哈薩克斯坦奧依瑪莎油田鉆井液技術(shù)

蓋靖安，王震宇，李正軍，唐習(xí)之，王 博，胡生榮

（西部鉆探國際工程公司，新疆 烏魯木齊 830000）

奧依瑪莎油田地處西哈薩克斯坦濱里海盆地，該油田是中石油MMG油氣股份公司部署在熱得拜區(qū)塊邊緣的附屬衛(wèi)星油田，區(qū)域構(gòu)造屬庫里克凹陷?？碧侥康闹饕沁M一步探明三疊系、二疊系地層中的油氣資源，儲層內(nèi)因地層裂縫存在有高壓氣水層，易發(fā)生垮塌、惡性井漏及漏轉(zhuǎn)噴等復(fù)雜事故，鉆探難度大，井控風(fēng)險高。且下三疊系地層中含有不等厚花崗巖地層，地層較硬，可鉆性較差，機械鉆速低。為實現(xiàn)高效開發(fā)目的，工程、地質(zhì)、鉆井液多專業(yè)聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，鉆井周期大幅縮短，較好地滿足了油田增儲上產(chǎn)的需求。

1 工程地質(zhì)概況

油田主要井身結(jié)構(gòu)如下：

一開：?393.7mm×200m+?324mm×200m,二開：?295mm×1900m+?244.5mm×1900m，三開：?215.9mm×3424m+?168.3mm×3424m，四開：?139.7mm×3980m+?114.3mm篩管×3980m。

奧依瑪莎油田自上而下分別鉆遇第四系、白堊系、侏羅系、三疊系和二疊系，地層巖性主要以泥巖、砂泥巖、石膏、石灰?guī)r，石英巖和白云巖為主，其中下白堊系歐特里沃階地層中泥巖易剝落垮塌，侏羅系基默里奇階、提塘階、牛津階地層中石英巖、白云巖含量高，三疊系奧倫尼克階、印度階、長興階及吳家坪階地層中花崗巖含量高，中小顆粒花崗巖占31%～59%，砂巖占35%～46%，硬質(zhì)泥巖含量超過8%。區(qū)域油藏位于三疊統(tǒng)，由砂巖、粉砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、泥巖和凝灰質(zhì)巖組成，在上三疊統(tǒng)孔隙性儲層中多為混雜砂巖，多為不均質(zhì)、大顆粒的砂巖，在中三疊統(tǒng)沉積物中有少許的油或油水混合物。中三疊統(tǒng)油藏位于火山白云巖裂縫中，由粒狀、塊狀、碎屑狀、泥質(zhì)狀、瀝青化白云巖組成。該區(qū)域以裂縫性油藏為主，也有海綿孔型油藏，儲層地層巖性主要以砂巖為主。鄰井資料顯示，二疊系長興階3496～3631m 會出現(xiàn)氣測異常，且易發(fā)生嚴(yán)重的裂縫性漏失，吳家坪階3570～3980m 地層以小粒—中?；◢弾r為主，地層硬度大，可鉆性極差。

2 鉆井液主要技術(shù)難點

（1）第四系和白堊系地層膠結(jié)疏松，易發(fā)生地層漏失。

（2）區(qū)域內(nèi)整體地層壓力較低，自白堊系至三疊系612～1528m、1950～3137m、3272～3378m、3553～3577m、3541～3576m 等多套地層中含有水層，地層出水易污染鉆井液，浸泡井壁，井壁失穩(wěn)易引發(fā)剝蝕掉塊和井塌，提高密度過程中易發(fā)生井漏，塌漏矛盾突出，井下復(fù)雜事故頻發(fā)。

（3）白堊系、侏羅系地層中大段泥巖和石膏層相互交替出現(xiàn)，泥巖層水敏性強，石膏層易吸水蠕變縮徑，造成起下鉆阻卡。

（4）三疊系和二疊系地層中存在誘導(dǎo)性裂縫，油氣水層活躍，鉆遇裂縫性砂巖儲層后，漏轉(zhuǎn)噴井控風(fēng)險高，鉆井液防漏堵漏難度大，固井時井漏失返。

（5）三疊系巴侖階組煤層2500～2800m 井段存在煤層垮塌風(fēng)險。

（6）井底溫度高達149℃，鉆井液高溫穩(wěn)定性和流變性調(diào)控難度大。

3 鉆井液技術(shù)對策

（1）一開使用高坂土漿聚合物鉆井液進行施工，強化鉆井液的攜巖懸浮能力和地層封堵性，控制泥漿泵排量滿足攜巖要求即可，及時補充隨鉆堵漏材料，做好表層大井眼疏松地層井漏預(yù)防工作。

