征1-斜3井防塌钻井液技术

邱春阳，马法群，王宝田

(中国石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司，山东东营 257064)

征1-斜3井位于准噶尔盆地中央隆起带中部征1区块征1砂体高部位，是该区块第一口定向井，钻探目的开发征1区块侏罗系三工河组油藏。该井是一口生产井，设计井深4 845.0 m，采用三开制井身结构，一开φ444.5 mm井眼×155.0 m，φ339.7 mm套管×155.0 m；二开φ311.2 mm井眼×2 523.0 m，φ244.50 mm套管×2 522.52 m；三开井眼φ215.9 mm×4 900.0 m，井深4 200 m定向，最大井斜30°，套管φ177.80 mm×4 890.04 m。该地区地质构造复杂，钻井施工过程中井壁失稳情况时有发生，下部井眼井径平均扩大率达16%以上。特别是完井后电测遇阻频繁，完井作业耗时长。通过优选铝胺成膜防塌钻井液体系，配合现场钻井液维护处理工艺，保证了该井顺利完钻；和该区块已完钻井相比，征1-斜3井钻井周期和完井作业时间最短。完井测试后，日稳产油4.5 t。

1　地质概况及钻井液技术难点

征1-斜3井钻遇地层自上而下为第四系、第三系、东沟组、吐谷鲁群、三工河组和八道湾组。由于地层复杂，钻井液施工难度较大，主要有以下技术难点：

1)上部地层到吐谷鲁群上部，泥岩水敏性强，易水化膨胀，造成起下钻遇阻、泥包钻头等复杂情况。

2)二开地层疏松，胶结性差，砂岩井段渗透性强，使用φ311.2 mm钻头钻进，机械钻速快，产屑量大。由于近井壁环空返速低，岩屑在上返过程中易黏附在砂岩段井壁上，形成虚厚泥饼，造成起下钻遇阻。

3)侏罗系发育超压[1]，三工河组和八道湾组灰色泥岩及碳质泥岩硬而脆，硬脆性及应力性垮塌严重。

4)三开裸眼段长，施工中使用的钻井液密度较周围完钻井低，低密度下保持井壁和斜井段井壁稳定的难度大；施工周期和井壁浸泡时间长，井壁失稳趋势增大。

5)三开定向施工中，钻具与井壁接触面积大，施工中摩阻和扭矩大，易造成“拖压”现象，必须保证钻井液体系具有良好的润滑性，增加其润滑防卡能力。

6)根据岩心实测物性资料，该区块储层属于低孔低渗储层，少量的滤液侵入储层，会降低油层的渗透率，造成对储层的污染；定向井穿越储层面积大，油层保护难度也大。

2　钻井液体系的选择

通过调研邻井钻井液施工现状，结合国内深井钻井液体系使用情况[2-6]，针对征1-斜3井地质概况及施工中钻井液技术难点，确定二开使用聚胺强抑制钻井液体系，三开使用铝胺成膜防塌钻井液体系。

聚胺强抑制钻井液体系基本配方：(4.0%～6.0%)膨润土+(0.2%～0.3%)NaOH+(0.2%～0.3%) Na2CO3+(0.4%～0.6%)聚丙烯酸钾KPAM+(0.5%～1.0%)有机胺+(0.3%～0.5%)CMC-HV+(2.0%～3.0%)超细碳酸钙+(3.0%～5.0%)耐温抗盐防塌降滤失剂JZC-1。

铝胺成膜防塌钻井液体系基本配方：(3.0%～4.0%)膨润土+(0.3%～0.5%)KPAM+(0.5%～1.0%)有机胺+(1.0%～2.0%)铝基聚合物+(2.0%～3.0%)JZC-1+(2.0%～3.0%)磺化酚醛树脂SMP-1+(2.0%～3.0%)低荧光磺化沥青+(2.0%～3.0%)超细碳酸钙+(0.5%～1.0%)双膜承压剂+(2.0%～3.0%)聚合醇防塌剂+(3.0%～5.0%)白油润滑剂+(0.4%～0.7%)防水锁剂FCS。

3　现场钻井液技术

3.1　二开(155～2 523 m)钻井液技术

1)使用一开井浆开钻，钻进中补充聚合物胶液，保证KPAM含量大于0.5%，HV-CMC含量大于0.3%，使之有效包被岩屑，防止分散。

2)1 500 m前，钻井液密度控制在设计下限，保持钻井液低黏切性能，大排量钻进；中压滤失量控制在10～12 mL，适当冲刷井壁，防止缩径。

3)1 500 m后，逐渐提高钻井液密度和钻井液漏斗黏度；中压滤失量控制在6～8 mL，提高体系的护壁封堵性能。

4)保持有机胺含量1.0%，强化体系的抑制性，抑制软泥岩水化膨胀。

5)上部地层疏松，胶结性差，钻进中加入2.0%超细碳酸钙，封堵地层，降低地层的渗透率，防止形成虚泥饼。

6)每钻进200～300 m进行短起下钻，刮掉黏附在井壁上的钻屑和虚厚泥饼，修复井眼；下钻到底后充分循环，适当提高排量和井眼净化效率。

7)开动4级固控设备，降低钻井液中劣质固相含量，提高机械钻速，保持井眼畅通。

8)中完后，充分循环，待振动筛无返砂后，用润滑剂配制30 m3封井浆封住下部井段，保证电测顺利；下套管前，用2.0%塑料小球和1.0%JZC-1配制30 m3封井浆封井，保证套管顺利下到底。

