葡79區(qū)塊五段制大位移井鉆井液技術(shù)

蓋大眾

（大慶鉆探鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413）

目前，國內(nèi)大位移井的相關(guān)技術(shù)正日益成熟，但與國外相比，在工藝、設(shè)備、鉆井液技術(shù)等方面，仍存在一定差距，尤其是水基鉆井液技術(shù)方面，缺乏高效的潤滑劑、井壁穩(wěn)定劑等材料，導(dǎo)致很多井仍采用油基鉆井液施工[1]。葡79區(qū)塊五段制大位移定向井位于庫里泡附近，是大慶油田歷史上規(guī)模最大的平臺開發(fā)定向井，隸屬于采油七廠，共施工6組大平臺，每組平臺11口井，共66口井，開發(fā)目的層為高臺子兼探葡萄花油層。受地質(zhì)和地面條件影響，井深一般在2900～3100m，水平位移大于2000m，水垂比為1.5～2.0。在本區(qū)塊前期施工過程中，使用的是陽離子聚合物鉆井液體系，該體系在淺層水平井開發(fā)過程中應(yīng)用效果良好，但由于抑制性和潤滑性處理劑品種單一，在大位移水平井施工過程中，暴露出諸多問題，曾多口井發(fā)生鉆頭泥包、定向施工扭矩摩阻大、卡鉆、井漏等復(fù)雜事故。例如：葡79-3井發(fā)生多次起下鉆阻卡，套銑卡鉆處理耗時7d，葡79-4井被迫將五段制改為三段制，葡79-5井漏失量達200m3。采用陽離子聚合物鉆井液體系已無法滿足現(xiàn)場施工需求，通過改用氯化鉀/硅酸鈉聚合物鉆井液體系和配套工藝技術(shù)，在后續(xù)施工過程中，無井下復(fù)雜事故發(fā)生。

1 地質(zhì)及工程難點

1.1 地質(zhì)難點

該區(qū)塊鉆遇層位為四方臺、明水組、嫩江組、姚家組和青山口組，嫩五至嫩三段為灰綠色及紫紅色泥巖，蒙脫石含量為50%，地層巖性軟、造漿性強，地層易發(fā)生縮徑，嫩二段為黑褐色油頁巖及灰黑色泥巖，夾黑褐色油頁巖薄層，易發(fā)生井壁失穩(wěn)，姚家組上部為灰黑、黑灰色泥巖，下部為紫紅、灰綠色泥巖、灰色泥質(zhì)粉砂巖，該層位長期注水開發(fā)，受葡萄花油層注水井影響，地層孔隙壓力較高，孔隙壓力范圍1.50～1.60，地層孔隙連通性好，易發(fā)生井漏，青山口組以黑色泥巖、灰色泥巖為主，粉砂質(zhì)泥巖與細粒砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖呈不等厚互層，極易發(fā)生井壁失穩(wěn)剝落掉塊。

1.2 工程難點

2 鉆井液配方及室內(nèi)評價

2.1 鉆井液配方

根據(jù)庫里泡區(qū)塊地層巖性及高孔高滲的特點，針對大位移定向井如何降低摩阻扭矩、保持井眼清潔、維持井壁穩(wěn)定和隨鉆防漏堵漏這四大關(guān)鍵問題[3]，通過室內(nèi)實驗，優(yōu)選評價出氯化鉀/硅酸鈉聚合物鉆井液體系，體系配方：4%～7%坂土漿+0.03%～0.05%KOH+2.0%～4.0%降濾失劑FRJ-2+1.5%～3.0%磺化瀝青FT-1+5.0%～7.0%氯化鉀+2.0%～5.0%硅酸鈉+0.3%～0.5%胺基抑制劑+2.0%～3.0%聚合鋁封堵劑ASP+0.3%～0.6%包被劑KPAM+0.03%～0.05%黃原膠XC+4.0%～7.0%環(huán)保合成脂+3.0%～5.0%極壓潤滑劑。

2.2 室內(nèi)評價

2.2.1 鉆井液體系抑制性評價

基漿配方：5%膨潤土+0.3%純堿+0.03%KOH，分別配制陽離子聚合物、氯化鉀聚合物、有機硅和氯化鉀/硅酸鈉聚合物4種鉆井液體系對比測試，4種體系均按現(xiàn)有標準配方配制。取庫里泡區(qū)塊嫩五段巖塊，考察其滾動回收率及膨脹量實驗，見表1，從而判斷其抑制性變化，實驗條件為120℃×老化16 h。

