王春雷，宋碧濤，孫紅雨，楊小敏

（1.中國石化石油工程公司江蘇分公司，江蘇揚(yáng)州 225009；

2.中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇揚(yáng)州 225009）

梁X15井是江蘇油田部署于江蘇省東臺市梁垛鎮(zhèn)高姚村的一口施工難度較大的預(yù)探井，鉆探目的主探K2t1、E1f3，兼探E1f1含油氣情況。本井設(shè)計(jì)最大井斜 50.13°，斜深 3 511.34 m，垂深 2 850 m，水平位移1 578.05 m，井身軌跡直-增-穩(wěn)-增-穩(wěn)，穩(wěn)斜段（50.13°）長達(dá)1 500多米。針對該井的工程情況以及本區(qū)塊巖性較為復(fù)雜的特點(diǎn)，經(jīng)過室內(nèi)研究和配方優(yōu)選，本井采用聚醚多元醇鉆井液體系。現(xiàn)場應(yīng)用施工順利，無復(fù)雜情況。

1 地質(zhì)工程簡況

1.1 地質(zhì)特點(diǎn)

該區(qū)塊地層發(fā)育齊全，依次鉆探第四系東臺組、新近系鹽城組、古近系三垛組和阜寧組、白堊系泰州組和浦口組，且上部鹽城組、三垛組主要以棕紅色以及灰綠色泥巖為主，蒙脫石含量高，極易水化造漿，上部井段易縮徑、易泥包；下部阜寧組、泰州組以及浦口組以深灰色泥巖和細(xì)、粉砂巖為主，灰色泥巖性脆極易剝落垮塌，砂巖滲透性好易形成厚泥餅。

1.2 工程概況

該井一開使用Ф425鉆頭鉆至井深83 m，下入Ф339.7 mm表層套管至井深82 m；二開使用Ф311 mm鉆頭鉆至井深1 485 m，下入Ф244.5 mm技術(shù)套管至井深1 481.25 m；三開使用Ф216 mm鉆頭鉆至井深3 473 m，因未鉆遇油層，接通至裸眼完井。該井實(shí)際完鉆井深 3 473 m（斜深），最大井斜51.58°×2 950.05 m，造斜點(diǎn)：1 000 m，水平位移1 404.27 m。

2 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

2.1 流變性控制

流變性與坂土含量、相關(guān)處理劑、化學(xué)環(huán)境及體系的熱穩(wěn)定性有著密切的關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中采取的方法是控制合適的坂含，認(rèn)清化學(xué)環(huán)境，選擇相匹配的高效處理劑，使體系具有良好的熱穩(wěn)定性來達(dá)到穩(wěn)定流變性的目的[1]。該區(qū)塊上部鹽城組、三垛組極易造漿，稍有不慎即會對鉆井液造成極大的污染。而上部井段基漿性能如若不控制在合理的范圍內(nèi)，勢必會對下步施工造成極大的困擾。

2.2 井壁穩(wěn)定

井斜的增大勢必增加了地層坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，且該區(qū)塊巖性復(fù)雜，鉆井液必須有效對地層微裂縫進(jìn)行封堵以及控制泥頁巖水化分散、膨脹，從而降低坍塌風(fēng)險(xiǎn)，絕不能單一的從密度方面考慮來保持井壁穩(wěn)定。

2.3 潤滑防卡

本井的井身軌跡決定了施工過程中粘卡的風(fēng)險(xiǎn)極大，要求鉆井液必須保證合理的流變性能、優(yōu)質(zhì)的泥餅質(zhì)量以及優(yōu)良的潤滑性能，否則大段鉆具將會陷進(jìn)沉積的巖屑和泥餅里，發(fā)生粘卡，造成井下復(fù)雜。

3 聚醚多元醇的室內(nèi)評價(jià)試驗(yàn)

聚醚多元醇利用其濁點(diǎn)效應(yīng)來起到改變鉆井液性能的目的：當(dāng)井溫低于其濁點(diǎn)溫度時(shí)，聚醚多元醇呈水溶性，其表面活性使其吸附于鉆具和固體顆粒表面，抑制泥頁巖水化分散，降低鉆具的扭矩和摩阻，防止鉆頭泥包；當(dāng)井溫高于其濁點(diǎn)溫度時(shí)，多元醇從鉆井液中析出，形成類似油相的分子膜，吸附于井壁和鉆具上，從而使鉆井液的潤滑性大大增加，同時(shí)參與泥餅的形成，封堵巖石孔隙，阻止水分進(jìn)入地層，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定井壁的作用[2]。

表1 聚醚多元醇（JMC-60）在不同溫度條件下的回收率試驗(yàn)

3.1 抑制性評價(jià)

