呂 明，廖 勇

(中石化西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，重慶400042)

資陽1井鉆井液技術(shù)

呂 明*，廖 勇

(中石化西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，重慶400042)

資陽1井是中石化西南油氣田分公司部署在四川盆地川中隆起興隆場(chǎng)鼻狀構(gòu)造頂部較低部位的一口海相預(yù)探井，以寒武系龍王廟組和震旦系燈影組二段為主要目的層，設(shè)計(jì)井深5383m，完鉆井深5346m。該井鉆至古老的震旦系地層，設(shè)計(jì)和實(shí)鉆地層差別較大，地溫梯度異常，達(dá)到2.5℃/100m，預(yù)計(jì)完鉆井底溫度達(dá)到170℃～190℃，分別在三疊系須家河組、寒武系筇竹寺組和寒武系麥地坪組鉆遇大段頁巖，龍王廟組和燈影組二段孔縫發(fā)育，雷口坡組和嘉陵江組有大段石膏層，嘉陵江組有鹽層。經(jīng)過室內(nèi)大量實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選出適合本井的氯化鉀聚磺鉆井液體系，選用抗溫、抗膏鹽和防漏處理劑，成功穿過以上復(fù)雜層段。

資陽1井；氯化鉀聚磺鉆井液；抗溫性能；抗膏鹽；防漏

資陽1井是中石化西南油氣田分公司部署在四川盆地川中隆起興隆場(chǎng)鼻狀構(gòu)造頂部較低部位的一口海相預(yù)探井，以寒武系龍王廟組和震旦系燈影組二段為主要目的層，設(shè)計(jì)井深5383米，目前鉆至井深5364m。該井鉆至古老的震旦系地層，設(shè)計(jì)和實(shí)鉆地層差別較大，地溫梯度異常，達(dá)到2.5℃/100m，預(yù)計(jì)完鉆井底溫度達(dá)到170℃～190℃，分別在三疊系須家河組、寒武系筇竹寺組和寒武系麥地坪組鉆遇大段頁巖，龍王廟組和燈影組二段孔縫發(fā)育，雷口坡組和嘉陵江組有大段石膏層，嘉陵江組有鹽層。本井經(jīng)過室內(nèi)大量實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選出適合本井的氯化鉀聚磺鉆井液體系，選用抗溫、抗膏鹽和防漏處理劑，成功穿過以上復(fù)雜層段。

1 地質(zhì)簡況

該區(qū)位于樂山—龍女寺古隆起東南古斜坡帶上，今構(gòu)造處于川中隆起帶軸部，威遠(yuǎn)大型穹窿背斜構(gòu)造向北東方向傾沒的斜坡帶上。該區(qū)自下而上依次沉積震旦系陡山沱組、燈影組，寒武系筇竹寺組、滄浪鋪組、龍王廟組、陡坡寺組、洗象池組，二疊系梁山組、棲霞組、茅口組、龍?zhí)督M、長興組，三疊系飛仙關(guān)組、嘉陵江組、雷口坡組、須家河組，侏羅系自流井組、涼高山組、沙溪廟組、遂寧組；區(qū)內(nèi)地表出露侏羅系遂寧組，不發(fā)育奧陶系、志留系。

2 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

（1）井漏：須家河組地層發(fā)育一條斷層，裂縫發(fā)育；雷頂風(fēng)化殼可能存在漏失，且此段斷層發(fā)育；鄰區(qū)茅口組因巖溶發(fā)育，鉆井中放空、井漏顯示較多；鉆遇以上層段及主要目的層時(shí)注意防漏。

（2）井眼穩(wěn)定：遂寧組、沙溪廟組、自流井組地層泥巖發(fā)育，易水化分散坍塌；須五、須三夾碳質(zhì)泥巖和煤層，防坍塌掉塊和卡鉆。長興組—龍?zhí)督M屬應(yīng)力敏感性地層，注意防塌。

