滿(mǎn)深區(qū)塊深井強(qiáng)封堵鉆井液技術(shù)

喻化民，薛莉，吳紅玲，李海彪，馮丹，楊冀平，魯娜

（1.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程技術(shù)研究院,河北任丘 062550；2.中國(guó)石油集團(tuán)華北油田分公司第三采油廠,河北河間 062450）

滿(mǎn)深區(qū)塊位于塔里木盆地塔北與塔中兩大隆起的鞍部[1]，是塔里木油田深層油氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)新區(qū)。目的儲(chǔ)層奧陶系碳酸鹽巖頂面埋藏深度大于7000 m，是超深斷控巖溶為主的碳酸鹽巖油氣藏。深井鉆探需穿越多套地質(zhì)層序，存在地溫梯度高、巖性特殊多樣、斷裂破碎程度高和伴生高壓鹽水等諸多難點(diǎn)[2-4]，對(duì)鉆井液技術(shù)要求較高。前期部署的深探井上部地層施工順暢，機(jī)械鉆速較高；而中深部時(shí)有發(fā)生阻卡、坍塌掉塊、擴(kuò)徑、卡鉆和井漏等不同程度井壁失穩(wěn)[5-14]。具體表現(xiàn)為三疊系、石炭系和志留系泥巖剝蝕掉塊，二疊系火成巖漏失與垮塌，奧陶系桑塔木組泥巖坍塌與憋阻等。井壁失穩(wěn)極易造成井眼不規(guī)則，甚至經(jīng)反復(fù)劃眼、倒劃眼后上提下放時(shí)仍有掛卡顯示，頂驅(qū)頻繁憋停，嚴(yán)重滯緩了勘探與開(kāi)發(fā)進(jìn)程。由于各服務(wù)公司鉆井液處理理念上的差異和對(duì)地層的認(rèn)識(shí)不充分，此問(wèn)題仍未能得到有效解決。針對(duì)該區(qū)塊中深部地層井壁失穩(wěn)難題，室內(nèi)開(kāi)展強(qiáng)封堵鉆井液體系技術(shù)研究，該技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得較好的應(yīng)用效果。

1 地層特點(diǎn)及鉆井液技術(shù)對(duì)策

1.1 地層巖性及鉆井液難點(diǎn)

由鄰井資料可知：該區(qū)塊發(fā)育多條走滑斷裂，形成多個(gè)斷控縫洞型碳酸鹽巖圈閉。根據(jù)壓力預(yù)測(cè)確定了四開(kāi)井身結(jié)構(gòu)，三個(gè)必封點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)封隔地表疏松地層、二疊系火成巖易漏地層及一間房組頂以上伴生高壓鹽水地層。

一開(kāi)井段：鉆遇第四系至新近系地層，巖性為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖不等厚互層，易水化造漿，易形成虛厚泥餅，易造成泥包鉆頭和阻卡。

二開(kāi)井段：鉆遇新近系至石炭系地層，上部巖性為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖不等厚互層，中部三疊系以含礫細(xì)砂巖與砂質(zhì)小砂礫為主，間雜碳質(zhì)泥巖；二疊系為凝灰?guī)r及玄武巖；下部石炭系為泥巖、鈣質(zhì)粉砂巖與泥灰?guī)r、灰?guī)r略等厚互層。三疊系泥巖膠黏性強(qiáng)，易造成泥包；二疊系、石炭系微裂縫發(fā)育，易發(fā)生剝蝕性掉塊，易造成阻卡、擴(kuò)徑和“糖葫蘆”井眼。

三開(kāi)井段：鉆遇石炭系至奧陶系一間房頂?shù)貙?，上部志留系為粉砂質(zhì)泥巖與細(xì)砂巖、含瀝青質(zhì)細(xì)砂巖互層。中下部奧陶系鐵熱克阿瓦提組為細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、綠灰色泥巖不等厚互層；桑塔木組以泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主，常發(fā)育侵入巖。鐵熱克阿瓦提組和桑塔木組存在破裂帶，破碎程度高，且發(fā)育高壓鹽水層，地層承壓能力低，易垮塌掉塊，造成阻卡、憋鉆，且伴生高壓鹽水易溢流污染浸泡井壁。

