聚合物钻井液体系在松辽盆地油气井中的应用

孙飞飞，宋世杰，葛晓华

(山东省第三地质矿产勘查院，山东烟台 264004)

1 工程概况

1.1 施工简介

井区附近多为灌木林、绿地、密林，北偏东约660 m、2.2 km、东偏北约1.7 km、东南约1.3 km、南偏西约1.7 km、西北约3.2 km各有一小片灌木林，北偏东约1.9 km、3.1 km、东南约2.6 km、2.0 km、西南约3.6 km各有一小片绿地，交通便利。地层以上二叠统，兼探中、下二叠统为主要目的层。钻井液使用聚合物钻井液体系，能够满足钻井施工要求，顺利完成一开、二开、三开、四开井段的钻井施工任务。该井设计孔深3078 m，要求上部全面破碎钻进，1398～3078 m井段取心。施工过程比较顺利，整个钻井周期为192天。

1.2 地层情况

本井将依次钻遇第四系，第三系依安组，白垩系上统明水组，白垩系下统嫩江组四、三、二、一段，姚家组，青山口组，泉头组四段、三段，石炭—二叠系部分地层，将缺失第三系泰康组、大安组、白垩系上统四方台组、白垩系下统嫩江组五段、泉头组二段、一段、登娄库组、营城组、沙河子组、火石岭组及侏罗系。预测本井深层地层及其岩性特征如下：

(1)泉头组。紫红色、灰色、绿色泥岩、粉砂质泥岩与灰色泥质粉砂岩互层为主，下部发育杂色砂砾岩与灰色泥质粉砂岩互层，泉头组与上二叠统之间存在大的沉积间断，为不整合接触；

(2)上二叠统。暗色泥板岩与灰色变余砂岩互层，上部以暗色泥板岩为主，夹灰色变余砂岩；下部以变余砂岩为主，夹暗色泥板岩。

2 钻井结构

2.1 表层井段

表层井段井径311.2 mm，采用全面破碎，设计井深20.00 m，实际钻深14.92 m，护井管下深14.92 m。

地表井段钻井液采用膨润土钻井液体系。

2.2 一开井段

一开井段井径215.9 mm，采用全面破碎，设计井深280.00 m，实际钻深189.68 m，表套下深189.68 m。

一开钻井液使用低固相聚合物钻井液体系，根据地层情况调整钻井液性能满足钻井工程施工要求，保障井内安全，顺利完成一开钻井施工任务。

2.3 二开井段

二开井段井径152.4 mm，采用全面破碎，设计井深1398.00 m，实际钻深647.95 m，技术套管下深647.95 m。

二开使用低固相聚合物钻井液体系，施工井段出现过井壁不稳定、大量扩径掉块的状况。在钻遇该层时，合理配置处理剂比例，维护钻井液滤失量、密度及携带性能，从而保证了井眼平滑顺畅及井壁稳定，顺利完成了二开进尺及后期测井、下技术套管和固井等施工任务。

2.4 三开井段

三开井段井径122 mm，采用绳索取心，设计未有该井段，但由于实际现场地层比较复杂，施工中变更，钻深1428.67 m。

三开井段使用低固相聚合物钻井液体系，井内状况基本稳定，井眼顺畅、井壁稳定，未出现大量塌块现象。根据三开井段井内情况，合理调整处理剂加量，保证钻井液的润滑性、井壁稳定性及钻井液流型携岩能力，三开井内整段井眼平滑，顺利完成了三开进尺及后期测井、下技术套管和固井等施工任务。

2.5 四开井段

四开井段井径98 mm，采用绳索取心，设计完井井深3078.00 m，实际完井井深2618.00 m。

四开井段使用无固相聚合物钻井液体系，井内状况基本稳定，井眼顺畅、井壁稳定，未出现大量破碎现象。施工中根据井内情况，合理调整处理剂加量，保证钻井液的润滑性、井壁稳定性及钻井液流型携岩能力，井眼平滑，顺利完成四开进尺及后期测井、封井工作。

3 钻井液材料消耗(表1)

表1 钻井液材料消耗情况Table 1 Drilling fluid material consumption t

4 钻井液配置及维护细则

4.1 表层、一开井段(0～189.68 m)

该井段岩层为第四系、泥岩和砂岩，地层相对较稳定。

钻井液配方：1 m3清水+0.5～1.0 kg烧碱+60～100 kg钠膨润土+5～10 kg增黏剂(GTQ)。

钻井液性能：密度1.10～1.15 g/cm3，漏斗黏度40～50 s，滤失量<15 mL。

4.2 二开井段(189.68～1428.67 m)

4.2.1 二开(189.68～398.47 m)

钻井液配方：1 m3清水+0.5～1.0 kg烧碱+20～50 kg钠膨润土+10～15 kg降滤失剂(GPNH)+10～15 kg腐植酸钾(KHm)+10～20 kg 随钻防塌堵漏剂(GPC)+2～3 kg包被剂(GBBJ)。

