英2井井壁稳定钻井液技术

２０１４年１月　邱春阳等．英２井井壁稳定钻井液技术　５　英２井井壁稳定钻井液技术　邱春阳，申禄泰，郝泽君，刘　贺　（胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司，山东东营２５７０６４）　

［摘要］针对英２井不同井段地层岩性特征，优选铝胺封堵防塌钻井液体系，采用合理密　度支撑一多元协同抑制一双重封堵防塌技术，配合相应的现场施工工艺，解决了泥页岩水敏性强、　长裸眼段井壁失稳、煤层坍塌及石炭系塌漏并存的难题。该井钻探施工顺利。　［关键词］钻井液封堵防塌长裸眼英２井　

英２井是准噶尔盆地陆梁隆起北端石西凹陷　的一口预探井，主探上石炭统火山岩及侏罗系西　山窑组、二叠系砂岩含油气情况，兼顾了解本区石　炭系烃源岩与地层层序特征，获取该区石炭系评　价研究参数。英２井采用三开制井身结构钻进：　一开６６６０．４　ｍｍ井眼Ｘ　８４２．００　ｍ＋６５０８／ｌｑｍ套　管×８１１．８５　１１３；二开ｑｂ４４４．５　ｍｍ井眼×３　４８８．００　ｍ＋６３３９．７ｍｍ套管Ｘ　３　４８７．６１　ｍ；三开６２１５．９　ｍｍ　ｘ４　７８０　ｍ；分段打水泥塞完井。我们通过优　选铝胺封堵防塌钻井液体系，采用合理密度支撑　一多元协同抑制一双重封堵防塌技术，配合相应　的现场施工工艺，使二开长裸眼段及煤层段的井　壁稳定，全井无复杂情况发生，施工顺利。　１英２井钻井技术难点　１）从白垩系吐谷鲁群组至西山窑组，泥岩水　敏性强，井壁失稳严重。邻井起下钻阻卡严重，经　过２—３趟起下钻的井眼，也存在明显的阻卡显　示。即使新井眼只有５０～１００　ｍ，起钻阻卡也很　明显。　２）侏罗系三工河组至八道湾组煤层发育，煤　层性脆，节理微裂缝发育，在外力作用下易破碎垮　塌。另外，煤层与泥岩呈不等厚互层，泥岩水化后　强度降低，导致其上支撑的煤层垮塌；煤层坍塌引　起上部泥页岩坍塌，形成垮塌的恶性循环。　３）二开裸眼段长２　６００　ｍ，裸眼段长，钻井施　工周期增长，致使裸眼段井壁浸泡时间增加，起下　钻次数增多，对井壁碰撞、抽吸的机率增多，导致　井壁失稳趋势增大。　４）石炭系地层微裂缝发育，裂缝形状不一，　杂乱分布，钻进中井塌及井漏同时存在，施工难　度大。　２钻井液体系的选择　２．１上部地层（０—１　５００　Ｉｌ１）钻井液体系　上部地层泥岩较软，容易水化，砂岩疏松，渗　透性极强。机械钻速高，产屑量大，容易形成虚厚　泥饼，如控制不好，极易发生阻卡。确定采用聚合　物强抑制钻井液体系，有效抑制泥页岩水化，稳定　井壁。体系配方如下：　（４．０％一６．０％）膨润土＋（０．１％～０．２％）　烧碱＋（０．１％～０．２％）纯碱＋（０．１％一０．４％）　聚丙烯酸钾＋（０．１％一０．３％）聚合物包被剂＋　１．０％聚丙烯腈铵／钾盐＋（０．５％一１．５％）低黏　羧甲基纤维素钠盐　２．２下部地层（１　５００—４　７８０　１１１）钻井液体系　随着井深增加，裸眼井段越来越长，煤层段暴　露时间越来越长，对下部地层的井壁稳定性要求　也更高。确定使用铝胺成膜封堵防塌钻井液体　系，体系配方如下：　（３．０％一４．０％）膨润土＋（０．１％一０．２％）　烧碱＋（０．１％～０．２％）纯碱＋（０．２％一０．３％）　聚丙烯酸钾＋（０．５％一１．０％）水解聚丙烯腈铵／　钾盐＋（１％～２％）有机胺＋（２％～４％）沥青类　防塌剂ＨＱ一１＋（０．５％～１％）铝络合物抑制　剂＋（１％一２％）ＳＭＰ一１＋１％非渗透处理剂　ＬＷ一７＋（０．５％～１％）抗高温表面活性剂＋　（１％一２％）抗高温抗盐降滤失剂ＪＺＣ一１＋　（１％～２％）无水聚合醇＋（２％一４％）超细碳酸　钙＋（２％～３％）白油。　

