莫北油氣田MBHW610水平井鉆井液技術(shù)

吳義成，趙利，余加水

李競，劉學斌，陳欣，胡恒柱 （中國石油西部鉆探工程有限公司，新疆烏魯木齊830000）

MBHW610井位于準噶爾盆地中央凹陷莫北凸起莫116井區(qū)，自上而下鉆遇地層為：白堊系吐谷魯群，侏羅系頭屯河組、西山窯組、三工河組、八道灣組，三疊系白堿灘組。二開鉆至井深4090m中完 （井斜），三開鉆至4901m完鉆，三開斜井段長811m。

莫116井區(qū)侏羅系三工河組油藏是新疆油田公司發(fā)現(xiàn)的整裝優(yōu)質(zhì)稀油油藏，預計可新建產(chǎn)能近百萬噸。2011年，為最大限度地有效開發(fā)侏羅系三工河組油藏，新疆油田公司在該井區(qū)部署水平井井型，設計斜深達4900m，垂深4300m，水平段長500m。2012年完井的 MBHW602井施工工期157．1d，MBHW614井施工工期123．6d（其中處理事故消耗工期256h）；2013年與MBHW610井同時施工的MBHW608井、MBHW609井在二開段出現(xiàn)大段劃眼，并在三開段均發(fā)生了不同程度卡鉆事故。

MBHW610井鉆井液技術(shù)服務現(xiàn)場施工在總結(jié)莫116井區(qū)簡化井身結(jié)構(gòu)配套鉆井液技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過增強鉆井液抑制性、封堵防塌性，優(yōu)化固－液復配潤滑技術(shù)，保持優(yōu)異懸浮攜帶特性，確保了MBHW610井鉆井施工順利。

1 鉆井液技術(shù)難點

1）莫116井區(qū)中上部地層吐谷魯群組500～1500m泥巖易縮徑，鉆井施工中第1次短提時掛卡嚴重。1530～1700m棕紅色膏質(zhì)泥巖蠕變縮徑嚴重，易發(fā)生蹩泵卡鉆、堵水眼、泥包鉆頭，井壁穩(wěn)定周期短。3000～3600m塑性泥巖易縮徑，提下鉆中阻卡后易發(fā)生蹩泵卡鉆。

2）西山窯組3965～4010m井段含脆性泥巖易剝落垮塌；4020～4070m含2～3套間斷煤層易垮塌、掉塊，易造成垮塌卡鉆事故。三工河組泥巖吸水性和黏性極強，易縮徑、阻卡。

3）斜井段、水平段底層細砂巖、粉砂巖易形成虛厚泥餅，易形成巖屑床，易發(fā)生壓差卡鉆，提下鉆易發(fā)生阻卡。

4）二開裸眼段長3500～3900m，要求鉆井液性能良好穩(wěn)定。三開裸眼段長500～800m，以砂巖、泥質(zhì)砂巖為主，易形成虛厚泥餅，鉆井液含砂量高，摩阻因數(shù)增加，易卡鉆。

5）目的層三工河組存在異常高壓含水、氣層，易發(fā)生溢流、卡鉆事故。

2 現(xiàn)場鉆井液及其維護處理要點

2．1 一開井段鉆井液維護及處理

首先表層采用土般土－CMC鉆井液體系，套管下入井深500m；然后以細水長流方式加入水化好土般土漿、CMC－MV膠液；必要時加入銨鹽調(diào)整流變性；最后鉆完進尺前把密度提到1．20g／cm3。完鉆后充分洗井，保證井底清潔。提鉆前泵入20m3稠漿墊底，確保下表層套管順利。

2．2 二開井段鉆井液維護及處理

2．2．1 二開井段鉆井液體系

1）二開采用鉀鈣基有機鹽鉆井液體系 4%膨潤土漿 （新疆夏子街三級土）＋0．2%Na2CO3＋1．0%降失水劑SP－8 （REDU1）＋7%KCl＋0．3%NaOH＋1．0%包被劑PMHA－2 （IND10）＋0．7%復配銨鹽＋3%～5%防塌潤滑劑GRL－1／PHT＋0．4%MV－CMC＋2%～3%磺化酚醛樹脂SMP－1＋2%～3%磺化褐煤樹脂SPNH＋2%～3%天然瀝青＋0．2%CaO＋10%～15%有機鹽＋2%～3%潤滑劑＋0．3%快速鉆井劑KSZJ－1＋重晶石粉 （配方中的百分數(shù)為質(zhì)量分數(shù)，下同）。