從滾動回收率和膨脹量測試實驗中表明，鉆井液體系抑制性強弱順序為：4#＞2#＞3#＞1#，氯化鉀/硅酸鈉聚合物鉆井液體系抑制性最好，因氯化鉀能與硅酸鈉產(chǎn)生協(xié)同作用，提了高體系的抑制能力。

2.2.2 封堵性評價

實驗采用FA-BX便攜式無滲透濾失儀，實驗條件為0.7MPa、7.5min，取5%膨潤土+0.3%純堿，水化16h后作為基漿，每次樣品基漿量350mL，砂床體積200mL，加入3%堵漏材料，分別通過40/70目砂床、20/40目砂床、10/20目砂床進行封堵測試，結(jié)果見表2。

表1 滾動回收率及膨脹量實驗

表2 砂床鉆井液封堵實驗

根據(jù)砂床漏失實驗，Ⅰ型封堵劑和Ⅱ型封堵劑封堵效果不夠理想，該體系選用的聚合鋁封堵劑ASP在通過砂床表現(xiàn)最好，能夠快速填充孔隙通道，形成承壓屏障減少漏失，封堵能力較好。

對于因物業(yè)服務(wù)企業(yè)擅自提高收費標準或者巧立名目亂收費而導(dǎo)致業(yè)主拖欠物業(yè)服務(wù)費的情形，筆者認為物業(yè)服務(wù)企業(yè)擅自提高收費標準或者亂收費的行為違反了法律規(guī)定，超出收費標準的部分應(yīng)當確定為無效，業(yè)主應(yīng)當按照當?shù)卣飪r部門規(guī)定的收費標準繳納物業(yè)服務(wù)費，對于多余的部分可以不繳納，同時政府價格監(jiān)督管理部門應(yīng)當對物業(yè)服務(wù)企業(yè)的違法收費行為給予行政處罰。

2.2.3 潤滑性和流變性評價

室內(nèi)按配方配制氯化鉀/硅酸鈉聚合物鉆井液體系，分別逐步提高鉆井液密度，加入不同比例的環(huán)保合成脂和極壓潤滑劑，測試鉆井液性能，結(jié)果見表3。

可見，隨著密度提高，潤滑材料加量增大，流變性和潤滑性能穩(wěn)定變化，均在合理可控范圍內(nèi)，滿足現(xiàn)場施工要求。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 配漿

氯化鉀/硅酸鈉聚合物鉆井液體系現(xiàn)場主配方為：4%膨潤土+0.3%Na2CO3+0.05%KOH+2.0%降濾失劑FRJ-2+2.0%磺化瀝青FT-1+5.0%氯化鉀+3.0%硅酸鈉+0.3%%胺基抑制劑+2.0%聚合鋁封堵劑ASP+0.3%包被劑KPAM。采取地面循環(huán)方式對鉆井液充分剪切，各項性能符合開鉆要求。

3.2 現(xiàn)場維護

維護處理整體思路：通過硅酸鹽、無機鹽和胺基抑制劑的協(xié)同作用，與地層礦物反應(yīng)生成沉淀封堵微小裂縫，改善和提高泥頁巖的半透膜效率，抑制水化膨脹分散[4]，解決四方臺、明水組、嫩五段、嫩四段泥巖分散造漿和粘附井壁的問題以及青山口組井壁穩(wěn)定問題；使用極壓潤滑劑和環(huán)保合成脂，提高鉆井液高密度條件下的潤滑性，解決扭矩、摩阻大以及潤滑防卡的問題；使用防漏堵漏封堵材料，解決在高孔高滲條件下，葡萄花油層的井漏和油氣水侵問題。

3.2.1 直井段

直井段主要層位是嫩五段，巖屑上返過程易泥包鉆頭鉆具、糊篩布。鉆井液以強抑制、低失水和低粘切為維護處理原則。密度不低于1.12g/cm3，粘度45～50s，以膠液形式補加包被劑和降失水劑，濾失量低于3mL，防止泥餅虛厚。調(diào)節(jié)流型，提高水動力。

3.2.2 增斜段

表3 不同加量性能變化情況

增斜段層位從嫩五段至姚四段，上部軟泥巖造漿性強，易縮徑，下部油頁巖易剝落失穩(wěn)。鉆井液以改善泥餅質(zhì)量、密度平衡、強潤滑、強抑制為維護處理原則。井斜0°～45°時逐次加入總含量3%的極壓潤滑劑和4%的環(huán)保合成脂，每鉆進100m補充0.1t的KPAM，進入嫩二段前提高密度至1.20g/cm3，60°以后，利用黃原膠調(diào)整流型，提高切力。