優(yōu)選EO/PO比例合適的聚醚，配以適當(dāng)聚乙二醇，配制濁點(diǎn)溫度在55～65℃的聚醚多元醇JMC-60，篩選相適應(yīng)的消泡劑XP-T20，采用巖屑滾動回收率考察其抑制粘土水化分散抑制能力，從表1可以看出，JMC-60在KCl的作用下，在不同溫度下均體現(xiàn)出非常優(yōu)良的抑制頁巖分散能力，而且隨著溫度升高，其回收率有增加趨勢，其二次相對回收率為100%，表明聚醚多元醇和KCl復(fù)合作用在泥巖上，形成了更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低了其繼續(xù)水化分散的能力。

鉆井液配方優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表2），可見聚醚多元醇JMC-60能較大幅度抑制粘土水化分散，且在較低濃度的K2CO3的協(xié)同作用下，其抑制性可進(jìn)一步增強(qiáng)，而不必使用過高的KCl或K2CO3濃度，以減輕氯離子的副作用。

3.2 抗溫性評價(jià)

通過大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，調(diào)配出綜合性能優(yōu)異的聚醚多元醇鉆井液配方：5%基漿+0.3%MMCA+0.5%NH4HPAN+0.3%LV-CMC+2%JMC-60+0.2%XPT20+0.5%KCl+2%QS-4+2%OSAM-K；使用Fann50L高溫高壓流變儀測試其在不同溫度條件下的流變性能，使用OFI公司的WTF170-50高溫高壓動濾失儀測試不同溫度情況下的濾失性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表3）。可以看出，隨著溫度的升高，聚醚多元醇鉆井液粘度呈現(xiàn)先降后升再降低的過程，而隨著溫度的升高，聚醚多元醇逐步從液相中析出，參與泥餅的形成，高溫高壓失水量呈現(xiàn)逐步降低的趨勢，有利于降低因?yàn)V液侵入導(dǎo)致的泥頁巖井壁失穩(wěn)問題。

3.3 潤滑性評價(jià)

圖1 聚醚多元醇加入井漿后高溫高壓下潤滑性評價(jià)

為了考察聚醚多元醇在高溫高壓下的潤滑性改善效果，使用現(xiàn)場鉆井液，加入3%的聚醚多元醇JMC-60，使用LEM4100HPHT潤滑性測試系統(tǒng)開展了相關(guān)測試。試驗(yàn)所用井漿為聯(lián)38-1井2 500 m處鉆井液，未添加植物油、乳化石蠟等潤滑劑。鉆井液密度為1.25 g/cm3，測試溫度為室內(nèi)慢慢升高到160℃，升溫過程控制在2 h，測試鋼-鋼摩擦的軸向壓力為150 kgf，鉆井液在測試系統(tǒng)中循環(huán)流動，保持壓力3 MPa，測試時(shí)旋轉(zhuǎn)速度定在60 r/min，模擬正常鉆進(jìn)過程中鉆具所受的摩擦力。其摩擦系數(shù)隨溫度的變化（見圖1），可見隨著溫度的升高，聚醚多元醇逐步從液相中析出，形成油相潤滑膜，其潤滑性逐步顯現(xiàn)，達(dá)到濁點(diǎn)溫度之上后潤滑性能穩(wěn)定。

表2 聚醚多元醇鉆井液抑制性評價(jià)

表3 聚醚多元醇鉆井液綜合性能評價(jià)

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 二開段：東臺組至鹽城組（86～1 487 m，鉆頭直徑311 mm）

為保證全井鉆井液優(yōu)良的流變性能，全井就樹立控制將鉆井液的坂含固含控制在合理范圍內(nèi)。為保證基漿良好的性能，本井清水一開，二開用土粉1.5 t配漿80 m3，充分水化，使用水化好的土粉漿進(jìn)行二開。

本井段上部鹽城組主要為土黃色泥巖，極易污染泥漿，且極易發(fā)生縮徑現(xiàn)象。實(shí)鉆過程在500 m開始添加K2CO3，逐步補(bǔ)充鉀離子，增強(qiáng)鉆井液對上部井段泥巖的造漿控制，在900 m開始添加聚醚多元醇JMC-60，在1 500 m之前按照200 kg/d的速度添加，保持聚醚多元醇在鉆井液中的含量達(dá)到2%左右，增強(qiáng)鉆井液的抑制能力。同時(shí)大小分子聚合物配制成膠液正常維護(hù)，此外在實(shí)鉆過程中注意觀察循環(huán)槽鉆井液流型的變化，聚醚的加入往往會引起鉆井液中氣泡的增多，在現(xiàn)場應(yīng)用過程中，加入聚醚的同時(shí)應(yīng)加入一定的消泡劑XPT-20，同時(shí)要注意加藥的速度和區(qū)域。此外，加入聚醚后根據(jù)進(jìn)尺補(bǔ)充一定量的聚合物和銨鹽進(jìn)行護(hù)膠和調(diào)整流型。同時(shí)工程上要相互配合，每鉆進(jìn)150 m進(jìn)行短起下鉆，每次起下鉆完，開泵一定要緩慢。由于鹽城組較長，定期檢查清錐形罐和除砂罐，及時(shí)進(jìn)行清理以降低有害固相含量。本井設(shè)計(jì)1 000 m開始定向，在311 mm的大井眼定向，做到上述鉆井液要點(diǎn)也基本滿足定向鉆進(jìn)，同時(shí)采用螺桿加牙輪鉆頭的鉆具組合在一定程度上也有利于定向鉆進(jìn)。