二開鉆井液性能指標控制范圍如表1所示。

表1 二開鉆井液性能指標控制范圍

2）二開轉(zhuǎn)化 將質(zhì)量分數(shù)8%預水化土般土漿50m3用水稀釋至100m3，加入質(zhì)量分數(shù)2%SPNH、3%SMP－1、1%SP－8 （REDU1）及1．0%PMHA－2 （IND10），充分循環(huán)均勻后加入質(zhì)量分數(shù)10%KCI、15%有機鹽，密度調(diào)整至1．20g／cm3，調(diào)整各項性能達到設計要求后開鉆。維護配方：清水＋1．0%降失水劑SP－8＋1．0%包被劑PMHA－2＋7%KCl＋15%有機鹽＋2%磺化酚醛樹脂SMP－1＋0．3%NaOH。

2．2．2 二開井段鉆井液維護要點

2）工程配套措施 每鉆進200m或24h內(nèi)短提一次，PDC鉆頭長提時間不超過72h，提出紅色膏質(zhì)泥巖段以上100～200m。每次下鉆在紅色膏質(zhì)泥巖段以上100～200m，紅色膏質(zhì)泥巖段以下300～400m洗井，2000m以后每500m洗井一次，洗井堆積泥餅，在紅色膏質(zhì)泥巖段內(nèi)嚴禁洗井，打完進尺通井，進入造斜點前洗井一周，再下鉆至井底。提鉆前要確保充分洗井時間，提至紅色膏質(zhì)泥巖段以下300～400m要求洗井一周以上，返出無巖屑、虛泥餅后再繼續(xù)提鉆。紅色膏質(zhì)泥巖段以上100m到紅色膏質(zhì)泥巖段以下300m采用低速提鉆，遇卡接方鉆桿洗井或采用倒劃眼；下鉆遇阻反復修井壁，直至暢通無阻再進行下步施工。

表2 二開井段鉆井液密度控制范圍

2．3 三開井段鉆井液維護及處理

2．3．1 三開鉆井液體系

1）三開采用鉀鈣基混油鉆井液體系 4%土般土＋0．2%Na2CO3＋1．0%降失水劑SP－8 （REDU1）＋7%KCl＋0．3%NaOH＋1．0%包被劑PMHA－2 （IND10）＋0．7%復配銨鹽＋3%～5%防塌潤滑劑GRL－1 （PHT）＋0．4%MV－CMC＋2%～3%磺化酚醛樹脂SMP－2＋2%～3%磺化褐煤樹脂SPNH＋2%～3%天然瀝青KH－n＋2%～3%超細碳酸鈣QCX－1＋0．2%CaO＋0．3%～0．5%黃原膠XC＋3%液體潤滑劑＋2%～3%固體潤滑劑＋5%～10%原油＋0．3%～0．5%表面活性劑SP80＋重晶石粉。

2）三開轉(zhuǎn)化 在地面配制基漿200m3，基漿配方：2%土般土＋0．2%Na2CO3＋0．3%NaOH＋0．4%MV－CMC＋3%磺化酚醛樹脂SMP－2＋2%磺化褐煤樹脂SPNH＋3%超細碳酸鈣QCX－1＋1．0%降失水劑SP－8（REDU1）＋1．0%包被劑PMHA－2 （IND10）＋0．7%復配銨鹽。分段洗井至套管鞋處，基漿與二開漿混合均勻，利用井筒內(nèi)鉆井液的溫度加快鉆井液處理劑的溶解。充分循環(huán)均勻后加入7%KCl＋3%防塌潤滑劑GRL－1（PHT）＋2%天然瀝青KH－n＋3%液體潤滑劑＋2%固體潤滑劑，密度調(diào)整至1．22g／cm3，調(diào)整各項性能達到設計要求后開鉆。維護配方：清水＋0．3%NaOH＋1．0%降失水劑SP－8 （REDU1）＋1．0%包被劑PMHA－2（IND10）＋7%KCl＋2%磺化酚醛樹脂SMP－2。

