H1井钻井液体系浅析

胡成峰 赵永强

摘要：H1井是吐哈盆地哈密坳陷三堡凹陷H1构造的一口探井。该井设计井深4875m，钻探目的层为石炭系。石炭系及以下地层钻井施工没有任何资料参考和借鉴，经现场应用表明，凝胶成膜屏闭封堵润滑钻井液体系流变性能好、抑制能力强、抗温抗污染能力强，解决了该井在井壁稳定、井眼净化、润滑防卡、高温稳定性等方面的问题，保证了钻进的顺利施工。

关键词：抗高温;防塌封堵;钻井液;流变性

1  H1井地质概况

该井三开地层自上而下为：三叠系郝家沟组、黄山街组、克拉玛依组;二叠系桃东沟群、伊尔希土组和石炭系。

郝家沟组：粉砂质泥岩、灰黑色泥岩、底部为厚层砾石。黄山街组：砂质砾岩及深灰色、灰绿色泥岩互层。克拉玛依组：灰绿色泥质粉砂岩、砂砾岩。桃东沟群：红色、褐红色、灰黑色泥页岩夹粉砂岩薄层。依尔希土组：灰黑色泥岩、灰色玄武岩、安山岩及棕红色喷发岩。奥尔吐组：灰绿色砂砾岩、砂岩夹棕色火山角砾岩、深灰色安山质玄武岩。

2钻井液施工难点

三开段主要钻遇三叠系黄山街组到石炭系奥尔吐组。钻井液重点防坍塌掉块，防漏，增强润滑性。

鉴于本井裸眼段变长、由于井斜和方位的变化引起井眼轨迹不规则的趋势，对钻井液的润滑能力提出了更高要求;中生界地层埋藏深，成岩性好但性脆，砂泥岩互层，钻进时易发生地层应力垮塌、破碎地层垮塌、水化应力垮塌;根据邻井电测资料，推算该区块地温梯度为2.71℃/100m，本井完井时井底温度在170℃左右，存在三开钻井液的高温流变性与失水造壁性问题，处理剂的高温降解、粘土的高温固化是本井的突出问题

3钻井液思路

钻进过程中从径向支撑（合理的钻井液密度）、封堵防塌、润滑防卡、固相控制四方面考虑。

3.1径向支撑

维持井壁稳定的关键是钻井液形成的液柱压力能够有效平衡地层坍塌应力，而不能仅仅依靠物化封堵方式不能达到稳定井壁的效果。

3.2封堵防塌

采用多种防塌机理及其多种防塌剂协同作用保持井壁稳定，增加防塌效果。

煤层无孔隙，只存在微裂缝，因此煤层防塌以封堵为主：使用沥青类封堵剂、1-2%非渗透处理剂、2%左右的超细碳酸钙，同时协同沥青类防塌剂，封堵地层孔隙，提高防塌效果。

钻进过程中，每钻遇新的煤层，起钻前配制适量的强封堵钻井液封闭煤层段，进一步强化煤层段的泥饼强度，以免因起钻抽吸作用引起煤层段失稳，配合聚合醇类防塌剂、有机胺防塌抑制剂进行防塌处理。

3.3润滑防卡

①实施有效的泥饼控制技术，加入超细碳酸钙合理调控固相颗粒级配，加入树脂类和沥青类处理剂，以形成薄、致密而光滑的泥饼;②钻进过程中，在井浆中保持润滑剂的浓度在2-3%，保持钻井液具有良好润滑能力;③配合使用聚合醇防塌剂，多元醇具有一定极性，能在钻具表面和井壁岩石上产生有效吸附，形成非常稳定的具有一定强度的润滑膜，该膜具有较低的摩擦系数和较强的抗剪切能力，可大幅度降低钻具与井壁之间的摩擦，从而降低钻具旋转扭矩和起下钻阻力。

3.4固相控制

采用四级固控设备，振动筛布使用在120-140目，除砂除泥器使用率保证在60-80%，离心机根据情况使用，以便能及时清除钻井液中的劣质固相。

4现场应用

4.1处理掉块和防塌

该井三开后，空气钻转化为泥浆钻进后，3300米到3600米掉块严重，振动筛最多时掉块占砂样70%，下钻不到底，有时还划眼，蹩钻、蹩停顶驱，影响到钻井施工的正常进行。

针对以上情况，对岩性进行分析，和现场监督、甲方结合，对钻井液的荧光级别和密度适当放开，采取钻井液设计的上限1.30，同时现场重点加强钻井液的抑制，封堵防塌能力，使井壁趋于稳定。

4.2钻井液的润滑，清理井眼，悬浮携带

在井深2698m-3314m，井斜从0.9度，最大增至7.24度，经甲方决定，下垂钻纠斜。井斜从7.24度下降至0.4度，4155m上涨至8.4度;4387m下降至3.5度，4648m上涨至12.2度，4706m下降至8.9度，4725m上涨至10.4度，由于井身轨迹不规则，起下钻磨阻大，钻进扭矩大。现场施工中液体润滑剂含量保持10%以上，同時配合固体润滑剂，保持钻井液具有良好的润滑能力，通过短起下拉通井壁，把固体润滑剂挤压在井壁上，降低钻具在井里的摩阻，采取以上措施后，起下钻过程中非常顺利，无遇阻卡现象，使用螺杆等复杂钻具结构，但是摩阻能降至35t，无蹩钻现象发生，保证了施工的顺利进行。

4.3地层水污染和CO2侵入

因为地层水含盐量，矿化度高，还含有一定浓度的CO2气体，选取好适合的消泡剂，直接加进泥浆中一步到位，消除气泡，同时通过胶液置换，消除污染。

4.4井漏堵漏

该井钻进至4426m发生井漏，全井共计发生钻井液漏失6次，全井累计漏失钻井液234.17m3。

针对石炭系裂缝性漏失原因，现场采取多种堵漏剂的混合搭配的方式，按照粗中细的不同比例搭配，配制高浓度的堵漏泥浆封入地层，形成搭桥、桥塞、膨胀、渗透等方式封堵地层，堵漏施工过程中成功率高。累计进行三次堵漏施工，每次都是一次性成功，可以恢复到正常钻进，即使再次漏失，也是因为打开了新的裂缝地层所致。

5.认识

该井为一口预探井，钻井施工周期长，施工中遇到了井漏、井壁坍塌掉块、地层水污染和CO2侵入等复杂问题。在钻井液使用中，后期使用的凝胶成膜屏闭封堵润滑钻井液，达到油基泥浆的全部优良性能，使后期繁杂完井作业顺利进行，为该区块以后开发提供了优选钻井液体系。

参考文献：

[1] 鄢捷年.钻井液工艺学[M].东营：中国石油大学出版社，2006，12

[2] 陈在君.煤层垮塌机理分析及钻井液防塌探讨[J].钻井液与完井液，2007，24.

[3] 赵金洲.张桂林.钻井工程技术手册.北京：中国石化出版社，2010.12

（作者单位：中石化胜利石油工程有限公司渤海钻井总公司）