义17-斜1井钻井液施工难点及对技术对策

2020-06-27王雪晨邱春阳赵红香

山东化工 2020年11期

孙强，王雪晨，王伟，蓝强，邱春阳，赵红香，李琼

(中国石化集团胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东东营 257000)

义17-斜1井位于渤南油田济阳凹陷沾化凹陷地区，是胜利工程公司在渤南布置的一口重点探井，设计井深4271 m，完钻井深4270 m。钻探目的是落实该区块储层发育、储量规模及产能状况。由于该区块地质结构复杂，钻遇过程中，复杂情况多发，影响了该地区勘探开发的进程。义17-斜1井三开转换强抑制封堵防塌钻井液体系，配合现场施工工艺及井壁稳定措施，保证了该井的顺利完钻，达到了钻探目的。

1 工程地质概况

义17-斜1地质结构复杂，施工中钻遇多套地层，自上而下发育平原组(0～330 m)、明华镇(330～1210 m)、馆陶组(1210～2020 m)、东营组(2020～2740 m)、沙二段(2740～2850 m)、沙三段(2850～3500 m)、沙四段(3500～3970 m)。平原组主要为黏土和砂泥；沙二段主要为沙泥岩互层；沙三段主要为油泥岩和灰质泥岩；沙四段为油泥岩、含膏泥岩、灰质泥岩、含荧光细砂岩和少量红泥岩。

2 钻井液施工难点

该井钻遇难点地层为三开沙三、沙四段。三开小井眼环空间隙小，容易出现有掉块，而且小井眼循环压耗比较大，易发憋漏地层情况。

沙三下地层以灰色泥岩、灰质泥岩、灰质油泥岩为主夹薄层灰质粉砂岩、细砂岩。灰质油泥岩剥蚀掉块严重，容易造成井下复杂情况。沙四段岩性组成复杂，可钻性差，易发生井漏和溢流，平衡油气层压力为主要难点，平衡油气层压力的同时要减轻环空井壁的压耗[1]，这种情况下极易发生井漏和井喷。

3 钻井液体系研究

3.1 钻井液体系配方

通过国内油气井井壁稳定技术及封堵防塌钻井液使用情况调研[2-3]，结合邻近区块钻井液施工经验，针对济阳凹陷地区地层岩性特点及钻井液技术难点，优选强抑制封堵防塌钻井液体系，基本配方如下：0.5%PAM+5%NaCl+5%KCL+ 2%KFT+2%磺甲基酚醛树脂(SMP-1)+3%复合封堵成膜强抑制剂(FHFD)+1%磺酸盐共聚物降滤失剂+3%600目CaCO3+2%300目碳酸钙+2%～3%井壁稳定剂+2%润滑剂+1%聚合醇防塌剂+2%流型调节剂(EXPFLA)。

3.2 钻井液作用机理

改进复合封堵成膜强抑制剂FHFD，利用纳米级和微米级的刚性颗粒在合理级配基础上，通过耦合法在不同粒度颗粒表面进行修饰，同时引入低分子聚合物链和特殊官能团。实现不同粒度颗粒充填泥页岩孔隙来实现封堵功能；在钻井液泥饼表面低分子聚合物链相互连接形成膜结构来实现成膜功能；将特殊官能团吸附于黏土颗粒层间延缓水化膨胀来实现抑制功能[4]。

使用井壁稳定剂和超细碳酸钙加强对地层孔隙和微裂缝实施封堵，形成致密的泥饼，阻止滤液进一步侵入。

使用抗高温类降滤失剂(本井主要使用磺甲基酚醛树脂、磺酸盐共聚物降滤失剂)，尽量降低钻井液的高温滤失量，提高钻井液的热稳定性及抗高温能力。

4 现场三开钻井液技术

本段重点井段为三开沙三、沙四段。该段钻井主要任务为防塌防漏，防油气侵，防井涌。钻进中根据现场地层压力和油气显示情况及时调整钻井液密度，确保钻井施工安全。

本井三开没有邻井的老浆可利用，三开在接小钻杆下钻期间，在地面进行泥浆处理，将上口井储备的复合盐老浆稀释，再混入8方二开泥浆，作为基浆，然后加复合盐(NaCl+KCl+FHFD)和降失水剂，走低压循环调配强抑制复合盐防塌钻井液，加入氯化钠4 t，氯化钾5 t，树脂3 t，KFT 3 t，下钻到塞面后，再将环空的钻井液排放。在钻塞期间，再补充药品，胶液，适当调整密度至1.65左右，调至各性能达到设计要求。

沙三下，钻遇油泥岩时，控制粘度视情况加入0.5%～1.5%流型调节剂(EXPFLA)，保持钻井液良好的流变性和致密的泥饼；钻至3500 m钻井液密度提高至1.65 g/cm3，粘度45～50 s。钻进过程中及时补充抗高温类封堵材料，井壁稳定剂和超细碳酸钙含量分别在2%、3%，进一步增强钻井液的封堵性能，减少滤液侵入，进一步提高封堵防塌能力。定向钻进时根据井下情况加入1%～2%白油润滑剂。

三开压力窗口窄，易出现反复交替的油气侵和井漏，起钻时采用当量密度平衡法确定垫重浆密度和段长，打开油层后起钻前必须进行短起并认真测后效。下钻时，为避免井漏，采用多次分段充分循环的方式下钻，减小激动压力以及环空液柱压力。

在钻达油层井段前100～150 m调整好钻井液性能(密度、滤失量、固相含量等参数)满足设计要求，做好油气层保护工作，控制在API失水在4 mL以内，控制HTHP失水在12 mL以内，满足保护油层的需要。