2．3．2 三開井段鉆井液維護要點

1）鉆井液施工措施 三開井段以加強鉆井液的懸浮攜帶性能、封堵性能為重點，斜井段及水平段突出強化鉆井液的潤滑性。①鉆進等質(zhì)量濃度補充SPNH、SMP－2、QCX－1、GRL－1等材料，改善泥餅質(zhì)量，提高鉆井液的封堵和防塌能力。同時兼顧鉆井液的抑制性，保持K＋質(zhì)量濃度不低于25000mg／L，包被劑質(zhì)量分數(shù)在1%～1．5%。②鉆進中補充黃原膠XC和羧甲基纖維素CMC，調(diào)整鉆井液黏切，使其漏斗黏度不低于50s，初切力3～5Pa，終切力4～8Pa，流性指數(shù)n值0．5～0．6，動塑比不低于0．5，以保證鉆屑的懸浮和攜帶；同時定期配合雷特超細纖維清潔劑清掃井眼。③采用固液配合 （3%RH－102＋2%石墨粉＋1%玻璃小球）降低鉆井液摩阻，同時混入質(zhì)量分數(shù)5%～8%原油提高潤滑性，控制泥餅摩阻因數(shù)不大于0．08，減少鉆具與井壁摩擦力，降低鉆具阻卡風險。④使用固控設備降低鉆井液中劣質(zhì)固相，含砂量不大于0．5%。⑤根據(jù)井下實際情況，控制好密度，在保證井壁穩(wěn)定的前提下，密度控制在下限范圍，油氣層巖性為粉細砂巖，孔隙發(fā)育好，壓力因數(shù)僅0．95，實鉆鉆井液密度1．22～1．30g／cm3，井底壓差較大，易導致壓差卡鉆。

2）工程配套措施 定向段鉆進堅持 “打一退二”的鉆井方式，每30min上提鉆具一次；堅持每鉆進60～80m或24h內(nèi)短程提下鉆一次，及時破壞巖屑床且修復井壁。如有壓差卡鉆征兆，則減少滑動鉆進時間，及時調(diào)整為復合鉆進。提下鉆過程中遇阻卡，嚴禁硬拔硬壓，必要時接方鉆桿循環(huán)，采取劃眼等措施。在斜井段下入定向鉆具組合遇阻嚴重，先用常規(guī)鉆具通井修復井壁，并用稠漿清掃井眼，確保井眼干凈暢通，再下入定向鉆具。及時跟進井眼軌跡，掌握工具的造斜率，防止 “狗腿”度過大，造成軌跡大幅度波動，確保井眼軌跡圓滑。

3 應用效果

MBHW610井二開采用鉀鈣基有機鹽鉆井液體系，較好的抑制膏質(zhì)泥巖、塑性泥巖水化縮徑，且對下部地層脆性泥巖、煤層的掉塊、垮塌起到較好的封堵作用，解決了莫116井區(qū)前期完成井中出現(xiàn)的復雜頻繁、起下鉆阻卡嚴重的鉆井難題。三開采用鉀鈣基混油鉆井液體系，較好地解決了造斜段、水平段阻卡及井眼凈化問題。MBHW610井的順利完井，為莫116井區(qū)后續(xù)水平井安全、快速、高效鉆井提供了有力的技術(shù)保障。

4 結(jié)論和認識

1）鉀鈣基有機鹽鉆井液體系中采用大分子抗鹽包被劑PMHA－2、抑制劑KCl、有機鹽OS－100及抗鹽降濾失劑等，配合工程配套措施，解決了MBHW610井鉆井施工中存在的起下鉆嚴重阻卡等難題。三開段采用固－液復配潤滑技術(shù)，混入5%～8%原油，較好地解決了斜井、水平段潤滑防卡問題。

2）鉀鈣基有機鹽鉆井液體系封堵能力較強。針對莫116井區(qū)下部硬脆性泥巖剝落掉塊、煤層垮塌采用磺化類、瀝青類抗高溫防塌降濾失劑起到較好井壁穩(wěn)定效果，同時能夠有效協(xié)調(diào)水基鉆井液體系抑制和封堵作用之間的客觀矛盾。

3）三開井段使用XC提高體系動塑比，有效提升鉆井液懸浮攜帶能力；同時配合雷特超細纖維清潔劑清掃井眼，有效解決了造斜段及水平段井眼凈化問題。

［1］鄢捷年 ．鉆井液工藝學 ［M］．東營：石油大學出版社，2001．

［2］高德利 ．復雜地質(zhì)條件下深井超深井鉆井技術(shù) ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2004．

［3］廖天彬，蒲曉林，羅興樹，等 ．超高密度聚磺近飽和甲酸鹽鉆井液室內(nèi)研究 ［J］．鉆井液與完井液，2010，27（4）：26～28．