小井眼超深井鉆井液技術(shù)解析

李守峰 張建明 李 娜

（1.中石化中原石油工程有限公司技術(shù)公司，河南濮陽 457001；2.中石化中原石油工程公司鉆井一公司，河南濮陽 457001）

1 順北11 井技術(shù)難點(diǎn)

1.破碎帶：地質(zhì)設(shè)計(jì)提示，在鷹山組8800.37-8820（斜）/8440-8440.68（垂）鉆遇串珠為縫洞型儲(chǔ)層，鷹山組9030-9070m（斜）/8447.93-8449m（垂）裂縫可能較發(fā)育，鉆進(jìn)中可能出現(xiàn)放空漏失。

2.攜巖帶砂：小井眼環(huán)空間隙小，巖屑攜帶困難，易形成巖屑床。同時(shí)，環(huán)空間隙小，循環(huán)壓耗高，鉆井液流變性能既要滿足攜巖帶砂，又不能大幅增加環(huán)空壓耗。

3.潤(rùn)滑防卡：隨著井斜的增大，鉆具貼附井壁，摩阻增大，對(duì)鉆井液潤(rùn)滑性能要求高。

4.抗溫性能：側(cè)鉆點(diǎn)位9093.00（斜）/8450（垂）溫度163℃，對(duì)鉆井液抗溫能力要求高。

2 地質(zhì)構(gòu)造概況

順北11X 井是在塔里木盆地順北油田11 號(hào)斷裂帶的一口預(yù)探井，井型為斜井，側(cè)鉆設(shè)計(jì)井深9090.04m（斜）/8450m（垂）。一間房地層巖性以黃灰色泥晶灰?guī)r、（含）砂屑泥晶灰?guī)r為主，鷹山組地層巖性以黃灰色泥晶灰?guī)r、灰色含云質(zhì)灰?guī)r為主，強(qiáng)化井控安全和油氣層保護(hù)（如表1所示）。井身結(jié)構(gòu)表（如表2 所示）。

表1 順北11 井側(cè)鉆地層表

表2 井身結(jié)構(gòu)表

3 技術(shù)思路

1.鉆井液密度：根據(jù)該井前期鉆探情況，本井使用1.28g/cm3的鉆井液開鉆，密度保持均勻，進(jìn)出口密度差不超過0.02。

2.抑制防塌性能：通過加入基液、KCl 等增加鉆井液礦化度、降低濾液水活度，實(shí)現(xiàn)多元協(xié)同抑制防塌[1]，同時(shí)引入聚合鋁鹽強(qiáng)化鉆井液化學(xué)固壁性能，提高鉆井液穩(wěn)定破碎帶井壁的能力。

3.封堵防塌性能：通過強(qiáng)化隨鉆封堵技術(shù)，在鉆井液中加入超細(xì)鈣、瀝青類處理劑等封堵材料逐級(jí)封堵，控制濾失量，提高地層承壓能力，降低壓力傳遞效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)封堵防塌、防漏及儲(chǔ)層保護(hù)。

4.確保排量達(dá)到15L/s 前提下，控制鉆井液粘度為50s左右，并具有適當(dāng)?shù)那辛土己玫募羟邢♂屝阅?，確保鉆井液具有良好的攜巖能力；每鉆進(jìn)50～100m 進(jìn)行短起下破壞巖屑床，根據(jù)實(shí)鉆情況，通過泵入稠漿清掃井眼，降低掉塊卡鉆的機(jī)率。

5.加大基液含量保證在15-20%，具有良好的潤(rùn)滑性能[2]，同時(shí)根據(jù)井下情況，復(fù)配潤(rùn)滑劑，提高鉆井液的潤(rùn)滑防卡性能。

6.通過加入磺酸鹽共聚物、腈硅聚合物復(fù)配生物合成樹脂、SMP、SMC 來提高鉆井液的抗溫性，降低鉆井液高溫高壓失水，改善濾餅質(zhì)量。

4 配方及小型試驗(yàn)