四開(kāi)井段：鉆遇奧陶系一間房組地層，巖性為亮晶、泥晶砂屑灰?guī)r夾泥晶灰?guī)r及生屑灰?guī)r，地層縫洞發(fā)育，易漏、易溢流，且含H2S 含量高，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

1.2 井壁失穩(wěn)機(jī)理分析

1.2.1 黏土礦物成分分析

取鄰井中深部不同地層代表性巖樣進(jìn)行全巖X-射線衍射和黏土礦物成分分析，巖石礦物成分以石英和方解石為主，含少量斜長(zhǎng)石，石英含量為31.2%～47%；黏土礦物含量在14.5%～63%，以伊利石和伊/蒙混層為主，局部富含高嶺石和綠泥石。各地層組分占比差異大，T 地層伊/蒙混層含量范圍在74%～94%；P 地層伊/蒙混層含量在50%～83%；C 地層伊/蒙混層含量在16%～67%，局部含高嶺石量達(dá)71%；D 地層伊/蒙混層含量在18%～87%，局部含綠泥石量達(dá)46%～71%；S 地層伊利石含量在24%～64%，伊/蒙混層含量在10%～56%；O 地層伊利石含量在18%～54%，伊/蒙混層含量在17%～50%；地層具有潛在水化能力，且膨脹性存在較大差異。具體情況見(jiàn)表1。

表1 滿(mǎn)深區(qū)塊各層段黏土礦物組分平均相對(duì)含量

1.2.2 微觀結(jié)構(gòu)特征

取鄰井中深部不同地層代表性巖樣進(jìn)行SEM電鏡掃描分析，可以看出三疊系巖樣結(jié)構(gòu)松散，孔隙較發(fā)育，黏土礦物以伊蒙混層為主；石炭系巖樣微裂縫和溶蝕孔隙發(fā)育，黏土礦物組分以伊利石和伊蒙混層為主；志留系巖樣構(gòu)造較疏松，微裂縫發(fā)育,黏土礦物組分以伊蒙混層和伊利石為主；奧陶系桑塔木組巖樣構(gòu)造疏松，微裂縫、孔隙發(fā)育，黏土礦物組分以伊蒙混層和伊利石為主。

1.2.3 井壁失穩(wěn)機(jī)理分析

結(jié)合地質(zhì)特征、室內(nèi)巖樣礦物組分測(cè)試、電鏡掃描結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)鉆井情況中可知：滿(mǎn)深區(qū)塊中深部地質(zhì)條件復(fù)雜，巖性多樣，地層斷裂破碎，微裂縫發(fā)育，外來(lái)液相侵入易造成井壁失穩(wěn)，導(dǎo)致井漏、剝落掉塊、阻卡和擴(kuò)徑等井下復(fù)雜，分析如下。

1）地層應(yīng)力平衡破壞引起的井壁失穩(wěn)。滿(mǎn)深區(qū)塊經(jīng)歷了加里東、海西、燕山、喜馬拉雅等多期地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地層存在傾角，當(dāng)井眼被鉆開(kāi)后，原有應(yīng)力平衡被破壞，根據(jù)剪切破裂理論模型，鉆井液液柱壓力不足以支撐時(shí)，井壁周?chē)鷰r石所受應(yīng)力超過(guò)巖石本身極限強(qiáng)度，發(fā)生力學(xué)失穩(wěn)，產(chǎn)生剪切破壞造成剝落、坍塌等。

2）“水力劈裂”作用引起的井壁失穩(wěn)。滿(mǎn)深區(qū)塊中深部地層巖石被壓實(shí)，基巖致密，微裂縫或?qū)永戆l(fā)育，在地應(yīng)力或鉆井液液柱壓力作用下，鉆井液的侵入將產(chǎn)生誘導(dǎo)裂縫，引起地層內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展。具體表現(xiàn)為對(duì)密度較敏感，易垮易漏。