（2）使用復(fù)合鹽水鉆井液，重點突出對灰色泥巖地層的抑制和棕紅色硬脆性泥巖的封堵防塌和潤滑防卡作用，嚴(yán)格控制API失水不大于5mL，避免泥頁巖水力尖劈效應(yīng)造成的井壁圍巖強度降低引起的井壁失穩(wěn)垮塌等井下復(fù)雜。

（3）針對微孔隙、微裂縫以及煤層段地層漏失和垮塌風(fēng)險，全井段提高TP-2、NFA-25 等隨鉆封堵防塌材料的使用量，逐步提高地層承壓能力。鉆遇漏失井段前，鉆井液中提前加入5%～8%的隨鉆堵漏劑，振動篩更換20～40 目篩布，減少隨鉆堵漏材料的篩除。鉆遇嚴(yán)重漏失井段，采用隨鉆+高濃度復(fù)合橋漿堵漏的方式進行堵漏和承壓作業(yè)，降低固井井漏失返幾率，提高固井質(zhì)量。

（4）石膏層和大段灰色泥巖地層鉆進，采用復(fù)合鹽水聚合物聚磺鉆井液，提高鉆井液抗鹽鈣污染能力，控制鉆井液密度在1.18g/cm3范圍內(nèi)，Cl-≥80000mg/L，及時檢測體系中Cl-和Ca2+含量，及時調(diào)整抗鹽鈣處理劑加量，確保鉆井液性能穩(wěn)定。

（5）井深2500m以后鉆井液中逐漸加入SMP-2等抗溫處理劑，提高鉆井液的抗溫能力和高溫穩(wěn)定性，隨著井深的增加，逐步提高抗高溫處理劑含量。

4 現(xiàn)場鉆井液技術(shù)應(yīng)用

4.1 一開井段

一開大井眼鉆井液在配置、維護方面重點考慮攜巖和灰色泥巖造漿問題，開鉆前配置100m3預(yù)水化坂土漿，鉆進過程中根據(jù)地層巖性變化情況及時混入配置好的聚合物膠液40m3，在提高鉆井液攜巖能力的同時，及時補充IND30 等大分子抑制包被劑，突出鉆井液的強抑制特性，適當(dāng)控制鉆井液濾失量，井深80m后鉆井液中逐步加入3%～5%TP-2 隨鉆堵漏劑，提高鉆井液的封堵造壁能力，避免鉆屑濃度過高憋漏地層。工程方面通過控制排量、控制機速、精細操作、鉆后擴劃眼修正井壁等方式，降低井筒內(nèi)巖屑濃度和井底ECD預(yù)防淺表層地層漏失。一開使用坂土聚合物鉆井液，配方如下：4%～6%膨潤土+0.2%～0.3%NaOH +0.3%～0.5%IND-30+0.3%～0.5%PAC-LV。

4.2 二開井段

二開采用欠飽和復(fù)合鹽水聚合物鉆井液，配方如下：

（1）基本配方：部分一開井漿+0.3%～0.5%NaOH+0.3%～0.5%Na2CO3+0.5%～1%LV-PAC+0.3%～0.5%IND30+0.5%～0.7%NH4HPAN+石灰石粉。

（2）維護處理：開鉆前，徹底清理循環(huán)池，鉆水泥塞時，將配置好的聚合物鉆井液與井筒內(nèi)部分井漿進行混摻，對返出的井底混漿進行排放或回收，鉆進時加純堿進行處理。進入地層后，采用復(fù)合鹽水聚合物膠液細水長流方式進行維護，控制漏斗粘度在35～40s，密度在1.13～1.18g/cm3，坂含30～35g/L，API 失水不大于5mL，Cl-不小于80000mg/L。700m 進入砂泥巖地層后，鉆井液中一次性補充3tTP-2隨鉆堵漏劑和預(yù)水化坂土漿，并定期補充，提高鉆井液的封堵性和地層承壓能力，避免地層漏失。進入1700m灰色泥巖后，鉆井液中及時補充IND30 抑制包被劑，調(diào)整好鉆井液流變性，強化固相源頭控制技術(shù)措施[1]，嚴(yán)格控制濾失量和固相含量，降低鉆井液中的劣質(zhì)或有害固相，提高井眼的凈化和清潔能力，調(diào)整并控制鉆井液密度在1.18g/cm3范圍內(nèi)，控制井底ECD 在合理范圍內(nèi)，防止憋漏地層。進入白堊系泥巖地層后，鉆井液中及時補充3%～5%NFA-25 等封堵材料，重點預(yù)防硬脆性泥巖地層剝蝕掉塊，并定期補充，確保鉆井液中封堵防塌處理劑含量在5%以上。工程配合降低泥漿泵排量，減少井壁沖刷，防止井壁失穩(wěn)引起地層垮塌。測井及下套管前通井時，使用高粘度重稠塞充分循環(huán)洗井，保持井眼清潔。通井至井底后，需大排量洗井至少2周以上，待鉆屑徹底循環(huán)干凈后，確保電測及下套管施工正常。