4.2 三開：三垛組～浦口組（1487～2323 m，鉆頭直徑216mm）

本井段三垛組巖性主要為棕紅色泥巖和暗棕色泥巖，地層易造漿，縮徑，要求鉆井液有很強(qiáng)的抑制性。三開鉆進(jìn)中繼續(xù)補(bǔ)充JMC-60，1 500 m之后由于井斜增加，為降低摩阻，方便滑動鉆進(jìn)，聚醚多元醇加量調(diào)整到800 kg/d，并根據(jù)現(xiàn)場鉆速的情況適當(dāng)補(bǔ)充，保持聚醚多元醇在鉆井液中的含量達(dá)到2%左右,并配加適量NH4-HPAN、K2CO3，增強(qiáng)鉆井液的抑制性能和流變性能，控制棕色泥巖的造漿。嚴(yán)格控制鉆井液濾失量，減少濾液侵入地層。

本井下部井段阜寧組至浦口組巖性主要為灰色、深灰色、黑色泥巖且大井斜段均處于該段地層。較大的井斜不但增加了地層垮塌的風(fēng)險(xiǎn)，而且大段鉆具處于該井段進(jìn)行定向復(fù)合鉆進(jìn)。因此該段從提高鉆井液的抑制性、封堵性、防塌性以及潤滑性入手。進(jìn)入阜寧組前調(diào)整好鉆井液性能，及時(shí)補(bǔ)充防塌劑進(jìn)行防塌預(yù)處理，鉆進(jìn)過程中，要間斷性的補(bǔ)充防塌劑并采用多種防塌劑協(xié)同作用封堵地層，增強(qiáng)鉆井液的封堵以及防塌效果。隨著井深井溫的增加，聚醚多元醇聚醚表現(xiàn)出一定的油溶性，吸附于井壁，使井壁潤濕反轉(zhuǎn)。鉆進(jìn)過程中根據(jù)井下摩阻情況及時(shí)補(bǔ)充聚醚多元醇，維持2%～3%的量，提高鉆井液的潤滑性能，適當(dāng)使用消泡劑控制好起泡，鉆進(jìn)過程中定向復(fù)合鉆進(jìn)較為順利。

4.3 應(yīng)用效果評價(jià)

（1）聚醚多元醇鉆井液具有良好的抑制性，在本井上部造漿嚴(yán)重的鹽城組三垛組井段鉆進(jìn)過程中，因?yàn)樵囉玫碾x心機(jī)輔機(jī)燒毀兩次，固控不完善，但鉆井液性能基本穩(wěn)定，返出的巖屑均勻、內(nèi)部干燥，測得坂含未明顯上升；（2）井壁穩(wěn)定性良好，通過聚醚多元醇復(fù)配有機(jī)硅腐殖酸鉀防塌劑保證了本井下部地層的穩(wěn)定，返出巖屑未見明顯掉塊，全井未出現(xiàn)劃眼復(fù)雜現(xiàn)象；（3）利用聚醚多元醇的濁點(diǎn)效應(yīng)，鉆井液潤滑防粘性良好，本井摩阻控制在可以接受的范圍內(nèi)。

表4 梁X15井般含分析與摩阻數(shù)據(jù)

5 結(jié)論與認(rèn)識

在本井所采用的聚醚多元醇鉆井液體系經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用顯示，該體系鉆井液抑制性突出，懸浮穩(wěn)定性好，體系失水小，潤滑性滿足大斜度長穩(wěn)斜段的鉆進(jìn)，隨著聚醚含量增加，鉆井液出現(xiàn)了靜切力較大、流型變差的現(xiàn)象，但起下鉆開泵都很順利，說明該體系鉆井液觸變性較好，適合中深井的使用。

[1]鄢捷年.鉆井液工藝學(xué)[M］.北京：石油大學(xué)出版社，2000.

[2]呂開河，邱正松，徐加放，等.聚醚多元醇鉆井液研制及應(yīng)用[J］.石油學(xué)報(bào)，2006，27（1）：101-105.