3）水化膨脹作用引起井壁失穩(wěn)。滿(mǎn)深區(qū)塊中深部地層的黏土礦物含量高，以伊利石和伊/蒙混層為主，局部富含高嶺石和綠泥石，水敏性泥巖和硬脆性泥巖2 種典型巖樣相互共存，各礦物組分占比差異大，地層具有潛在的水化能力，且膨脹性存在較大差異。隨著井深的增加，水化作用有所減弱，多屬于弱膨脹、硬脆性泥巖[15-18]。①水敏性泥巖：水化作用造成巖石內(nèi)膨脹壓增加，改變了井周應(yīng)力分布，減小了巖石的有效應(yīng)力，同時(shí)使得巖石顆粒間膠結(jié)力減弱，巖石強(qiáng)度降低，坍塌壓力增加；②硬脆性泥巖：巖石微裂縫發(fā)育，黏土礦物組分水化能力、水化速度和膨脹程度存在差異，誘發(fā)次生裂隙，加強(qiáng)水力劈裂作用，導(dǎo)致巖石剝蝕、崩塌、掉塊。

1.3 鉆井液技術(shù)對(duì)策

滿(mǎn)深區(qū)塊中深部地層巖石礦物組成，微觀構(gòu)造、孔滲性質(zhì)等具有個(gè)體性和特殊性?，F(xiàn)用聚磺體系在高溫穩(wěn)定性、流變性控制和抗污染性等方面有不錯(cuò)表現(xiàn)，而在化學(xué)抑制、化學(xué)封堵方面有所欠缺，不能完全滿(mǎn)足鉆井需要。將聚磺體系改造成KCl 聚磺體系可使鉆井液抑制性得到較大程度提高，但單一技術(shù)措施依舊無(wú)法改善井下情況，無(wú)法徹底根除井壁失穩(wěn)問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)：水力劈裂和泥頁(yè)巖水化不等速膨脹引起的井壁失穩(wěn)是該區(qū)塊中深部事故復(fù)雜較多的根本原因。除了滿(mǎn)足合適的密度外，提高鉆井液的抑制性和封堵性是提高井壁穩(wěn)定性的技術(shù)關(guān)鍵。采用“物理支撐+化學(xué)抑制封堵”多元防塌技術(shù)對(duì)策，通過(guò)優(yōu)選抑制劑、封堵防塌劑和抗溫耐鹽降濾失劑等關(guān)鍵處理劑，構(gòu)建出適用于深井的強(qiáng)封堵鉆井液體系，預(yù)期可降低井壁失穩(wěn)可能性，達(dá)到減少井下復(fù)雜、提高鉆井時(shí)效的目的。

2 室內(nèi)研究

2.1 強(qiáng)封堵鉆井液體系配方

2.1.1 泥頁(yè)巖抑制劑優(yōu)選

取鄰井T 地層的代表性巖樣，采用滾動(dòng)回收率實(shí)驗(yàn)對(duì)其抑制性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，測(cè)得巖樣在清水、5%KCl、2%NH4-HPAN-2、2%聚合醇、2%聚胺、0.3%IND30 和2%硅酸鈉中的滾動(dòng)回收率分別為22.9%、56.70%、40.20%、36.50%、64.60%、71.16%、32.40%。由此可知，大分子聚合物IND30 可以較好地包被抑制泥巖水化分散，其滾動(dòng)回收率高達(dá)71.16%；KCl、聚胺滾動(dòng)回收率分別為56.7%、64.6%，說(shuō)明其抑制泥頁(yè)巖水化分散效果也較好。考慮到流變性控制、成本和使用方便度等其他因素，優(yōu)先選用KCl 作為泥頁(yè)巖抑制劑，輔助使用IND30 和聚胺。KCl 加量對(duì)鉆井液性能的影響如表2 所示。由表2 可知，隨著KCl 加量的增加，鉆井液的黏度、切力逐漸降低，濾失量逐漸增大，泥巖滾動(dòng)回收率逐漸提高；當(dāng)KCl 加量為5%時(shí)，鉆井液黏度、切力趨于穩(wěn)定；當(dāng)KCl 加量為7%時(shí)，鉆井液抑制泥巖水化分散和抑制膨脹能力最強(qiáng)。