4.3 三開井段

三開段采用欠飽和復(fù)合鹽水聚合物聚磺鉆井液體系，配方如下：

（1）基本配方：清水+0.2%～0.4%NaOH+0.2%～0.3% Na2CO3+ 0.5% ～0.8% LV- PAC + 0.5% ～1%IND30+3%～4%SMP-2+2%～4%SPNH+5%～7%KCl+8%～10%NaCl+石灰石粉。

（2）轉(zhuǎn)化：三開前，預(yù)留部分二開泥漿，在循環(huán)池提前配置100m3欠飽和復(fù)合鹽水聚合物膠夜，將井漿與膠液充分混摻后，檢測其各項性能參數(shù)滿足要求后方可進行三開。

（3）維護處理：1200～2500m 井段使用欠飽和復(fù)合鹽水聚合物鉆井液體系，2500～3424m 井段使用飽和復(fù)合鹽水聚磺鉆井液體系。鉆進過程中，維護采用“等濃度”膠液細水長流的方式進行維護。2500m 以后鑒于井底溫度較高的實際，逐步加入SPNH和SMP-2等抗溫處理劑進行維護，控制HTHP 濾失量小于12mL，控鉆井液密度在1.20g/cm3范圍內(nèi)，純泥巖和石膏層井段，在平衡地層壓力的同時，控制API 失水不大于4mL, pH 值不小于9，Cl-不小于80000mg/L,加入Na2CO3及時處理石膏引起的污染，調(diào)整和控制好流變性，防止鉆井液性能惡化。

4.4 四開井段

四開段采用欠飽和復(fù)合鹽水聚磺鉆井液體系進行施工，配方如下：

（1）基本配方：清水+0.2%～0.4%NaOH+0.2%～0.3% Na2CO3+ 0.5% ～0.8% LV- PAC + 0.5% ～1%IND30+3%～4%SMP-2+2%～4%SPNH+5%～7%KCl+8%～10%NaCl+石灰石粉。

（2）維護處理：四開鉆井液維護處理主要以SMP-2和SPNH堿液為主，重點提高鉆井液的封堵防塌和高溫穩(wěn)定性。

（3）進入3500m以前，根據(jù)鄰井資料顯示存在微裂縫，鉆井液中及時補充TP-2等隨鉆處理劑，強化鉆井液封堵造壁性，在鉆至井深3499m處發(fā)生滲透性漏失，及時提高鉆井液中隨鉆堵漏劑含量至4%，漏失現(xiàn)象消除。為避免密度過高和人為因素造成的地層漏失，控制粘度在50s，鉆井液密度控制在1.15g/cm3，并繼續(xù)提高隨鉆堵漏劑在鉆井液中的含量至6%，避免砂泥巖和微裂縫地層引起的井漏。在油氣層鉆進過程中，適當(dāng)提高鉆井液密度至1.17g/cm3，在避免漏轉(zhuǎn)噴井控風(fēng)險的同時，實現(xiàn)近平衡鉆井作業(yè)。

（4）鉆至井深3700m時發(fā)生失返性漏失，配置30%凝膠復(fù)合橋堵漿40m3進行堵漏并承壓，堵漏一次成功。

（5）鉆至井深3900m發(fā)現(xiàn)鉆井液密度下降，檢測發(fā)現(xiàn)為地層水侵入，逐步提高鉆井液密度至1.18g/cm3后水侵現(xiàn)象得到控制，安全順利鉆至目的層完鉆。固井前，對裸眼段進行分段地層承壓，解決了固井失返等技術(shù)難題。

5 井漏預(yù)防處理和地層承壓技術(shù)

5.1 井漏的預(yù)防

（1）施工過程中，要加強鉆井液液面檢測和坐崗制度的落實，做到早發(fā)現(xiàn)、早匯報、早處理。

（2）針對砂巖裂縫性易漏失地層，需提前在鉆井液中加入TP-2等中細顆粒的隨鉆堵漏材料進行地層微裂縫封堵。

（3）加強鉆井液性能控制和檢測，提高封堵防塌潤滑劑在鉆井液中的有效濃度，突出體系的強封堵特性，嚴(yán)格控制鉆井液密度、粘切、HTHP濾失量及固相坂含等性能指標(biāo)，確保體系具有良好流變性，降低環(huán)空壓耗，減少人為因素引起的地層漏失。

（4）鉆進過程中，在滿足攜巖懸浮情況下，適當(dāng)降低泥漿泵排量，密切監(jiān)測鉆時變化，控制機械鉆速，降低環(huán)控鉆屑濃度，發(fā)現(xiàn)異常立即停止鉆進并上提鉆具至安全井段。