鉆井液配方：3-5%膨潤(rùn)土漿+0.5-2%反相乳液超支化聚合物+0.5-2%中分子磺酸鹽聚合物降濾失劑+0.5-2%KJ-3+0.5-1%LV-PAC+10-20%基液+4-6%磺化酚醛樹脂+4-6%磺化褐煤+4-6%瀝青類封堵劑+1-2%聚合鋁+4-6%封堵劑+5-10%KCl+加重劑。

在鉆順北區(qū)塊井溫高，尤其是目的層，鉆井液容易起泡而影響定向，有的甚至影響鉆井液密度。為解決鉆井液起泡，室內(nèi)試驗(yàn)配方：1.井漿+高攪10min；2.井漿+0.2%生物潤(rùn)滑劑+高攪10min 小型實(shí)驗(yàn)性能：（1）密度：1.26g/cm3；（2）密度：1.28g/cm3（如表3 所示）。

表3 小型試驗(yàn)1

評(píng)價(jià)不同聚合物對(duì)井漿抗溫性、降濾失性能、流變性的影響。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，近油基鉆井液中分別加入三種聚合物均可提高井漿的抗溫性，高溫老化后高溫高壓濾失有所改善，流變性能變化較小，其中超支化聚合物具有較好的提切性能，需在更高溫度下進(jìn)一步驗(yàn)證聚合物的影響性能（如表4 所示）。

表4 小型試驗(yàn)2

5 現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)要點(diǎn)

1.本井全配新漿、配漿、替漿。仔細(xì)檢查配漿罐及配漿管線完好無刺漏；配制預(yù)水化膨潤(rùn)土漿，將預(yù)水化膨潤(rùn)土漿護(hù)膠；將近油基體系中的聚合物、磺化處理劑配置成膠液，充分水化溶解后，與膨潤(rùn)土漿進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌希缓笾鸩綄⒕酆箱X、基液、燒堿等加入其中，并加重至設(shè)計(jì)密度，混合均勻后完成近油基鉆井液配制。鉆井液性能：密度1.28g/cm3，粘度54s，塑性粘度34mpa.s，動(dòng)切力5.5Pa，初切/終切2/4.5Pa，中壓失水3.0ml，高溫高壓失水9.8ml（165℃），坂含40kg/m3，固含16%，含沙0.1%，Kf 0.06。

2.鉆進(jìn)過程中，采用反相乳液超支化聚合物、中分子磺酸鹽聚合物降濾失劑MMT、抗高溫磺化處理劑等配制膠液，細(xì)水長(zhǎng)流補(bǔ)充鉆井液消耗，基液可直接加入循環(huán)罐中[3]。根據(jù)井下情況，用PAC-LV 和超細(xì)目碳酸鈣復(fù)配改善泥餅質(zhì)量，提高鉆井液的潤(rùn)滑防卡性能。

3.施工中應(yīng)注意提高鉆井液的攜巖能力，根據(jù)返砂情況及時(shí)調(diào)整流型，防止巖屑床的形成，保證井眼暢通。隨著井斜的增大，密度根據(jù)井下實(shí)鉆情況及時(shí)調(diào)整，同時(shí)適當(dāng)加大基液含量；用PAC-LV 和超細(xì)目碳酸鈣復(fù)配改善泥餅質(zhì)量，防止定向托壓?，F(xiàn)場(chǎng)維護(hù)中應(yīng)注意加足反相乳液超支化聚合物、中分子磺酸鹽聚合物降濾失劑MMT、腈硅聚合物復(fù)配生物合成樹脂、SMP、SMC 來提高鉆井液的抗溫性。

4.考慮到本井目的層巖石可能比較破碎，所以需要及時(shí)補(bǔ)充KCl、基液、聚合鋁的消耗，確保鉆井液中KCl 含量達(dá)到7%、基液含量達(dá)到20%、聚合鋁鹽的含量達(dá)到2%，并復(fù)配4%-6%磺化瀝青粉，提高鉆井液固壁防塌性能。進(jìn)入易漏失井段前采用隨鉆封堵鉆井液：隨鉆封堵劑加量2%～5%超細(xì)目碳酸鈣、2%～4%瀝青類處理劑等，強(qiáng)化隨鉆封堵防漏。