表2 KCl 加量對(duì)鉆井液性能的影響

2.1.2 封堵防塌劑優(yōu)選

結(jié)合前期研究成果，150 ℃時(shí)，SMP-1 和SMP-2 降濾失效果較差，SMP-3 降濾失效果相對(duì)較好，且流變性控制較好；180 ℃時(shí)，SMP-1 和SMP-2 降濾失效果有所改善；SMP-3 降濾失效果仍較好，故選用SMP-3 作為主降濾失劑。以實(shí)驗(yàn)漿配方為基漿，分別加入不同封堵防塌劑，加重至鉆井液密度為1.36 g/cm3，測(cè)試其老化后的性能，結(jié)果見(jiàn)表3。如表3 所示，在150 ℃滾動(dòng)16 h 后，DYFT-2 和FT-1A 的中壓濾失量、120 ℃和150 ℃高溫高壓濾失量相對(duì)較小，說(shuō)明其封堵效果較好。SY-A01 在120 ℃時(shí)高溫高壓濾失量小于15 mL，在井溫120 ℃及以下時(shí)，也可以選用為封堵防塌劑。加入超細(xì)碳酸鈣YX 幾乎不影響鉆井液流變性，濾失量降低。

表3 在基漿中加入不同防塌劑的性能（150 ℃、16 h）

封堵防塌劑的優(yōu)選復(fù)配性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)見(jiàn)表4。由表4 可以看出,在150 ℃滾動(dòng)16 h 后，DYFT-2 和FT-1A 復(fù)配使用可以降低中壓濾失量和高溫高壓濾失量，說(shuō)明復(fù)配后的封堵效果更好；加入超細(xì)碳酸鈣YX、隨鉆堵漏劑SQD-98 或DF-1，鉆井液的黏度、切力略增，濾失量進(jìn)一步降低，說(shuō)明其粒徑配比得到優(yōu)化，封堵效果得到加強(qiáng)。

表4 封堵防塌劑優(yōu)選復(fù)配性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)（150 ℃、16 h）

2.1.3 輔助降濾失劑優(yōu)選

收集油田常用抗溫耐鹽降濾失劑，進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5 可以看出：在150 ℃滾動(dòng)老化16 h后，XCD-LV 可以增加基漿初終切力，但其濾失量相對(duì)較大，說(shuō)明其抗溫性較差；CMC-LV 和PAC-LV 可以增加基漿塑性黏度和動(dòng)切力，同時(shí)濾失量較小，說(shuō)明其抗溫性和降濾失效果較好；當(dāng)PAC-LV 與KJAN、NH4-HPAN-2、JNF-3 和TYJS-1 復(fù)配使用時(shí)，可以達(dá)到維持相對(duì)低黏度、高切力；降低濾失量效果，說(shuō)明復(fù)配后降濾失效果進(jìn)一步加強(qiáng)。

表5 降濾失劑優(yōu)選性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)（150 ℃、16 h）

2.1.4 強(qiáng)封堵鉆井液配方的確定

通過(guò)大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化了抗溫耐鹽降濾失劑，封堵防塌劑和其他輔助處理劑加量配比，最終形成了強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液的配方如下。

4%膨潤(rùn)土漿+0.4% NaOH+0.3%PAC-LV+3%SMP-3+3%SPNH+2%JNF-3(或 PSC-2)+2%DYFT-2+2%FT-1A（或SY-A01）+2%YX +2% SQD-98+2%LE-5+7%KCl+重晶石

2.2 強(qiáng)封堵鉆井液性能

為維護(hù)中深部地層井壁穩(wěn)定，需提高鉆井液的抑制和封堵防塌性能，以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)鉆井需要。因此，主要評(píng)價(jià)強(qiáng)封堵鉆井液的抗溫性、抑制性、封堵性和抗污染性等指標(biāo)以驗(yàn)證其適應(yīng)性。

2.2.1 抗溫性

根據(jù)前期部署探井地質(zhì)和工程設(shè)計(jì)資料，滿(mǎn)深區(qū)塊井深約為8000 m，預(yù)計(jì)中深部地層溫度為150 ℃，漏失當(dāng)量密度最高為1.36 g/cm3，以此為依據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)強(qiáng)封堵鉆井液的抗溫性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6 所示。

表6 強(qiáng)封堵鉆井液抗溫性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

由表6 可知，在150 ℃下，滾動(dòng)老化前后相比黏度、切力略微下降，濾失量有所降低，說(shuō)明老化后鉆井液性能更趨于穩(wěn)定，老化48 h 后鉆井液黏度、切力仍能維持較高程度，濾失量仍較低，說(shuō)明其抗溫性較好；在180 ℃下，黏度、切力有所降低，濾失量有所增加，鉆井液仍能維持API 濾失量小于5 mL，高溫高壓濾失量小于15 mL，說(shuō)明其抗溫性能滿(mǎn)足180 ℃高溫條件。