钻井液性能：漏斗黏度35～45 s，密度1.10～1.15 g/cm3，滤失量<8 mL。

维护与处理：①钻进100 m开始使用固控设备清除直井段钻井液中劣质固相(可排放部分钻井液)，逐渐加入稀释剂，将浆液密度降低至1.10 g/cm3；②留有足够的补浆调整空间，快速将钻井液性能调整到目标范围内；③利用固控设备清除钻井液中的有害固相，振动筛、除砂器、除泥器使用率100%，当钻井液密度>1.15 g/cm3时使用离心机。

4.2.2 二开(398.47～647.95 m)

钻井液配方：1 m3清水+0.5～1.0 kg烧碱+20～50 kg钠膨润土+20～25 kg降滤失剂(GPNH)+15～20 kg腐植酸钾(KHm)+10～20 kg随钻防塌堵漏剂(GPC)+2～3 kg包被剂(GBBJ)。

钻井液性能：漏斗黏度35～40 s，密度1.10～1.15 g/cm3，滤失量<6 mL。

维护与处理：①由于该井段多次出现套管底脱扣和断钻杆事故，所以为了抑制泥岩膨胀、脱落，适当加大降滤失剂(GPNH)和腐植酸钾(KHm)的用量，同时为了减小井壁阻力，加入少量润滑剂(GLUB)；②注意钻进时摩阻情况和振动筛返砂量情况，判断有没有岩屑床，如果有则需要通过改变钻井液流变参数来破坏岩屑床；③利用振动筛、除砂器等固控设备清除钻井液中的有害固相。

4.3 三开(647.95～1428.67 m)

钻井液配方：在上部井段钻井液的基础上，减少钠膨润土含量，在漏失井段(944.00～1428.67 m)增加随钻防塌堵漏剂(GPC)，同时加入封堵剂。

钻井液性能：漏斗黏度30～40 s，密度1.08～1.12 g/cm3，滤失量<6 mL。

维护与处理：①在正常孔段维护好泥浆性能，泥岩孔段黏度增加快，可适当排浆，然后加入稀释剂，将浆液密度降低至1.10 g/cm3；②在井漏井段，适当加大钠膨润土含量，同时增加随钻防塌堵漏剂(GPC)用量，在漏失较为严重的井段，配制堵漏泥浆，加入封堵剂，取心后将配制的堵漏泥浆泵送至井底及漏失井段，稳定1 h左右，循环钻井液；③利用振动筛、除砂器等固控设备降低固相含量，维持钻井液性能，间断使用低速离心机，在漏失井段不使用，以便维持钻井液的封堵效果。

4.4 四开(1428.67～2618.00 m)

钻井液配方：1 m3清水+0.5～1.0 kg烧碱+10～15 kg降滤失剂(GPNH)+10～15 kg腐植酸钾(KHm)+10～20 kg随钻防塌堵漏剂(GPC)+3～6 kg增黏剂(GTQ)+2～3 kg包被剂(GBBJ)。在漏失井段(1428.67～1470.00 m)增加随钻防塌堵漏剂(GPC)，同时加入封堵剂。随着井深的加深，适当加入润滑剂(GLUB)。

钻井液性能：漏斗黏度25～35 s，密度1.05～1.10 g/cm3，滤失量<8 mL。

维护与处理：①测井完毕下套管前采用三开的钻井液，并在浆液中补充1%封堵剂，防止下套管时发生漏失；②在漏失井段，将三开的钻井液稍加稀释剂稀释，在维持一定滤失性能(<8 mL)情况下降低钻井液密度降低至1.10 g/cm3左右，加入随钻防塌堵漏剂(GPC)和适量封堵剂，直至穿过漏失井段；③穿过漏失井段后，按配方配制新钻井液，排掉部分旧浆，混浆后留有足够补浆空间，快速调整钻井液性能至要求范围内；④在破碎较为严重的井段，增加随钻防塌堵漏剂(GPC)的量，适当加大降滤失剂(GPNH)和腐植酸钾(KHm)的用量，维护井壁稳定；⑤利用固控设备维持清除钻井液的有害固相。

5 效果

(1)护壁效果好。该井地层含有较多泥岩的泥岩地段，极易膨胀缩径，同时还有大量泥砂互层，易卡钻。钻进中使用聚合物钻井液体系，井壁稳定，无明显缩径、卡钻，起下钻较顺畅。

(2)具有较强的悬浮力，可顺利将钻进过程中井底产生的岩屑、泥砂携带出井口，保持了井底干净。

(3)具有良好的流变性，既降低对井壁和岩心冲刷，又保持良好流动性。

(4)配制泥浆简单，污染低，后期维护处理便捷。

6 存在的不足

二开井段，由于没有控制好滤失量，滤失量过大，造成井壁掉块，导致进尺慢、井径扩大，并造成脱落套管、多次断钻杆事故。后经处理，钻井液携带能力和降滤失得到控制，钻井液性能提高，进尺恢复正常水平。

一开、二开井段钻遇造浆地层，钻井液黏度过高，由于处理不及时，造成进尺慢。

7 结论

使用聚合物钻井液体系具有很好的护壁堵漏及防卡性能，能够满足钻进地层的使用要求。通过聚合物钻井液体系现场应用表明，该钻井液具有较强的抑制能力，起到了很好的护壁效果，并且具有良好的悬浮能力、流变性和低滤失量，保证了井孔的顺利完成。