（3）減阻防卡：深井段裸眼長加入抗高溫潤滑劑降低泥餅?zāi)Σ料禂?shù)，減緩粘附卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）流變性控制：預(yù)測(cè)完鉆井底溫度高于160℃,最高可能達(dá)190℃，對(duì)鉆井液材料的耐溫性要求高，顯著增加控制鉆井液流變性的難度。

（5）抗污染能力：雷口坡組、嘉陵江組地層含有石膏，應(yīng)注意提高鉆井液的抗膏鹽侵能力、鈣離子最高含量達(dá)1200ppm；寒武系、震旦系鉆進(jìn)時(shí)注意防鹽水浸Cl離子最高含量達(dá)32000ppm。

（6）2套不同的壓力系統(tǒng)在同一個(gè)裸眼井段內(nèi)，存在高壓地層流體的侵入或是低壓地層的壓差卡鉆。龍王廟的地壓系數(shù)1.00～1.30g/cm3燈影組的地壓系數(shù)0.90～1.20g/cm3。

3 鉆井液配方的確定

3.1 抗鹽、抗鈣鉆井液體系的作用機(jī)理

鉆井液屬于粘土適度分散的膠體—懸浮體分散體系，鹽侵、鈣侵對(duì)鉆井液性能的影響主要是通過壓縮粘土顆粒表面的擴(kuò)散雙電層和水花膜從而影響粘土的分散度，該過程是不完全可逆；壓縮雙電層是鈣侵和鹽侵的的作用機(jī)理因此選用增厚水化膜的護(hù)膠劑來抗鈣、抗鹽侵。

抗高溫機(jī)理：（1）高溫作用下分子運(yùn)動(dòng)加速處理劑與粘土顆粒之間的粘附能力減弱，處理劑失去作用；（2）高溫作用下處理劑分解，處理劑失去作用；（3）防漏作用機(jī)理：漏失是在一定的壓差條件下鉆井液流動(dòng)到了鉆頭形成的井筒外，壓差和通道是漏失的2個(gè)必要條件；（4）井眼穩(wěn)定作用機(jī)理：井眼穩(wěn)定主要有化學(xué)防塌、物理防塌和抑制水化?；瘜W(xué)防塌通過增加濾液中K+、Ca2+、Cl-的濃度是指通過調(diào)節(jié)鉆井液水活度，當(dāng)鉆井液水活度低于地層水活度時(shí)，水活度誘導(dǎo)的化學(xué)滲透壓可以部分抵消井下水力正壓差引起的空隙壓力傳遞和濾液進(jìn)入作用，甚至使地層水流向井眼內(nèi)部，達(dá)到井壁穩(wěn)定效果。物理防塌通過瀝青和超細(xì)碳酸鈣對(duì)裂縫的封堵；抑制水化作用，是指通過優(yōu)選抑制劑，減少水化應(yīng)力，抑制水化分散，盡可能阻緩水化引起的井壁巖石強(qiáng)調(diào)降低。

3.2 抗鹽、抗鈣、抗溫材料的選擇（表1、表2）

表1 實(shí)驗(yàn)基樣性能

表2 抗鹽、抗鈣降失水劑的評(píng)價(jià)

正交最優(yōu)抗鈣、抗鹽、降失水方案配方：二開井漿+ 2%JBF-2+2%SXP-2+4%JD-6（基樣1）。

3.3 抗溫穩(wěn)定劑的選擇（表3）

最優(yōu)配方：二開井漿+0.8%NaOH+0.5%Na2SO3+ 2%JBF-2+2%SXP+4%JD-6+3%RHJ-3+1%TX-1。

3.4 優(yōu)選方案抑制性能實(shí)驗(yàn)（圖1）

3.5 最優(yōu)方案抗鹽實(shí)驗(yàn)（表4）

3.6 最優(yōu)方案抗鈣實(shí)驗(yàn)（表5）

3.7 最優(yōu)方案潤滑性實(shí)驗(yàn)（表6）

4 現(xiàn)場(chǎng)工藝技術(shù)