2.2.2 抑制性

稱(chēng)取滿(mǎn)深區(qū)塊已鉆井T，S 地層代表性巖樣做滾動(dòng)回收實(shí)驗(yàn)和水化膨脹實(shí)驗(yàn)。T 地層巖樣滾動(dòng)老化條件120 ℃×16 h，S 地層巖樣滾動(dòng)老化條件140 ℃×16 h，結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1 可知，在強(qiáng)封堵鉆井液中，T 地層巖樣滾動(dòng)回收率為89.36%，S 地層巖樣滾動(dòng)回收率為91.33%，T 地層巖樣膨脹率為7.3%，S 地層巖樣膨脹率為4.3%，均遠(yuǎn)優(yōu)于自來(lái)水；說(shuō)明鉆井液抑制泥頁(yè)巖水化膨脹能力強(qiáng)。

圖1 強(qiáng)封堵鉆井液抑制性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

2.2.3 封堵性

采用高溫高壓可視型砂床濾失儀對(duì)強(qiáng)封堵鉆井液封堵能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，用不同粒徑石英砂模擬地層大小裂隙，結(jié)果見(jiàn)表7。由表7 可以看出，在不同粒徑砂床條件下，強(qiáng)封堵鉆井液8 h 侵入砂床的深度均較小，說(shuō)明強(qiáng)封堵鉆井液可以有效封堵不同砂粒間微裂隙，形成致密封堵層，阻止鉆井液繼續(xù)侵入，封堵效果較好。

表7 強(qiáng)封堵鉆井液鉆井液砂床封堵性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

2.2.4 抗鹽水污染性

由調(diào)研資料知：奧陶系地層鐵熱克阿瓦提組和桑塔木組發(fā)育高壓鹽水，易溢流污染鉆井液?；?yàn)返出鹽水性能知，其氯離子含量較高，鈣離子含量與淡水幾乎一樣，以此為依據(jù)，用飽和NaCl 鹽水模擬地層水對(duì)強(qiáng)封堵鉆井液進(jìn)行污染實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表8。由表8 可以看出，強(qiáng)封堵鉆井液在加入10%飽和鹽水后，鉆井液黏度、切力有所降低，濾失量有所增加，鉆井液性能仍能維持較好；在加入15%飽和鹽水后，鉆井液密度，黏度、切力均有較大程度降低，濾失量增加較多，鉆井液性能遭到一定程度破壞，需及時(shí)補(bǔ)加處理劑才能維護(hù)至較好，說(shuō)明其抗鹽水污染限為10%。

表8 在強(qiáng)封堵鉆井液中加入飽和鹽水的抗鹽水污染性能

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

ManS5-H4 井是部署在滿(mǎn)深區(qū)塊滿(mǎn)深5 井區(qū)的一口超深水平井，目的層位為奧陶系一間房組。該井采用四開(kāi)井身結(jié)構(gòu)，一開(kāi)采用Φ444.5 mm 鉆頭開(kāi)鉆，鉆進(jìn)至井深1200 m 中途完鉆，下入Φ339.7 mm表層套管封固地表疏松地層；二開(kāi)采用Φ311.2 mm鉆頭開(kāi)鉆，鉆進(jìn)至井深4830 m 中途完鉆，下入Φ244.5 mm 技術(shù)套管封固二疊系易漏地層；三開(kāi)采用Φ215.9 mm 鉆頭開(kāi)鉆，鉆進(jìn)至井深7652 m 中途完鉆，下入Φ177.8 mm 技術(shù)套管封固目的層頂部伴生高壓鹽水層；四開(kāi)采用Φ152.4 mm 鉆頭開(kāi)鉆，鉆進(jìn)至井深8116 m 完鉆，裸眼完井。