5.磺化處理劑（SMP-3，褐煤）單項(xiàng)含量不低于4%、抗高溫反相乳液超支化聚合物、中分子磺酸鹽聚合物降濾失劑MMT、聚合物KJ-3 總加量大于3%，提高鉆井液的抗溫穩(wěn)定性，控制鉆井液失水在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

6.鉆進(jìn)中應(yīng)加足KCl、基液、聚合鋁等增加鉆井液礦化度、降低濾液水活度，實(shí)現(xiàn)多元協(xié)同抑制防塌，同時(shí)引入聚合鋁鹽強(qiáng)化鉆井液化學(xué)固壁性能，提高鉆井液穩(wěn)定破碎帶井壁的能力。加入可酸溶性暫堵劑，封堵地層微裂縫。如果發(fā)生井漏，提高鉆井液防漏堵漏材料濃度，降低鉆井液密度，盡可能鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深，增大泄油面積。

7.做好H2S 的預(yù)防工作。維持PH 值不低于10，穩(wěn)定鉆井液性能的同時(shí)防止H2S 對(duì)鉆井液造成污染。開鉆前按要求加入0.5%除硫劑對(duì)井漿進(jìn)行預(yù)處理，必要時(shí)加入1%除硫劑；加除硫劑前必須做小型實(shí)驗(yàn)。如果發(fā)生井漏或井控上需要壓井，對(duì)于入井的新漿或壓井的重漿，都必須按照要求加入0.5%-1%除硫劑和適量的燒堿，確保PH 值不低于10，并保證具有良好的流變性、抗高溫性能和沉降穩(wěn)定性能。

8.充分利用好各級(jí)固控。振動(dòng)篩篩布更換240 目及以上，使用好一級(jí)固控，勤檢查振動(dòng)篩篩布，如有破損及時(shí)更換，保證鉆井液的清潔。鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深，充分循環(huán)洗井，認(rèn)真通井，裸眼段泵入防卡潤(rùn)滑封閉漿，確保電測(cè)順利。封閉漿配方：井漿+2%SMP-3+2%褐煤+1%磺化瀝青+1%生物質(zhì)潤(rùn)滑劑。

6 結(jié)論

1.良好的潤(rùn)滑性。潤(rùn)滑性能與油基相當(dāng)，本井定向過程中，無托壓現(xiàn)象，施工順利，起下鉆暢通無阻；接單根時(shí)上提、下放摩阻3～4t，起下鉆摩阻一般4～6t，最大時(shí)12～13t；空轉(zhuǎn)扭矩3.5～4.0KN.m，鉆進(jìn)扭矩4.0～4.8KN.m。本井從8299～9025m 一直在增減井斜，井斜從21°～90.65°～84.16°～85.11°，絕大多數(shù)井段定向鉆進(jìn)，狗腿度最大24.9°/30m，無托壓現(xiàn)象。

2.通過強(qiáng)化隨鉆封堵技術(shù)，在鉆井液中加入超細(xì)鈣、瀝青類處理劑、微裂縫等封堵材料逐級(jí)封堵，控制濾失量，提高地層承壓能力，降低壓力傳遞效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)低密度防漏及儲(chǔ)層保護(hù)。

3.機(jī)械鉆速快。近油基鉆井液強(qiáng)抑制性亞微米粒子固相含量低，機(jī)械鉆速快，減少了鉆井周期，降低了油氣層傷害程度。復(fù)合鉆進(jìn)部分鉆時(shí)平均機(jī)械鉆速3.06m/h。因?yàn)槿ㄏ蚓屋^多，平均機(jī)械鉆速1.78m/h。

4.鉆井液抑制性強(qiáng)。鉆進(jìn)過程中返出巖屑完整，無掉塊產(chǎn)生，井徑規(guī)則，平均井徑擴(kuò)大率僅為4.27%，順利完鉆后起下鉆、通井順利、三趟電測(cè)均一次成功。近油基鉆井液良好的抑制性及潤(rùn)滑性能，為施工過程中發(fā)生的井下落魚事故一次打撈成功打下了良好的基礎(chǔ)。