塔河油田新三级结构井快速钻进钻井液技术

2021-05-24杨禄明王西江

西部探矿工程 2021年6期

杨禄明，王西江

（1.中石化西南石油工程有限公司湖南钻井分公司，湖南长沙410000；2.中石化石油工程技术研究院，北京100101）

针对塔河油田新三级结构开发井，二开裸眼长、地层跨度大、岩性差异大、地质复杂、存在多个压力系统。根据资料显示及实钻情况发现，康村组以上地层成岩性较差,易垮塌及卡钻,吉迪克组富含石膏,对钻井液性能影响较大,导致缩径；库姆格列木群—巴什基奇克组砂岩发育,失水较大,产生厚泥饼导致缩径；侏罗系下统、三叠系、石炭系地层压力偏高,泥岩易吸水膨胀、剥落掉块,造成井壁垮塌；奥陶系地层属溶、缝、洞型油气藏,地层压力较低,易涌、易漏；因此钻进过程中极易出现井壁垮塌、缩径、井漏等复杂情况。针对这些技术难题，钻井液技术通过钻井液体系和性能优化、固相控制、随钻封堵、加强地层岩性预判等方面有效提高长裸眼机械钻速、提升井下安全的技术和工艺。

1 新三级结构井钻井液技术难点分析

1.1 钻遇多个地层压力体系

长裸眼井钻遇地层较多,岩性及压力变化较大,因此对钻井液性能及工艺要求较高,极易出现漏失及井涌现象,且卡层风险较高。

1.2 白垩系地层以上易缩径

塔河油田白垩系地层及以上主要为砂泥岩互层,砂岩胶结差、渗透性好,泥岩水敏性强,缩径现象较为严重,尤其在康村、吉迪克及巴什基奇克组,钻速较快,钻井中出现憋跳现象,扭矩较大,并在短起下过程中,阻卡现象严重,需反复刮拉井壁,必要时划眼。

1.3 石膏污染钻井液

康村组、吉迪克组富含石膏,石膏分散造成钻井液污染,有害固相清除困难,易造成起下钻困难、钻头堵水眼、泥包等复杂情况。

1.4 三叠系、石炭系井壁失稳

通过地层岩性分析及实钻情况发现，三叠系、石炭系泥页岩较多,吸水膨胀极易掉块,为避免井壁掉块形成“大肚子”及造成井下复杂,在钻进时提高钻井液密度至设计上限,以平衡地层压力,保障井下安全。

1.5 三叠系、石炭系地层易钻头泥包

三叠系泥岩段吸水后塑性增强，特别是在该井段起下钻过程中容易粘附钻头，堵钻头水眼，极易发生泥包。

1.6 二叠系地层容易垮塌和漏失

二叠系地层存在英安岩、玄武岩，该地层空隙发育，钻进过程中极易发生漏失，中完下套管、固井期间易复漏。玄武岩岩性硬度强，机械钻速慢，易掉块、垮塌导致井下事故。

1.7 转聚磺体系后易造浆分散

钻井液体系转聚磺体系后，钻井液体系抑制性降低，下部地层机械钻速慢，钻屑容易分散，如果固控设备使用不理想，钻屑污染导致粘切上升，性能恶化。

1.8 地质卡层对岩屑质量要求高

目前是钻入奥陶系2m二开中完，地质监督要求钻屑掉块含量不超过10%，若超过10%则停止钻进，循环处理钻井液。由于二开裸眼长，穿越多套压力地层，钻具机械碰撞井壁，接近中完井深，地质要求控时钻进，特别是起下钻后，岩屑掉块含量高。

2 新三级结构井钻井液技术对策

2.1 加强固相控制

固相控制是新三级结构井快速钻进的最基本的保障，也是钻井液性能维护的最重要手段。固相控制主要手段为：一是化学法：利用2～3种大分子包被剂，在钻头切割钻屑后，能及时包裹钻屑，减少水化分散。二是机械法：通过四级固控及时有效地排出，四级固控中振动筛的使用尤为重要，目前一般采用150～200目振动筛筛布，某些井队振动筛的性能提升迫在眉睫。三是稀释法：置换部分钻井液，通过稀释降低固相含量。

2.2 上部井段采用“三低一适当”体系，加强井壁冲刷

上部井段（舒善河及之前）采用低粘度（35～38s）、低切力（0.5～2mPa·s）、低比重（设计下限），平衡地层压力即可，控制适当的失水（8～12mL），一般不刻意控制失水。建议胶液基础配方为：0.2%烧碱+0.5%铵盐+0.5%～0.8%KPAM+0.2%FA367/DBF。

2.3 充分利用KCl的抑制性

进入康村底部前向胶液中加入2%KCl，一是充分利用K+有效抑制泥岩吸水膨胀导致缩径，二是通过提高体系矿化度，有效降低自由水渗入地层，降低地层泥岩吸水后膨胀导致缩径。转聚磺体系前提高胶液中KCl含量至4%～5%，增强体系抑制性，弥补由于转聚磺后导致抑制性下降的问题，有效降低泥页岩造浆、粘切上涨、掉块、钻头泥包，钻井液体系抗污染能力得到有效提高。但由于增加KCl加量后，钻井液体系矿化度高，钻井液失水会上升，普通降失水材料效果不明显，建议配合PAC-LV、抗盐抗钙抗温聚合物降滤失剂，可有效控制失水。

2.4 转聚磺体系钻井液技术措施

由于舒善河地层为棕红色泥岩，极易分散造浆，因此待穿过舒善河地层后再转聚磺体系。根据下部施工井段和周期采用多聚少磺或者少聚多磺。转聚磺体系前提高钻井液体系抑制性、严格控制固相含量，控制合适的坂含，做好转磺前的准备工作极为重要，避免转磺后性能波动过大。

2.5 加强随钻封堵

由于二开裸眼长，穿越多套压力地层，白垩系、侏罗系、三叠系、石炭系均有大段砂岩，砂岩渗透性强，极易形成虚厚泥饼导致起下钻遇阻，甚至粘卡。充分利用屏蔽暂堵剂、沥青类和超细碳酸钙复配，起到快速封堵井壁，降低渗透量，改善泥饼质量。起钻时根据渗透量大小配制封堵浆，封闭渗透性强的井段，静堵效果较好。

2.6 下部井段防塌措施

进入侏罗系后，控制井下掉块、坍塌是钻井液工作的重点。一是控制合适的比重，平衡地层压力；二是提高抑制性，抑制泥页岩水化剥落掉块；三是加入沥青类防塌剂，根据地层温度，优选适合软化点沥青类防塌剂。

2.7 测井、下套管钻井液处理措施

钻达中完前200m左右调整钻井液性能，适当提高钻井液密度和粘度，降低钻井液高温高压失水，满足测井和下套管要求。通井循环钻井液主要通过利用稠浆携砂净化井眼、利用固控设备净化钻井液。循环2周以上，待振动筛、除砂器无返砂后再泵入封闭浆，封闭井段主要为侏罗系及以下井段，加入提高体系抗温性、润滑性和防塌能力的助剂。

封闭浆推荐配方：井浆+2%～5%SMP-2+2%～5%SPNH+2%润滑剂+1%～2%液体防塌剂。