3.2.3 第一穩(wěn)斜段

第一穩(wěn)斜段主要位于姚家組，井斜75°，段長1500m左右，易托壓，受葡萄花油層長期注水影響，地層孔隙壓力系數(shù)1.50～1.60，且孔隙連通性好，易漏易侵。鉆井液以加強封堵防塌、降摩阻、降失水為維護處理原則。進入該層位前100m將密度提高至1.70g/cm3，并分別加入1%的ASP、非滲透封堵劑及隨鉆堵漏劑（非滲透封堵劑為細纖維類，隨鉆堵漏劑為粉末類，是2種大慶地區(qū)應(yīng)用范圍較廣的惰性隨鉆封堵材料），提高井壁承壓能力，及時補充抑制劑，控制泥巖分散造漿，保持巖屑成型度，每鉆進100m補充潤滑材料1t，加強四級固控使用率，防止巖屑重復(fù)研磨，影響流變性。

3.2.4 降斜段

降斜段施工層位仍是姚家組葡萄花油層，井斜逐漸降至30°，井眼軌跡支點增多，鉆具與井壁接觸面積增大，易托壓、卡鉆。鉆井液以加強潤滑、清除有害固相、調(diào)整流變性為維護處理原則。每鉆進100m補充潤滑材料2t，離心機常開，最大程度清除有害固相，減小摩阻，密度控制在1.70～1.75g/cm3，用FRJ-2和ASP的稀膠液調(diào)整流型，控制塑粘和切力，防止激動壓力過大，井壁失穩(wěn)。

3.2.5 第二穩(wěn)斜段

第二穩(wěn)斜段施工層位主要是青二、三段，黑色泥巖及砂泥巖互層導(dǎo)致井壁穩(wěn)定性差，易出現(xiàn)剝落掉塊。鉆井液以封堵防塌，兼具潤滑降摩阻為處理原則。用總含量6%的FT-1和ASP膠液進行日常維護，每鉆進100m補充潤滑材料2t，嚴格控制密度在1.74～1.75g/cm3，粘度65～70s，加強泥餅質(zhì)量，失水低于2mL，保證其良好的護壁作用。

3.3 施工效果

以葡79-12井為例，井深3080m，對比陽離子聚合物鉆井液施工井情況如表4所示。

鉆井周期平均縮短15d，平均機械鉆速達到8.9m/h，且鉆井液性能穩(wěn)定，見表5，全井起下鉆順暢，下套管一次到底，固井質(zhì)量合格。

表4 施工對比情況

4 結(jié)論

（1）針對葡79區(qū)塊的工程地質(zhì)難點，優(yōu)選評價出氯化鉀/硅酸鈉聚合物鉆井液體系，體系配方為：4%～7%坂土漿+0.03%～0.05%KOH+2.0%～4.0%降濾失劑FRJ-2+1.5%～3.0%磺化瀝青FT-1+5.0%～7.0%氯化鉀+2.0%～5.0%硅酸鈉+0.3%～0.5%胺基抑制劑+2.0%～3.0%聚合鋁封堵劑ASP+0.3%～0.6%包被劑KPAM+0.03%～0.05%黃原膠XC+4.0%～7.0%環(huán)保合成脂+3.0%～5.0%極壓潤滑劑，室內(nèi)評價效果較好。

（2）該體系主要從攜巖性、抑制性、潤滑性和封堵防塌性4個方面，解決了大位移定向井施工的關(guān)鍵問題。在鉆遇不同層位時，通過有針對性的維護處理、性能調(diào)節(jié)，克服了五段制軌跡摩阻大返砂難、長泥巖段水敏性強、高密度薄弱層易漏以及青山口泥巖易塌等不利因素，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好。

表5 葡79-12井鉆井液性能

（3）目前，該體系在葡79區(qū)塊已成功應(yīng)用10余口井，全井性能變化穩(wěn)定，施工過程順利，未發(fā)生卡鉆、井塌等復(fù)雜事故，施工周期大幅縮短，保證了大慶庫里泡特殊地質(zhì)構(gòu)造下的油藏能夠順利開發(fā)。

[1]黃煥閣,崔應(yīng)中,王薦,向興金.大位移高性能水基鉆井液技術(shù)研究[J].內(nèi)蒙古石油化工,2014（17）:113-114.

[2]張志財,趙懷珍,慈國良,李軍,季一冰.樁129-1HF大位移井鉆井液技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2014,42（6）:34-39.

[3]謝彬強,邱正松,黃維安,沈忠厚.大位移井鉆井液關(guān)鍵技術(shù)問題[J].鉆井液與完井液,2012,29（2）:76-82.

[4]丁彤偉,鄢捷年.硅酸鹽鉆井液的抑制性及其影響因素的研究[J].石油鉆探技術(shù),2005，33（6）.