收稿日期：２０１３—０７—０８。　作者简介：邱春阳，工程师，硕士，从事钻井液体系研究和技　术服务工作。　６　精细石油化工进展　ＡＤＶＡＮＣＥＳ　ＩＮ　ＦＩＮＥ　ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ　第ｌ５卷第１期　

３钻井液体系及技术特点　３．１强抑制　针对二开上部地层泥岩易吸水膨胀及煤泥互　层的特点，强化钻井液体系的抑制性，使用有机　胺、聚合醇和铝络合物抑制剂，依靠“晶层镶嵌”、　“浊点效应”和“化学键合”三元协同增强钻井液　体系的抑制性¨　］。这样不仅可以减缓上部泥岩　段吸水膨胀，还可降低泥煤互层中泥岩水化程度，　防止煤层井段垮塌。　３．２强封堵　针对二开长裸眼段和下部煤层段，提高钻井　液体系的封堵能力。　１）长裸眼段的封堵。钻进到二开下部地层　时，使用沥青类封堵剂和超细碳酸钙，封堵上部疏　松地层，增强地层的承压能力。　２）煤层段的封堵。使用沥青和非渗透成膜　封堵剂，配合超细碳酸钙，对煤层井段进行有效封　堵，依靠封堵材料协同作用增加封堵效果，减缓钻　井液滤液对地层的渗透　ｊ。　３．３合适的钻井液密度　力学因素引起的井壁垮塌，只有通过力学支　撑才能解决。因此，选用的钻井液应具有合适的　密度。在二开裸眼段下部钻进及煤层钻进时，必　须保证对地层的正压差，以达到对地层的严封堵，　进而通过钻井液液柱径向支撑平衡地层坍塌压　力，最终达到防止井壁坍塌的目的。　４钻井液施工工艺　４．１上部地层（０—１　５００　ｍ）钻井液施工工艺　１）配制５％预水化膨润土浆开钻，钻进中按　照循环周补充聚合物胶液，其配方为：水＋　（０．４％一０．６％）ＮａＯＨ＋（０．３％一０．５％）　ＫＰＡＭ＋（０．２％～０．７％）ＰＡＭ，保持聚合物在钻　井液中的有效含量约为０．５％，抑制岩屑水化分　散，保持钻井液性能稳定。　２）上部地层松软，渗透量大，适时补充预水　化膨润土浆，保证钻井液具有良好的悬浮携带　能力。　３）施工中控制钻井液具有适当的黏切和低　的固相含量，使钻井液具有良好的流变性，防止黏　切过高导致岩屑在井壁上形成虚厚泥饼。　４）钻进中，适当控制钻井液ＡＰＩ失水，充分　提高钻头水马力破岩效果，提高机械钻速，提高大　井眼的净化能力，适当冲刷井壁。　５）上部地层钻速快，大井眼产屑量多，容易　造成固相污染，因此施工中开启四级固控设备，除　去钻井液中的劣质固相。　６）做好短起下钻，及时破坏井壁上形成的虚　泥饼，修复泥岩缩径井段，保证井眼畅通。　４．２下部地层（１　５００—４　７８０　ｍ）钻井液施工　工艺　１）开钻后控制钻井液密度在设计下限，二开　下部钻井液密度增加至１．２４　ｇ／ｅｒａ　。依靠钻井液　液柱压力平衡地层坍塌压力，保持二开长裸眼段　的井壁稳定。三开地层微裂缝发育，钻进中钻井　液密度控制在１．１５　ｇ／ｅｒａ　，防止井漏。　２）中压滤失量控制在５　ｍＬ以内。３　５００　１ＴＩ　后加入磺化酚醛树脂和磺酸盐聚合物降滤失剂，　控制钻井液的高温高压滤失量在１０　ｍＬ以内，降　低滤液向地层的渗透。滤失量随井深的控制情况　见图１和图２。　