（5）起下鉆嚴(yán)格控制速度，下鉆每500～1000m 開泵頂通循環(huán)一次，嚴(yán)格執(zhí)行開泵緩慢、泵沖先低后高的開泵方式，避免壓力激動導(dǎo)致的地層憋漏。

5.2 井漏的處理

（1）鉆遇漏失地層發(fā)生井漏時，立即降低排量，快速將鉆頭提離井底循環(huán)觀察，如漏失在5m3以內(nèi)，在條件允許的情況下，可先適當(dāng)降低鉆井液密度和排量循環(huán)觀察漏失情況，如漏失變小可通過加入在鉆井液中3%～5%隨鉆堵漏材料進行堵漏。若漏失較大或發(fā)生失返性漏失，則立即停泵，采用起鉆吊灌的方式將鉆具起至安全井段內(nèi)靜堵或使用高濃度堵漏漿進行堵漏。

（2）若漏速較大或發(fā)生失返性漏失時，若鉆具組合中加裝螺桿和MWD 等工具儀器時，需采用邊吊灌邊起鉆的方式，盡可能將鉆具起出地面，待取出鉆頭水眼或鉆具內(nèi)儀器后，再下鉆至套管鞋附近采用橋堵漿進行堵漏，在泵入橋堵漿期間或橋堵漿出水眼前，可采用搶鉆方式盡量多鉆揭開漏失層，搶鉆過程中，需密切關(guān)注扭矩變化，發(fā)現(xiàn)扭矩增大時，立即上提鉆具，若上提無阻卡，則可繼續(xù)進行搶鉆，每搶鉆2～3m需上提下放活動一次鉆具。

（3）吊灌起鉆按照鉆具體積的1.5～2 倍進行吊灌，吊灌及起鉆期間，地面抓緊時間配置循環(huán)鉆井液、儲備鉆井液及橋堵漿，同時根據(jù)現(xiàn)場儲備處理劑、加重劑、堵漏材料以及除硫劑等庫存材料，提前做好各種材料的計劃和儲備工作，確保有足夠數(shù)量的鉆井液進行搶鉆、吊灌或發(fā)生溢流后的壓井作業(yè)。

5.3 地層承壓技術(shù)

（1）發(fā)生失返性地層漏失或固井前，需采用凝膠復(fù)合橋堵漿承壓堵漏技術(shù)提高裂縫性地層承壓能力，避免油氣水溢流壓井或固井時發(fā)生井漏失返。

（2）根據(jù)裂縫尺寸大小，優(yōu)選不同類型、不同粒徑和抗壓強度的堵漏材料，確保堵漏材料進的去、站得住、沖不稀、堵得住，配置濃度控制在30%左右，使用凝膠類材料，提高堵漏漿在裂縫內(nèi)的滯留能力。

（3）凝膠復(fù)合橋堵漿在進入裸眼地層前，為減少漏失量，需采取小排量泵入。橋堵漿出鉆頭后，可適當(dāng)加大頂替或循環(huán)排量，盡可能將橋堵漿多擠入地層裂縫內(nèi)，實現(xiàn)架橋和填塞的目的，原則上橋堵漿需全部替入裸眼井段內(nèi)，替漿過程中要不間斷旋轉(zhuǎn)或上提下放活動鉆具，做好防止粘卡工作。

（4）承壓時采用關(guān)井憋擠的方式進行，密切關(guān)注套壓變化和地層吃入情況，每次憋擠0.5～1MPa，等停穩(wěn)壓10min后再次憋擠，待憋擠壓力滿足要求后，繼續(xù)候堵1～2h 開井循環(huán)。若替入的堵漏漿在憋擠過程中全部進入地層，則考慮重新調(diào)整橋堵漿配方后再次進行憋擠作業(yè)，直至承壓滿足要求再開井循環(huán)。

6 結(jié)論

（1）復(fù)合鹽水鉆井液體系通過優(yōu)化和細化處理劑配方及鉆井液性能，可滿足奧依瑪莎油田區(qū)域的鉆井施工需要。

（2）區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、地層壓力、地層巖性以及油氣水分布尚具有差異性，需進一步認(rèn)識和摸清區(qū)域地質(zhì)情況，為后續(xù)施工提供依據(jù)。

（3）復(fù)雜區(qū)域或復(fù)雜層位施工，地質(zhì)工程一體化協(xié)同作用尤為重要，作業(yè)風(fēng)險和復(fù)雜事故的提前識別和預(yù)防是保證施工安全順利的強力保障。

（4）凝膠復(fù)合橋堵漿堵漏技術(shù)可以滿足該區(qū)域裂縫性地層堵漏和地層承壓需要，提高了一次堵漏成功率。