3.1 鉆井液現(xiàn)場(chǎng)施工工藝

1）體系轉(zhuǎn)換。鉆進(jìn)至三疊系后，在兩循環(huán)周內(nèi)均勻加入高濃度鉀聚磺膠液，同時(shí)加入2%～3%瀝青類(lèi)防塌劑徹底轉(zhuǎn)化為強(qiáng)封堵鉆井液。隨著井深的增加，預(yù)測(cè)井底溫度達(dá)到120 ℃后，選用SMP-3 作為酚醛樹(shù)脂類(lèi)處理劑，同時(shí)合理使用固控設(shè)備，有效清除劣質(zhì)固相。造斜點(diǎn)后逐漸提高潤(rùn)滑劑含量，水平段維持含油量在4%～6%，確保鉆井液具有良好的抗溫、抗污染和潤(rùn)滑防卡能力。

2）密度控制。參照三壓力剖面預(yù)測(cè)，根據(jù)地層壓力監(jiān)測(cè)和振動(dòng)篩返砂情況合理調(diào)整鉆井液密度范圍，三疊系、二疊系、石炭系、泥盆系、志留系、奧陶系桑塔木組地層密度分別控制為1.25～1.27 g/cm3、1.27～1.28 g/cm3、1.28～1.3 g/cm3、1.33～1.35 g/cm3、1.33～1.36 g/cm3、1.36～1.40 g/cm3，確保在力學(xué)支撐上維持井壁穩(wěn)定。

3）抑制性控制。維持井漿中KCl 含量在7%左右。并監(jiān)測(cè)K+含量，三疊系K+含量控制在25 000 mg/L 以上，二疊系K+含量30 000 mg/L 以上，志留系及以下地層K+含量20 000 mg/L 以上。當(dāng)發(fā)現(xiàn)巖屑黏軟，及時(shí)補(bǔ)充KCl。也可向井漿中加入0.5%～2%聚胺進(jìn)一步增強(qiáng)抑制性，加之前注意做好小型實(shí)驗(yàn)。

4）封堵性調(diào)控。將瀝青類(lèi)防塌劑、超細(xì)碳酸鈣YX 和隨鉆堵漏劑SQD-98 復(fù)配使用加強(qiáng)封堵，并定期不斷補(bǔ)充提高封堵效果。二疊系前加入3%瀝青類(lèi)防塌劑，進(jìn)入二疊系提高至5%左右，同時(shí)補(bǔ)入2%超細(xì)碳酸鈣YX，1-2%隨鉆堵漏劑SQD-98。隨井深增加選用軟化點(diǎn)匹配的瀝青類(lèi)防塌劑，三疊系、二疊系選用瀝青軟化點(diǎn)在115～125 ℃，石炭系、志留系選用125～135 ℃，奧陶系桑塔木組宜選用135 ℃以上。同時(shí)嚴(yán)格控制鉆井液中壓濾失量在5.0 mL 以?xún)?nèi)，三疊系高溫高壓濾失量在12.0 mL 以?xún)?nèi)，二疊系及以下地層高溫高壓濾失量在10.0 mL 以?xún)?nèi)，減緩或避免泥頁(yè)巖水化膨脹引起的井壁失穩(wěn)。

3.2 鉆井液應(yīng)用效果分析

為了維護(hù)中深部地層井壁穩(wěn)定，避免井下復(fù)雜，保障該井順利鉆進(jìn)，在三疊系地層及以下井段（3500～8116 m）應(yīng)用了強(qiáng)封堵防塌鉆井液。其應(yīng)用效果如下。

1）ManS5-H4 實(shí)鉆鉆井液性能見(jiàn)圖2。強(qiáng)封堵鉆井液能適應(yīng)井深和地層特點(diǎn)變化，性能穩(wěn)定，流變性好，濾失量低，能滿(mǎn)足該井中深部復(fù)雜地層復(fù)雜井眼軌跡鉆井需求，無(wú)鉆井液相關(guān)事故發(fā)生，電測(cè)、下套管等作業(yè)均一次性到位，應(yīng)用效果較好。由圖2 可知：強(qiáng)封堵鉆井液各開(kāi)次性能穩(wěn)定，動(dòng)切力基本維持在5 Pa 左右，中壓濾失量小于5 mL，高溫高壓濾失量小于10 mL，能滿(mǎn)足攜巖返砂，清潔井眼鉆井需求，巖屑規(guī)整代表性好。

