樊斜177长裸眼深井复杂地质的盐水钻井液技术应用

李庭银 张大力 王鹏 李方鹏 刘金博 胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司

一、地质概括

博兴洼陷是东营凹陷内一个次一级构造单元，它位于高青平南断层以东，石村断层以西，南接鲁西南隆起，四周还分布有青城凸起、广饶凸起，整个洼陷东西向呈地堑式，南北呈箕状，第三系地层沉积比较完整，沙三下、沙四上油页岩及暗色泥岩发育。沙四段沉积时期，博兴洼陷自西向东、由南向北发育花沟、金家-樊家、柳桥及小营-纯化四大鼻状构造带。

二、井身轨迹

1.定向点设计井深：1400m，实际为1365m，地层为馆陶组；

2.井身轨迹设计：0~1400m为直井段，1400~1675m为增斜段，1675~3650m为稳斜段，3650~3770m为降斜段，3770~4633.85m为稳斜段；

三、钻井液施工难点

1.裸眼段长造成的摩阻大问题；

2.井身轨迹造成的钻井液携砂困难问题；

3.地温梯度高对钻井液的影响；

4.地层中二氧化碳气体对钻井液的污染；

5.井壁坍塌严重；

6.井漏及油气侵造成的复杂情况；

7.井身轨迹造成的电测仪器阻卡问题；

四、钻井液技术措施的制定与实施

本井设计钻井液体系：801~1500m为钙处理聚合物钻井液；1500~2600m为聚合物润滑封堵防塌钻井液；2600~4633m为复合盐润滑封堵防塌钻井液。

针对以上技术难点，制定出钻井液性能以“预防为主，处理为辅”的中心思路，增强钻井液抑制性、触变性，保持低滤失、低摩擦系数。

1.合理控制钻井液中的坂土含量：上部地层钻进时按照1t/200m的比例加入氯化钙，聚胺以0.6%的含量配成胶液加入，密度不大于1.13g/cm3，控制钻井液中坂土含量在50g/L左右；下部地层转换为盐水钻井液体系施工后，适当补充预水化的坂土浆；坂含维持在60~80g/L；

2.控制钻井液的低滤失量：本井主要以抗盐类的降滤失剂为主：0.5%烧碱+3%抗盐防塌降粘降滤失剂+1.0%天然高分子降滤失剂+2.0%LV-CMC+3%超细碳酸钙，使中压滤失量小于4ml，良好的泥饼质量，PH值9左右；在下部地层施工中，主要以降低高温高压滤失量为主，每百米1%磺甲基酚醛树脂+1%褐煤树脂，控制高温高压滤失量低于10ml；

3.钻井液润滑性的调整：本井斜井段长达3200多米，因此在施工中主要以液体类润滑剂和塑料小球为主，通常在每钻进200m后，按照1%的含量加入无荧光白油润滑剂；同时为防止钻具发生粘卡，在复合钻进、定向过程中，加入塑料小球，降低钻井液的摩擦系数，同时在短起下钻或起下钻作业前，均使用塑料小球对斜井段进行封井，降低粘卡的概率；

4.钻井液的抑制性与触变性：为防止地层中的泥页岩水化膨胀和剥蚀坍塌，保持钻井液滤液中氯离子含量在90000mg/L左右，同时提高聚胺的含量，按照1%的含量配成胶液加入，以提高抑制性与触变性；

5.井漏的预防：为防止渗透性井漏的发生，在施工过程中，加入1%的纳米二氧化硅，利用微小颗粒封堵地层微裂隙，同时利用较高的聚胺含量，使钻井液中的粘土颗粒进入地层微裂缝中，形成堵塞，从而阻止钻井液的渗透性漏失；

6.加强井壁稳定性的维护处理：后期钻进过程中，降低中压滤失量小于3ml，高温高压滤失量小于10ml，同时加入2%的白沥青，利用沥青封堵泥页岩微裂缝，降低泥页岩的水化膨胀，同时增加滤饼的润滑性，降低了钻具与井壁之间的碰撞力，这样有利于井壁的防塌；

7.钻屑的携带与井筒的清洁控制：整口井的钻进过程中，为尽量减少钻屑上返过程中受钻具挤压导致岩屑床增厚、上返困难、堵塞环空，或钻屑过度破碎分散，影响泥饼质量，增加摩阻等问题，提高聚胺的含量，强化钻井液的包被抑制能力，保持钻屑的完整性；同时采用较高的排量（1.8~2.0m3/min）增加紊流状态，提高钻井液对岩屑床的冲刷破坏能力；下部地层施工中，振动筛采用180目筛布使用，除砂器全程使用，离心机定期使用，以保持钻井液中含砂量小于0.3%；

8.钻井液碳酸氢根的抗污染：由于沙三段泥页岩中含有二氧化碳等气体，因此进入沙三段后，每班以0.2%烧碱+0.2%氯化钙配成胶液均匀加入；通过实验及现场发现，当钻井液滤液中钙离子含量保持在200mg/L左右时，就能够抑制碳酸氢根对钻井液的污染，从而使钻井液保持较好的流变性；

9.钻井液流变参数的合理选用：在下部地层施工过程中，漏斗粘度保持在50~60s之间，塑性粘度25~30mpa·s之间，动切力8~10pa之间，静切力3~8/5~15pa之间，就能满足井下安全生产的需要；

10.在钻进过程中，保持了低滤失量、合理的粘度、井壁的稳定性，因此在完钻后，经过起下钻消除井壁岩屑床等作业，大排量循环洗井正常后，加入2t白油润滑剂、2t塑料小球、1t磺甲基酚醛树脂、1t褐煤树脂封井后起钻电测。

五、应用效果

通过以上的技术措施，在本井施工过程中，成功克服了该区块二氧化碳污染、井壁不稳定、携岩困难、井底高温高压、摩阻大等难点，使钻进过程顺利、电测成功、取芯成功、下套管顺利、固井质量合格、降低了井径扩大率，杜绝了井下复杂情况的发生、使钻井成本大大降低。