4.1 體系轉(zhuǎn)化及維護(hù)處理措施

（1）在鉆遇雷口坡前按最優(yōu)配方一次性加入JBF-2、SXP-2、JD-6、TX-1、RHJ-3、Na2SO3等處理劑。

（2）鉆進(jìn)過程中補(bǔ)充大分子包被劑膠液護(hù)膠,經(jīng)常補(bǔ)充JD-6、SXP-2抗溫抗鹽處理劑。

（3）鉆進(jìn)過程中循環(huán)加入3%～4%的隨鉆堵漏材料和2%～3%的RHJ-3乳化瀝青封堵微裂縫,增強(qiáng)井筒的承壓能力,適時(shí)地提高鉆井液的密度有利于井壁穩(wěn)定。

（4）經(jīng)常測(cè)定Cl-和Ca2+的含量,通過加入KCl和石灰乳保持Cl-在30000ppm以上Ca2+含量在500ppm。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)施工效果

（1）體系轉(zhuǎn)化前鉆井液對(duì)鈣和鹽侵很敏感,加入0.2%的CaCl2后鉆井液成滴流,失水也急劇地上升,轉(zhuǎn)化后在雷口坡和嘉陵江組鉆遇石膏和膏鹽層時(shí)性能穩(wěn)定，順利地穿過了膏鹽層，且起下鉆順利，沒有阻卡現(xiàn)象；

表3 高溫穩(wěn)定劑加量的選擇

圖1 優(yōu)選方案抑制性能實(shí)驗(yàn)

表4 最優(yōu)方案抗鹽實(shí)驗(yàn)

表5 最優(yōu)方案抗鈣實(shí)驗(yàn)

表6 最優(yōu)方案潤滑性實(shí)驗(yàn)

（2）雷口坡和嘉陵江交界處地層破碎，1.45的密度不能穩(wěn)定破碎地層，加單根困難,經(jīng)甲方同意，密度提到1.65，無漏失現(xiàn)象,井內(nèi)恢復(fù)正常，加單根起下鉆順利;

（3）進(jìn)入燈影組二段后井溫高達(dá)160℃,鉆井液有高溫減稠的現(xiàn)象,加入0.2%的PAC后，粘切恢復(fù)，性能穩(wěn)定;（4）筇竹寺的頁巖段長達(dá)400m,鉆進(jìn)過程中井壁穩(wěn)定無掉塊;

（5）在龍王廟組和燈影組取芯段的巖芯中有很多的裂縫和空洞,裂縫寬2～3mm，空洞最大直徑有10mm左右,但鉆進(jìn)過程中沒有發(fā)生漏失現(xiàn)象。

5 認(rèn)識(shí)與建議

（1）這套鉀鈣水基鉆井液體系具有很強(qiáng)的防漏、防塌的性能，能滿足復(fù)雜井的施工要求。

（2）這套水基鉆井液有很好的抗高溫性能，能滿足160℃井底溫度井的施工要求，比油基鉆井液的使用費(fèi)用低。

（3）這套鉀鈣水基鉆井液有很強(qiáng)的抗離子污染性能，在穿雷口坡組和嘉陵江組時(shí)，鈣離子濃度高達(dá)1200ppm、氯離子濃度達(dá)32000ppm，鉆井液性能穩(wěn)定，起下鉆順利。

（4）把中壓失水控制在2mL以內(nèi)，高溫高壓控制在10mL以內(nèi)，對(duì)硬質(zhì)的頁巖和白云巖有很高的防塌效果。

(5)根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)地調(diào)整鉆井液密度，防止因液注壓力不能支撐井壁引起的井下復(fù)雜情況。

[1]張繼國，楊永勝，紀(jì)樹偉，郭耀，劉海濤.查深1井鉆井液技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2013(5).

[2]伊增葦，耿東士，王小娜.鉆井液濾液抑制泥頁巖水化膨脹能力評(píng)價(jià)方法[J].鉆井液與完井液,2013(6).

TE254

B

1004-5716(2015)10-0017-04

2014-11-03

2014-11-16

呂明（1984-），男（漢族），四川廣漢人，助理工程師，現(xiàn)從事現(xiàn)場(chǎng)鉆井液技術(shù)工作。