防塌水基鉆井液，合理選擇鉆井液密度，提高鉆井液的封堵能力;鉆井至易造成井控問題的井段，提前制定相應(yīng)的技術(shù)措施，保證了安全鉆進(jìn)。沈某南區(qū)塊部署探井實(shí)現(xiàn)順利高效完鉆，對比原計(jì)劃提前16.4天，二開平均機(jī)械鉆速18.57m/h，且無井下事故發(fā)生和復(fù)雜情況發(fā)生。下步針對鉆井液的流變性能和密度的選擇上，還可以再次優(yōu)化，可以進(jìn)一步的提速增效。

參考文獻(xiàn)：

[1]王俊梅 謝剛等.抗高溫水基鉆井液技術(shù)研究[J].廣州化工.2019（16）

[2]陳浩.勝利油田中深部地層防塌鉆井液體系研究及應(yīng)用[D].中國石油大學(xué).2008

[3]周祥林 張麒麟等.查干凹陷火山巖與泥巖地層安全鉆井影響因素分析[J].斷塊油氣田.2013（06）

作者簡介：

石鵬（1985-），男，工程師，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）石油工程專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)工作于中國石油遼河油田公司鉆采工程技術(shù)部，從事石油鉆井管理工作。