图１　１　５００—３　５００　ｍ井段ＡＰＩ滤失量控制情况　井深／　图２　３　５００—４　７８０　ｍ井段ＨＴＨＰ　滤失量控制情况　

３）钻进过程中，逐渐提高钻井液的漏斗黏　度，由适当冲刷井壁到护壁防塌，由依靠排量携岩　到依靠钻井液悬浮携带岩屑。漏斗黏度控制如图　３所示。　

１　１　Ｏ　ＯｒＩⅧ＼删２０１４年１月　邱春阳等．英２井井壁稳定钻井液技术　７　｛趟　嘏　寸　嘿　

ｌ５００　２０００　２５００　３０００　３５００　４０００　４５００　５０００　井深／ｍ　

图３漏斗黏度控制情况　

４）在土古鲁群组底部，一次性加入１％铝络　合物抑制剂和０．５％有机胺，随井深增加逐渐增　加其含量，增强钻井液体系的抑制性。　５）在土古鲁群组底部，一次性加入３％沥青　类防塌剂和３％超细碳酸钙；以胶液形式补充Ｉ％　非渗透成膜封堵剂，增强钻井液体系对地层的封　堵效果。　６）钻进中控制钻井液体系ｐＨ在９左右，防　止ｐＨ过高导致岩屑水化分散及煤层溶解。　７）钻进至二开下部地层时，钻井液中适当加　入白油润滑剂和聚合醇，根据工程摩阻及扭矩情　况增加其含量，防止在长裸眼段造成起下钻遇阻。　８）二开打完进尺后适当提高钻井液黏切，彻　底净化井眼；待振动筛没有岩屑返出后，配制封井　浆封住煤层井段，保证电测及套管顺利到底。电　测封井浆配方为：１２０　ｍ　井浆＋１％ＳＭＰ一１＋　ｉ％沥青类封堵剂＋Ｉ％白油润滑剂＋ｉ％抗高温　抗盐降滤失剂＋１．５％非渗透成膜封堵剂＋１％塑　料小球；下套管封井浆配方为：８０　ｍ　井浆＋１％　ＳＭＰ一１＋１％抗高温抗盐降滤失剂＋１％白油＋　１．５％非渗透成膜封堵剂＋１．５％沥青类封堵剂。　９）三开完钻后，为保证电测顺利，配制５０　ｍ　封井浆封住三开裸眼段。封井浆配方为：５０　ｍ　井浆＋４％白油＋２％非渗透处理剂＋４％　ＳＭＰ一１＋４％ＨＱ一１。　

ｔ０）每钻进２００　ｍ或每２４　ｈ进行一次短程起　下钻，刮掉井壁上吸附的虚厚泥饼，修整井壁；控　制起下钻速度，下钻过程中分段顶通，避免在煤层　井段开泵，防止二开长裸眼段井壁垮塌及三开裸　眼段发生井漏。　

５钻探效果　１）英２井施工中井壁稳定，起下钻畅通无　阻，取芯收获率９３．６％，电测一次成功率１００％。　２）施工中井身质量良好，全井井径平均扩大　率为８．９６％，煤层段井径平均扩大率为６．１７％。　３）三开钻至井深４　４７４　ｍ后冬休８０天，下钻　通井一次到底，表明体系抑制能力和封堵能力具　有长效性。　

６结论　１）该区块二开裸眼段长，上部地层疏松，泥　岩较软易吸水膨胀，地层压力系数低。因此，钻进　中必须提前加足抑制剂和封堵剂，提高钻井液体　系的抑制性和封堵性。　２）煤层段的防塌要采用综合方式，提前加入　沥青封堵剂和非渗透处理剂，同时使用合理的钻　井液密度，通过多元协同稳定井壁。　

参考文献　［１］　郭京华，田凤，张全明，等．铝络合物钾盐强抑制性钻井液　的应用［Ｊ］．钻井液与完井液，２００４，２１（３）：２３—２６．　［２］　张启根，陈馥，刘彝，等．国外高性能水基钻井液技术发展现　状［Ｊ］．钻井液与完井液，２００７，２４（３）：７４—７７．　［３］　王洪宝，王庆，盂红霞，等．聚合醇钻井液在水平井钻井中　的应用［Ｊ］．油田化学，２００３，２０（３）：２００—２０２．　［４］　申瑞臣，屈平，杨恒林．煤层井壁稳定技术研究进展与发展　趋势［Ｊ］．石油钻探技术，２０１０，３８（３）：１—７．　［５］　黄治中，杨玉良，马世昌．不渗透技术是确保霍尔果斯安集　海河组井壁稳定的关键［Ｊ］．新疆石油科技，２００８，１８　（１）：９—１２．　［６］　李洪俊，代礼杨，苏秀纯，等．福山油田流沙港组井壁稳定　技术『Ｊ＿．钻井液与完井液，２０１２．２９（６）：４２—４５．　

Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　Ｆｌｕｉｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｂｏｒｅｈｏｌｅ　Ｓｔｅａｄｙ　ｆｏｒ　Ｙｉｎｇ　２　Ｗｅｌｌ　Ｑｉｕ　Ｃｈｕｎｙａｎｇ　Ｓｈｅｎ　Ｌｕｔａｉ　Ｈａｏ　Ｚｅｊｕｎ　Ｌｉｕ　Ｈｅ　（Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈｅｎｇｌｉ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　２５７０６４，Ｃｈｉｎａ）