董11 井鉆井液技術(shù)

趙成龍，張海青，邱春陽，陳二丁，孫 強(qiáng)

（中石化勝利石油工程有限公司鉆井液技術(shù)服務(wù)中心，山東 東營 257000）

引言

董11 井為預(yù)探井，設(shè)計(jì)井深5780.00m，鉆探目的是了解董11 井區(qū)侏羅系齊古組、頭屯河組以及三工河組的含油氣情況。該區(qū)塊地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工中保持井壁穩(wěn)定難度大，鉆井液施工具有一定挑戰(zhàn)性。通過使用強(qiáng)封堵有機(jī)胺鉆井液體系，配合現(xiàn)場鉆井液施工技術(shù)及其施工工藝，確保了鉆井施工的順利進(jìn)行。

1 工程概況

董11 井一開Φ444.5 mm 鉆頭鉆至1 501 m，Φ339.7 mm 套管下深1 500.43 m。二開Φ311.2 mm鉆頭鉆深4 677 m，Φ244.5 mm 套管下深4 676.42 m。三開Φ215.9 mm 鉆頭鉆至5 139 m 完鉆，Φ139.7 mm尾管下至井深5 192.30 m 完井。

2 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

1）吐谷魯群紅色及棕紅色泥巖和砂質(zhì)泥巖吸水后變軟，強(qiáng)度降低，導(dǎo)致其上覆蓋的泥巖和粉砂巖因其支撐強(qiáng)度降低而坍塌。

2）二開裸眼段長達(dá)3 000 m，長裸眼井段鉆穿多個層位，地層壓力系數(shù)差異大，容易導(dǎo)致壓差卡鉆等事故；

3）頭屯河組地層硬而脆，施工中易發(fā)生硬脆性失穩(wěn)；由于掉塊堅(jiān)硬，不易破碎，易導(dǎo)致卡鉆事故。并且侏羅系發(fā)育高壓，易造成井眼應(yīng)力性坍塌。

4）西山窯組煤巖發(fā)育，煤巖具有較低的物理強(qiáng)度，在鉆具等外力碰撞下易塌。煤巖塌落后，上面覆蓋的巖石失去支撐后脫落，坍塌加劇。

3 鉆井液技術(shù)

3.1 鉆井液體系配方

采用強(qiáng)封堵有機(jī)胺鉆井液體系，基本配方：3.0%～4.0%膨潤土+0.2%～0.3%聚丙烯酰胺PAM+1.0%～3.0%鋁絡(luò)合物抑制劑+1.0%～2.0%苯磺酸鹽抗高溫降濾失劑DSP-2+0.1%～0.5%有機(jī)胺抑制劑+1.0%～2.0% 抗溫抗鹽鈣降濾失劑JZA-1+2.0%～3.0%羧甲基磺化酚醛樹脂+1.0%～2.0%無水聚合醇+3.0%～4.0%井壁穩(wěn)定劑+4.0%～5.0%超細(xì)碳酸鈣+1.0%～2.0%白油潤滑劑。

3.2 二開鉆井液施工工藝

1）密度控制。開鉆后，以自然密度鉆進(jìn)，3 000 m后，逐漸提高鉆井液密度，密度控制在設(shè)計(jì)下限，利于提高鉆井速度；吐谷魯群底部，將鉆井液密度逐漸提高至上限，穩(wěn)定井壁。

2）流變性控制。開鉆后，漏斗黏度控制在40 s左右，保持鉆井液體系處于低黏低切狀態(tài)，以提高機(jī)械鉆速。4 000 m 后，逐漸提高漏斗黏度，保證鉆井液體系攜帶巖屑的能力。

3）濾失量控制。開鉆后，逐漸加入聚合物降濾失劑和磺化褐煤樹脂，至3 500 m，鉆井液中壓濾失量由10 mL 逐漸控制到5 mL。然后加入羧甲基磺化酚醛樹脂，增強(qiáng)鉆井液體系的抗溫性能，保證鉆井液高溫高壓濾失量控制在12 mL 左右，減緩鉆井液濾液向地層的侵入。

4）抑制性控制。上部地層保持聚合物PAM 質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.5%，保證聚合物能包被并絮凝鉆屑；有機(jī)胺抑制劑含量控制在1.0%，保證鉆井液體系的抑制性，防止發(fā)生泥包鉆頭事故；進(jìn)入3 500 m 后，PAM含量控制在0.3%，有機(jī)胺抑制劑含量控制在0.5%，抑制泥頁巖水化膨脹，防止井塌。

5）進(jìn)入吐谷魯群，一次性加入0.5%鋁絡(luò)合物抑制劑、1.5%無水聚合醇和2.0%超細(xì)碳酸鈣，使鉆井液體系在井壁上形成良好泥餅，增加鉆井液體系的防塌能力，保持井壁穩(wěn)定。

6）3 500 m 后，向整個循環(huán)體系中加入白油潤滑劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，增加鉆井液體系的潤滑性能。4 200 m 后，繼續(xù)向鉆井液體系中加入0.5%白油潤滑劑，提高鉆井液的潤滑性，防止起下鉆阻卡而引發(fā)復(fù)雜事故。

7）控制設(shè)備使用。振動篩、除砂器和除泥器使用率保證100%，3 000 m 前，離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到100%，凈化鉆井液。3 000 m 后，適當(dāng)開啟離心機(jī)，即當(dāng)鉆井液中低密度固相含量高時，運(yùn)轉(zhuǎn)離心機(jī)，去除低密度黏土，然后按照循環(huán)周加入高密度漿液，保持流變性穩(wěn)定。

