海拉尔地区易失稳地层钻井液技术研究与应用

2013-04-29荣鹏飞

中国石油和化工标准与质量 2013年7期

关键词：煤层

【摘要】呼和湖凹陷位于海拉尔盆地的东部，是海拉尔盆地呼和湖坳陷内的二级构造单元。该区块地质条件复杂。扎赉诺尔群主要在在伊敏组、大磨拐河组和南屯组有不同厚度的煤层发育，并且有断层发育，煤层胶结不稳，裂缝发育好，该地层极易发生剥落掉块、坍塌、井漏等井下复杂事故。现有的聚合物钻井液体系已经不能满足该区块施工的要求，因此有必要研制一套适合海拉尔易失稳地层的强抑制钻井液体系，以满足海拉尔复杂区块的勘探与钻井生产需要。

【关键词】强抑制易失稳煤层防漏堵漏

1 室内研究

1.1 配方研究

结合该地区的地层特点及复杂的地质条件，应选用防塌抑制效果好，携岩能力强，受地质条件限制小，性能稳定的钻井液体系，以提高钻井液对煤层的封堵造壁性，防止井下复杂情况的发生，避免煤层钻进过程中的施工风险，为安全优质高效快速钻井提供保障。因此应选择抑制性强的钻井液体系。根据呼和湖凹陷地质资料和在此区块以往钻井资料提示，针对性的开展了强抑制聚合物水基钻井液室内评价试验。通过大量的试验优选出性能更好，价格合理的处理剂。

通过室内筛选实验，优选出效果较好且具有针对性的抑制剂、增粘剂、降滤失剂及稀释剂，在此基础上，结合结合海拉尔易失稳地层的特点，通过室内配方优选和配伍性实验，确定了最终的钻井液配方为：一开现场浆稀释50%+ 0.3%强包被剂+0.01%KOH+3%KFT+3%FT99-Ⅱ+2%FRJ-Ⅱ+2%BFT+ 0.2%PAC-HV，根据需要加入1%～1.5%MX。并对钻井液体系的各项性能开展了评价。对该体系进行了各种评价实验，实验结果表明，该体系具有较强的抑制性和较好的流变性，能够满足海拉尔地区易失稳地层的施工。

1.2 防漏堵漏技术研究

该地区扎赉诺尔群，不定期钻遇煤层，煤层胶结不稳，裂缝发育好，易发生井漏事故，因此有必要进行防漏堵漏技术研究。通过考察及室内优选实验，筛选出具有良好随钻防漏效果的随钻防漏材料，并通过实验确定随钻防漏剂配方及其最优加量。确定防漏剂配方为2-3%DL-1和2-3%NPB。通过对不同比例的DL-1、NPB、复合堵漏剂（C、M、S）配比进行室内堵漏实验，实现了对堵漏材料的优选，及堵漏配方的优化，研制的堵漏泥浆可以解决1-5mm裂缝封堵问题。现场施工过程中可根据根据实际情况选择相应的堵漏配方。

2 现场实验

2.1 工程简况

新型强抑制聚合物钻井液体系于2012年7月23日至2012年8月20日成功应用于海拉尔盆地呼和湖坳陷呼和湖凹陷和15井的施工中。2012年7月18日一开井段使用φ374.7mm钻头、膨润土混浆钻井液钻进，钻至井深500m一开完钻，顺利下入φ273.1mm套管至井深500m固井，水泥浆返出地面。2012年7月23日二开井段使用φ229mm钻头、强抑制聚合物钻井液钻进，钻至井深2086m起钻换φ215.9mm钻头钻进至2885m完钻，电测后裸眼完井。该井钻井周期41.63天，平均机械钻速5.53m/h，施工中使用最高钻井液密度1.18g/cm³，全井钻井液性能优质、稳定，满足了钻进、起下钻、测井、固井等常规作业及其它特殊作业施工的需要。

2.2 处理方法与维护

2.2.1 配浆

（1）进行小样实验，测定二开钻井液的基础性能，根据性能来确定预留钻井液的体积；

（2）预留二开钻井液100方，加水140方。在地面配浆，充分循环，性能符合设计后开始顶替井筒内钻井液，全部顶替完毕后充分循环，达到设计性能后开始施工。替浆过程要求连续，不得中途停泵，排量要适中，不宜过大。

（3）加理剂的顺序为：强包被剂0.3%、KOH 0.2%、KFT 3%、FT99-2 3%、深层稳定剂 2%、FT-1 2% ；再用YZJ 0.2-0.3% 和硅氟降粘剂MX 1.5-2.0%调整钻井液性能。

2.2.2 钻井液维护及处理

500-2885m井段：

（1）扫水泥塞时加入纯碱除钙离子。扫完水泥塞后取井浆在室内通过小型实验确定各种处理剂最佳加量，并以此为指导，加入各种聚合物处理剂，调控好钻井液各种性能参数。

（2）随钻均匀补充预水化后大分子聚合物（乳液包被剂），保持钻井液中有足量的聚合物。

（3）随钻补充KFT、BFT、FT99-2抑制上部地層粘土矿物水化分散膨胀，增强钻井液的封堵性，并维持较好的流变性，控制虑失量。

（4）加入适量的KOH，保持一定的pH值。

（5）随钻补充FT-1改善泥饼质量，稳定井壁。