圖2 ManS5-H4 實(shí)鉆鉆井液性能

2）強(qiáng)封堵鉆井液抑制性強(qiáng)，能有效抑制泥巖水化分散膨脹，降低水化不等速井壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。如圖3 所示，該井井眼規(guī)則，井徑擴(kuò)大率較小，起下鉆過(guò)程井眼通暢，無(wú)掛阻現(xiàn)象發(fā)生。井徑擴(kuò)大率能控制在鉆井設(shè)計(jì)要求范圍。二開(kāi)井段井徑平均擴(kuò)大率為4.28%，三開(kāi)井段井徑平均擴(kuò)大率為6.75%。

圖3 ManS5-H4 井井徑擴(kuò)大率

3）強(qiáng)封堵鉆井液采用多元協(xié)同封堵防塌，將瀝青類(lèi)防塌劑、超細(xì)碳酸鈣YX 和隨鉆堵漏劑SQD-98 復(fù)配使用，能封堵地層微裂縫間隙，在近井壁帶形成致密封堵層，阻止鉆井液固液相侵入地層，降低水力劈裂和水化不等速膨脹井壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)也間接提高了地層的承壓能力，在力學(xué)支撐上維持井壁穩(wěn)定。該井三開(kāi)井段使用鉆井液密度最高為1.38 g/cm3，大于漏失壓力當(dāng)量密度1.36 g/cm3，鉆進(jìn)過(guò)程，無(wú)掉塊現(xiàn)象發(fā)生，漏失量較鄰井大幅降低。

4）強(qiáng)封堵鉆井液抗鹽水污染能力強(qiáng)。在奧陶系桑塔木組用1.38 g/cm3密度鉆進(jìn)至井深7011.31 m時(shí)遇高壓鹽水層，溢流鹽水當(dāng)量密度達(dá)1.43 g/cm3，氯離子含量高達(dá)120 000 mg/L，在關(guān)井壓穩(wěn)鹽水過(guò)程中，井眼通暢，無(wú)垮塌掉塊現(xiàn)象發(fā)生，鉆具能輕松順利起出，起下鉆無(wú)掛卡現(xiàn)象。電測(cè)該井段最大井徑擴(kuò)大率為16.9%，溢流發(fā)生后現(xiàn)場(chǎng)變更為控壓鉆進(jìn)工藝，在微溢情況下，鉆井液流變性能保持穩(wěn)定，能滿(mǎn)足懸浮攜巖，無(wú)垮塌現(xiàn)象發(fā)生，能滿(mǎn)足復(fù)雜地層復(fù)雜工藝鉆進(jìn)需求。

4 結(jié)論

1.滿(mǎn)深區(qū)塊中深部地層黏土礦物含量高，組分差異大，具有潛在水化和膨脹性差異性，水力劈裂作用和水化膨脹不等速是造成井壁失穩(wěn)的最直接原因，提高鉆井液抑制性和加強(qiáng)封堵性是解決井壁失穩(wěn)問(wèn)題的技術(shù)關(guān)鍵。

2.針對(duì)滿(mǎn)深區(qū)塊中深部地層巖性特點(diǎn)和鉆井液技術(shù)難點(diǎn)，采用瀝青類(lèi)防塌劑、超細(xì)碳酸鈣和隨鉆堵漏劑多元協(xié)同加強(qiáng)封堵防塌，構(gòu)建了強(qiáng)封堵鉆井液體系，經(jīng)評(píng)價(jià)該體系鉆井液抗溫性達(dá)180 ℃、中壓濾失量為3.0 mL，高溫高壓濾失量為10.6 mL/150 ℃、能封堵20～120 目不同粒徑石英砂間微孔隙。具有抗溫性好，濾失量低，抑制性強(qiáng)和封堵性好等技術(shù)特點(diǎn)。

3.強(qiáng)封堵鉆井液體系在ManS5-H4 井成功應(yīng)用，解決了該井中深部地層阻卡、坍塌掉塊和擴(kuò)徑等井壁失穩(wěn)問(wèn)題，鉆井液施工過(guò)程中，井眼通暢，井徑規(guī)則，巖屑代表性好，無(wú)鉆井液事故發(fā)生，井下復(fù)雜大幅減少，能滿(mǎn)足復(fù)雜地層復(fù)雜工藝鉆進(jìn)需要，提高了鉆井綜合效益，取得較好應(yīng)用效果。