8）排量控制。工程上，保證排量在60 L/s，沖刷井壁，適當(dāng)擴(kuò)大井眼，并提高機(jī)械鉆速；3 000 m 后，逐漸降低排量至50 L/s，適當(dāng)沖刷井壁，保證井眼凈化效率。

9）工程措施。堅(jiān)決控制起下鉆速度，防止鉆具碰撞井壁而引起井壁失穩(wěn)；執(zhí)行短起下鉆制度，每鉆進(jìn)300 m～400 m 進(jìn)行一次短起下鉆，將黏附在井壁上的虛厚泥餅刮除。下鉆到底后，充分循環(huán)鉆井液，提高鉆井液環(huán)空上返速度，提高井眼的凈化效果。

10）中完作業(yè)。中完后，進(jìn)行短起下鉆，鉆頭起止2 500 m 以上，下鉆到底后，適當(dāng)增加排量，配制稠漿（漏斗黏度大于70 s）凈化井眼；起鉆前，用封井漿將整個裸眼段封住，保證電測及下套管作業(yè)順利。

3.3 三開鉆井液施工工藝

1）準(zhǔn)備工作。在二開套管內(nèi)循環(huán)井漿，利用井上固相控制系統(tǒng)除去鉆井液中的無用固相，凈化鉆井液。然后按照配方中各種藥品的含量低限加藥，充分?jǐn)嚢桡@井液，待鉆井液性能符合要求后進(jìn)行鉆進(jìn)。

2）控制鉆井液的密度保持在低限，實(shí)時鉆進(jìn)中根據(jù)地層壓力數(shù)據(jù)及振動篩返砂情況逐漸增加，進(jìn)入頭屯河組時，鉆井液密度提至設(shè)計(jì)上限，依靠鉆井液液柱壓力平衡地應(yīng)力，防止井壁坍塌。

3）配制高濃度藥液維護(hù)鉆井液黏切，藥液配方：0.25%水解聚丙烯酰胺PAM+0.6%苯磺酸鹽共聚物降失水劑DSP-2+1.5%有機(jī)胺抑制劑。保持固定流量將藥液加入鉆井液中，保持鉆井液流變性穩(wěn)定。

4）控制鉆井液漏斗黏度在50 s 左右；進(jìn)入西山窯組前，將漏斗黏度提高至70 s，控制鉆井液流型為層流狀態(tài)，強(qiáng)化鉆井液體系的懸浮攜帶巖屑及護(hù)壁防塌效果。

5）嚴(yán)格控制鉆井液的濾失量。通過加入抗溫抗鹽鈣降濾失劑JZA-1 和羧甲基磺化酚醛樹脂，將中壓失水控制在3.5 mL 以內(nèi)，高溫高壓失水控制在12.0 mL 以內(nèi)；頭屯河組后，高溫高壓濾失量降低至10.0 mL 以內(nèi)，盡可能降低鉆井液濾液侵入，防止地層因?yàn)V液浸泡而坍塌。

6）通過有機(jī)胺抑制劑和無水聚合醇保持鉆井液體系的抑制性，有機(jī)胺抑制劑含量控制在0.5%，無水聚合醇含量控制在2.0%以上，抑制泥頁巖的水化。

7）通過加入鋁絡(luò)合物抑制劑、井壁穩(wěn)定劑和超細(xì)碳酸鈣提高鉆井液體系的封堵防塌能力。進(jìn)入頭屯河組后，井下出現(xiàn)少量掉塊，鋁絡(luò)合物抑制劑含量提高至1.5%，井壁穩(wěn)定劑含量提高至3.0%，超細(xì)碳酸鈣含量提高至2.5%，通過三者復(fù)配，封堵地層孔隙和微小裂縫。

8）進(jìn)入西山窯組后，增加抗溫處理劑和封堵防塌劑的含量，加入1.5%硅氟穩(wěn)定劑，增強(qiáng)鉆井液體系的抗溫及抗污染能力。

9）合理使用固相控制系統(tǒng)，振動篩、除砂器和除泥器使用率達(dá)到100%，振動篩篩布使用120 目篩布，盡可能除去體系中的劣質(zhì)固相含量。間歇開動離心機(jī)，后面補(bǔ)充重泥漿，保持鉆井液密度穩(wěn)定。

10）工程上控制起下鉆速度，防止速度過快碰撞井壁導(dǎo)致井壁失穩(wěn)；發(fā)現(xiàn)井下掉塊及鉆進(jìn)異常，立即停止鉆進(jìn)，循環(huán)劃眼，消除復(fù)雜情況。

11）完鉆后，大排量循環(huán)鉆井液，將井筒中巖屑凈化；進(jìn)行短程起下鉆，保證暢通井眼。起鉆前，配制潤滑封井漿封閉裸眼井段，確保電測、下套管施工順利。封井漿的配方為井漿+2.0%固體潤滑劑+3.0%白油潤滑劑+2.0%超細(xì)碳酸鈣。

4 結(jié)論和建議

1）井眼凈化良好。有機(jī)胺抑制劑強(qiáng)抑制鉆井液和強(qiáng)封堵有機(jī)胺鉆井液體系懸浮攜帶能力強(qiáng)，井眼凈化良好，保證了二開裸眼井段的快速施工。三開施工雖然有掉塊，但是掉塊能夠及時攜帶出井眼，鉆進(jìn)過程中無蹩跳鉆現(xiàn)象，保證了施工的順利。

2）中完作業(yè)順利。二開電測順利，下套管一次成功；三開電測順利，下套一次到底。

3）二開長裸眼井段井身質(zhì)量良好，井徑平均擴(kuò)大率為10.78；三開出現(xiàn)掉塊，井徑平均擴(kuò)大率為19.78%。

4）全井機(jī)械鉆速為4.77 m/h，達(dá)到了優(yōu)快鉆井目的。