沈某南区块抗高温防塌钻井技术研究应用

摘 要：沈某南区块构造上位于大民屯凹陷荣胜堡洼陷带，为了探索荣胜堡洼陷深层原生油气藏含油气性，部署1口探井，设计井深4680米。区块沙三下部及沙四段硬脆性泥岩发育，易造成井壁坍塌，漏塌同段，钻井液密度安全窗口窄，易出现井下复杂情况。针对上述问题，该项研究通过开展抗高温防塌水基钻井液技术和安全钻进技术措施研究，在采用合理的钻井液密度的前提下，通过强化封堵和抑制性，在预探井二开窄密度窗口井段防漏、防塌效果好。与邻井沈某7井相比，沈某7井二开1238m-3709m共计七趟钻，机械钻速6.3m/h，本井1026m-3885m只用了三趟钻，二开机械钻速18.57m/h，机械钻速提高了近3倍。设计探井的顺利完钻，充分验证了抗高温防塌水基钻井液技术、安全钻进技术措施在沈某南区块的可行性，有效解决了二开钻井液密度安全窗口窄井段易漏、易塌的难点。

关键词：抗高温防塌钻井液;井壁稳定;安全钻进措施;钻井工程

1 项目研究背景

沈某南区块内井深大于3500米已完钻探井1口（沈某7井），井未钻遇有效砂岩储层，致使勘探停滞，阻碍勘探发现进程。为了探索荣胜堡洼陷深层原生油气藏含油气性，实现大民屯凹陷成熟探区油气资源新的规模发现，部署1口探井，设计井深4680m。结合勘探目的及设计中钻遇地层的地层岩性，分析井底温度高、可能存在异常高压层、钻遇脆性泥岩引起井壁坍塌的钻井技术难点;由此针对性的研究提出抗高温防塌水基钻井液技术、安全钻进技术措施，在沙三下沙四段保证了在150℃以上的高温条件下钻井液仍保持稳定性能，同时在钻遇断层、异常高压层保证了安全顺利钻进。沈某南区块抗高温防塌钻井技术研究应用，为区块下步钻井工程的安全高效施工提供技术指导，具有重要的现实意义。

2 区块钻井技术难点分析

2.1预测井底温度高，对钻井液耐温性要求高

该井设计井深4680米，参照设计地温梯度3℃/100m，预计井底温度大约为155℃，要求MWD仪器和螺杆钻具具有良好的抗高温性能，否则极易损坏，造成不必要的起下钻，增加钻井成本。同时也要求钻井液在高温条件下仍然保证良好的流变性和悬浮性。

2.2邻井施工异常，存在井下事故和井控风险

设计探井二开上部钻遇地层1480m和2420m存在较大断层，构造发育较为复杂，钻井实施过程中存在井漏、井涌風险;同时该块2100m-2900m为注采主力层位，地层亏空严重，设计探井500米范围内有多口注水井，易造成水侵及井漏。此外二开设计钻遇的S3下部及S4段硬脆性泥岩发育，易造成井壁坍塌，漏塌同段，钻井液密度安全窗口窄，易出现井下复杂情况。

3抗高温防塌水基钻井液研究

为设计探井井眼的稳定，确定了以下钻井液对策：a）合理选择氯化钾钻井液密度，使其既能对井壁形成足够的支撑力，又能避免液柱压力过高导致裂缝扩张而发生井漏[1];b）保证氯化钾和表面水化抑制剂含量，以降低黏土矿物的水化分散作用，解决剥蚀、掉块等问题;c）加入纳米封堵剂和可变形封堵剂等处理剂，提高钻井液的封堵能力，防止微裂缝、层理扩张导致压力传递[2];d）提高钻井液的抗温能力，使其在150℃以上的高温条件下仍保持稳定性能;e）定期补充高效环保润滑剂加量，保证钻井液的润滑性，降低钻进、定向的摩阻扭矩大及粘卡等复杂几率。基于上述设计，分别配制了密度为1.20 kg/cm3，1.50kg/cm3和1.80kg/cm3的氯化钾钻井液，测试其在150℃温度下老化16h前后的基本性能。

由表3、4可以看出，不同密度的抗温防塌水基钻井液老化前后黏度和切力适中，触变性强，滤失量低，老化后静置2天，其上下密度基本无差异，高效润滑剂析出并未影响钻井液的沉降稳定性，也说明了该钻井液具有良好的稳定性、剪切稀释性和抗温能力，能满足钻井需求。

4安全钻进技术措施研究

针对二开井段断层、地层亏空等难点制定了以下技术措施：a）钻井时依靠高压泥浆泵，采用高压水力喷射技术，二开钻进时，泵压保持25MPa以上，提高机械钻速，钻遇上部砂砾岩、砂泥岩时降低泵冲，保证井径规则，钻遇大段软泥岩时，发挥高压泥浆泵最大优势，携带岩屑，防止泥岩缩径。钻遇下部硬质泥岩时，降低泵冲，加快钻进速度，避免长时间冲刷，使得硬质泥岩周期性垮塌[3]。b）获取邻边注采井资料进行调查跟踪，提前联系甲方对注水井进行泄压，避免钻进过程中造成水侵。c）在钻遇断层前和注采同层前，做好短起下，确保上部井眼畅通;d）储备好足够泥浆，断层及注采层内钻进时加入随钻堵漏剂，若一旦出现井漏，能够马上进行堵漏作业。e）进入油气层前，在井上储备足够的重晶石和氯化钾，以平衡油气层压力。f）控制起钻速度，防止抽汲诱喷，灌好钻井液，及时核对灌入量，避免在空井条件下检修设备。

5 现场应用情况及下步建议

针对二开钻遇地层沙三下、沙四上地层深灰色泥岩硬脆性矿物含量高，易发生剥蚀、掉块等问题，采用抗高温防塌水基钻井液，合理选择钻井液密度，提高钻井液的封堵能力;钻井至易造成井控问题的井段，提前制定相应的技术措施，保证了安全钻进。沈某南区块部署探井实现顺利高效完钻，对比原计划提前16.4天，二开平均机械钻速18.57m/h，且无井下事故发生和复杂情况发生。下步针对钻井液的流变性能和密度的选择上，还可以再次优化，可以进一步的提速增效。

参考文献：

[1]王俊梅 谢刚等.抗高温水基钻井液技术研究[J].广州化工.2019（16）

[2]陈浩.胜利油田中深部地层防塌钻井液体系研究及应用[D].中国石油大学.2008

[3]周祥林 张麒麟等.查干凹陷火山岩与泥岩地层安全钻井影响因素分析[J].断块油气田.2013（06）

作者简介：

石鹏（1985-），男，工程师，2010年毕业于中国石油大学（华东）石油工程专业，学士学位，现工作于中国石油辽河油田公司钻采工程技术部，从事石油钻井管理工作。