3.2　三开(2 523～4 900 m)钻井液技术

1)开钻前，在套管内利用固控设备净化二开井浆，补充4.0%膨润土浆，按配方低限加入各种处理剂，循环均匀后开钻。

2)开钻后钻井液密度控制在设计下限，钻进中根据地层压力监测结果实时调整，依靠钻井液液柱压力径向支撑平衡地层压力，防止井壁垮塌。

3)钻进中用高浓度胶液维护钻井液性能，直井段胶液基本配方：井场水+0.4%KPAM+1.0%有机胺+1.5%铝基聚合物+4.0%SMP-1+3.0%JZC-1+0.5%双膜承压剂+3.0%聚合醇防塌剂。斜井段胶液配方：井场水+0.4%KPAM +1.5%铝基聚合物+5.0% SMP-1+3.0% JZC-1 +0.5%双膜承压剂+3.0%聚合醇防塌剂+8.0%白油润滑剂。

4)漏斗黏度控制在45～55 s，定向后提高至55～65 s，保持体系具有足够的悬浮携带能力，提高井眼的净化能力，防止岩屑滞留井底。

5)直井段中压滤失量控制在5 mL以内，高温高压滤失量控制在15 mL以内；斜井段中压滤失量控制在3 mL以内，高温高压滤失量控制在12 mL以内，降低钻井液滤液向地层的渗透，防止泥页岩水化膨胀。

6)直井段加入1.0%有机胺、1.0%铝基聚合物和2.0%聚合醇防塌剂，抑制活性泥岩的水化；斜井段加入1.5%铝基聚合物和3.0%聚合醇防塌剂，抑制硬脆性泥页岩水化，保持井壁稳定。

7)直井段加入2.5%沥青防塌剂、2.0%超细碳酸钙和1.0%双膜承压剂；斜井段适当提高沥青防塌剂、超细碳酸钙和双膜承压剂的含量，有效封堵地层孔隙及微细裂缝。

8)进入储层前50 m，加入0.6%防水锁剂；中压滤失量控制在2 mL，高温高压滤失量控制在10 mL以内，防止储层的水敏损害；加入0.5%铝基聚合物、2.0%低荧光磺化沥青、1.5%超细碳酸钙、0.5%双膜承压剂和1.5%聚合醇防塌剂，通过膜封堵和屏蔽暂堵技术，保护储层。

9)合理使用固控设备，振动筛使用120目筛布，除泥器和除砂器使用率达100%，定期开动离心机，及时清除有害固相。加强短起下钻次数，斜井段钻进100～150 m进行1次短起下钻，特别是当摩阻和扭矩增大时，先进行短起下钻，修整井壁及破坏井底岩屑滞留层，增大排量，循环净化井眼，补充白油润滑剂，保持定向顺畅。

10)完钻后，进行短起下钻，配制漏斗黏度90 s以上稠浆净化井眼。起钻前，加入2.0%SMP-1和3.0%白油润滑剂配制封井浆封井，保持电测顺利。电测后通井循环，配制2.0%白油润滑剂和1.5%塑料小球的封井浆封井，保证套管顺利下到位。

4　应用效果

1)使用聚胺强抑制钻井液和铝胺成膜防塌钻井液，施工中井壁稳定，起下钻畅通无阻，解决了吐谷鲁群大段软泥岩缩径卡钻和三工河组硬脆性泥岩坍塌的难题。

2)斜井段无岩屑床形成，施工中摩阻和扭矩低，摩阻系数小于0.05，定向过程中无“拖压”现象。

3)全井机械钻速7.42 m/h，比预计提高了34%，达到优快钻井的目的。同区块其他井(直井)相比，钻井周期明显缩短，综合效益突出。结果见表1。

表1　征沙村构造已完钻井时效比较

4)井径规则，井身质量良好，全井井径平均扩大率为8.96%。

5)二开及完钻下套管一次到底；电测一次成功率100%，与同区块其他井(包括直井)相比，完井作业时间缩短了40%。

6)钻井液体系油气层保护效果好，完井试产后，日稳产油4.5 t，获得了良好的工业油流。

5　结论与建议

1)该区块吐谷鲁群发育大段软泥岩，易发生缩径卡钻，应保持聚合物的有效含量，加足抑制剂，防止泥岩水化膨胀。

2)侏罗系三工河组泥岩硬而脆，应力性垮塌严重，钻井液密度须控制在设计上限，加足沥青、双膜承压剂和超细碳酸钙，使之形成良好泥饼，隔绝压力的传递，保持井壁稳定。

3)低孔低渗储层的油层保护，必须控制钻井液与地层间压差，同时在井壁稳定的基础上保持井壁稳定与储层保护的平衡；加入防水锁剂，降低改变储层岩石的润湿性质，以达到保护储层的目的。

[1]曲江秀,查明.准噶尔盆地异常压力类型及成因探讨[J].石油实验地质,2003,25(4)：333-336.

[2]黄治中,杨玉良,马世昌.不渗透技术是确保霍尔果斯安集海河组井壁稳定的关键[J].新疆石油科技,2008,18(1):9-12.

[3]张蔚.北布扎齐油田浅层小井眼短半径开窗侧钻水平井钻井液完井液技术[J].新疆石油科技,2010,20(1):24-26.

[4]邓增库,左洪国,夏景刚,等.冀东油田水平井钻井液技术[J].钻井液与完井液,2005,22(4):72-73,77.

[5]万绪新.水平井钻井液优化的几点思考[J].石油钻探技术,1999,27(2):28-29.

[6]周辉,郭保雨,江智君.深井抗高温钻井液体系的研究与应用[J].钻井液与完井液,2005,22(4):46-48.