順北區(qū)塊輝綠巖侵入體鉆井液技術(shù)探討

成增壽　汪泂

摘 要：在順北區(qū)塊普遍鉆遇輝綠巖，鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)蹩、卡等復(fù)雜。輝綠巖的井壁穩(wěn)定問題給鉆井帶來極大挑戰(zhàn)。本文將從鉆井液的角度結(jié)合工程措施形成了輝綠巖侵入體安全鉆進(jìn)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：順北；輝綠巖；垮塌；鉆井液技術(shù)

1 輝綠巖的巖性特征

①輝綠巖巖體主要以斜長石為主，含有石英、輝石和粘土，粘土含量低；微裂縫縫寬在1-2微米；

②輝綠巖水化膨脹能力弱，且具有較高的熱滾動回收率70-80%；

③輝綠巖基巖抗壓強度高，抗壓強度在349-392.8MPa，彈性模量較高（29-38GPa），應(yīng)力高；

④微裂縫弱面效應(yīng)：輝綠巖坍塌壓力當(dāng)量密度最高1.72g/cm3；

⑤輝綠巖富有磁性，比重高（3.02-3.08 g/cm3）；

⑥微裂縫弱面效應(yīng)（影響幅度21%）>鉆井液的滲流效應(yīng)（影響幅度11%）>粘土水化效應(yīng)（影響幅度2%）。

2 輝綠巖的垮塌機理

①輝綠巖巖體發(fā)育有細(xì)觀裂縫、微裂縫，普遍為張開型無填充裂縫。微裂縫主要縫補在輝綠巖基巖塊內(nèi)，對輝綠巖整體力學(xué)性質(zhì)影響弱；細(xì)觀裂縫裂縫間無填充物，細(xì)觀裂縫的弱面效應(yīng)是輝綠巖巖體井壁垮塌失穩(wěn)的主要誘發(fā)原因之一；

②輝綠巖巖體微裂縫較為發(fā)育，且裂縫滲流能力較高，在井底正壓差的環(huán)境下井筒鉆井液優(yōu)先從裂縫通道向地層滲流，導(dǎo)致輝綠巖地層井壁巖石空隙壓力增加，弱化鉆井液對井壁的有效支撐作用；

③輝綠巖的粘土含量少，鉆井液的水化效應(yīng)對輝綠巖力學(xué)強度具有較小的影響。

3 輝綠巖處理難點

①輝綠巖強度高，可鉆性性差，機械鉆時高，易磨損鉆頭；

②輝綠巖易產(chǎn)生大的掉塊，鉆進(jìn)時出現(xiàn)扭矩異常、憋泵、上提鉆具有掛卡現(xiàn)象、且劃眼扭矩波動大；

③輝綠巖比重高，鉆井液攜帶困難；

④輝綠巖微裂縫，縫寬在1-2微米，存在井漏風(fēng)險。

4 輝綠巖鉆進(jìn)鉆井液現(xiàn)場處理分析

4.1 輝綠巖鉆進(jìn)采用鉆井液體系

順北7井在輝綠巖鉆進(jìn)時采用鉀氨基聚磺體系。該體系K+、聚氨增強鉆井液的抑制性；磺化材料提高體系的抗溫性；高軟化點乳化瀝青配合抗高溫鑲嵌成膜防塌劑增強鉆井液的防塌性。

4.2 輝綠巖鉆進(jìn)時泥漿性能

在鉆遇第一套輝綠巖時（6629-6631m），鉆井液性能：密度：1.35g/cm3；粘度：50s；塑粘：20MPa.s；動切6.5Pa；初終切：2/6Pa；坂含：30g/L；CL-：31000mg/L；Ca2+：400mg/L；K+：15000mg/L；API：3.8mL；HTHP：9.6mL；pH：9.5；Vs：12%；Cs：0.1%；K：0.5mm；Kf：0.0524。

在鉆遇第二套和第三套輝綠巖時（7507-7521m、7525-7530m），鉆井液性能：1.44g/cm3；粘度：53s；塑粘：23MPa.s；動切7Pa；初終切：3/8Pa；坂含：30g/L；CL-：38000mg/L；Ca2+：400mg/L；K+：18000mg/L；API：3.6mL；HTHP：9.2mL；pH：9.5；Vs：13%；Cs：0.1%；K：0.5mm；Kf：0.0524。

4.3 輝綠巖鉆進(jìn)現(xiàn)場處理

①簡化鉆具組合。在鉆遇第一套輝綠巖時（6629-6631m），鉆具組合：鉆頭φ215.9mm，常規(guī)鉆具組合并帶有φ212mm扶正器；在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)扭矩異常、憋泵、上提鉆具有掛卡現(xiàn)象、且劃眼扭矩波動大。在鉆遇第二套和第三套輝綠巖時（7507-7521m、7525-7530m），鉆時變慢且扭矩異常，后錄井撈砂確認(rèn)鉆遇侵入體輝綠巖，預(yù)估該段輝綠巖厚度在20-30m后為了確保井下安全決定起鉆簡化鉆具組合，甩掉扶正器（φ214mm）及螺桿。

②調(diào)整和優(yōu)化鉆井液的各項性能。根據(jù)井下情況提高泥漿密度，穩(wěn)定井壁；適當(dāng)提高鉆井液的粘度和切力，增強鉆井液的攜砂能力；降低失水，高溫高壓失水控制在10mL以內(nèi)。

③加大補充防塌劑材料，采用HFT，RHJ-3，SMNA-1復(fù)配，瀝青類加量不少于3%。

④采用重稠漿洗井技術(shù)。配制密度在1.70-1.75 g/cm3、粘度在300秒以上的重稠漿（由于井溫較高配制重稠漿的材料盡量用物理提粘的方式，土粉漿及纖維材料提粘）清掃井筒，盡可能的攜帶出輝綠巖地層產(chǎn)生的掉塊，保證井眼清潔。

⑤工程上采用鉆1m，上提2m通順，再劃眼至井底鉆進(jìn)，特別是在鉆頭通過輝綠巖井段時，扭矩波動明顯變大，這時工程上采用控制參數(shù)，反復(fù)破碎掉塊，保證井內(nèi)掉塊能及時被攜帶出來，確保井下安全。

⑥增強鉆井液的抗溫性。因井深較深（超過7500m，井底溫度高于150°），監(jiān)測好鉆井液性能，對入井的鉆井液材料要通過做小型試驗來確定其抗溫性能等，預(yù)防因高溫高壓而致使鉆井液材料失效而致使鉆井液性能變化而造成其它井下安全風(fēng)險。

5 認(rèn)識與建議

輝綠巖易產(chǎn)生掉塊，鉆進(jìn)和劃眼過程中扭矩波動大；比重高，泥漿攜帶困難；存在垮塌和井漏風(fēng)險。在輝綠巖鉆進(jìn)時應(yīng)注意以下事項：

①鉆遇輝綠巖時，應(yīng)簡化鉆具組合，減小井下風(fēng)險；

②調(diào)整和優(yōu)化泥漿性能；

③工程上應(yīng)采取每鉆1m，上提2m，再劃眼至井底（劃眼時注意扭矩波動），到底后慢慢接觸井底，鉆頭反復(fù)磨碎輝綠巖井段產(chǎn)生的掉塊；

④采用重稠漿重復(fù)洗井技術(shù)，保證井眼清潔；

⑤長起前，配置優(yōu)質(zhì)抗溫防塌的封閉漿，以保證輝綠巖井段的穩(wěn)定。