钾钙基聚合物钻井液体系在玛湖35井研究与应用

殷衍龙 高峰 周欣

摘要：基础资料：构造位置：位于准噶尔盆地中央坳陷玛湖凹陷玛湖23井南二叠系上乌尔禾组二段岩性圈闭。地理位置：位于新疆维吾尔自治区克拉玛依市境内，距玛湖20井東偏北7.37km，玛湖17井东偏南6.36km，玛湖23井南偏东4.89km。井口坐标：纵（X）：5，046，428.00m 横（Y）：15，383，150.00m设计井深：4700m。地面海拔：269.33m。井别：预探井。井型：直井。钻井目的：探索玛湖凹陷白碱滩扇东翼低勘探区二叠系上乌尔禾组含油气性。目的层位：主探二叠系上乌尔禾组（Pw），兼探二叠系下乌尔禾组（Pw）、三叠系百口泉组（Tb）、克拉玛依组（Tk）、白碱滩组（Tb）、侏罗系（J）。完钻层位：二叠系下乌尔禾组（Pw）;完钻原则：钻穿二叠系上乌尔禾组（Pw）后，钻揭下乌尔禾组（Pw）100m，井底无油气显示，留足口袋即可完钻。若有油气显示，则钻穿显示段，留足口袋完钻。完井方法：固井射孔完井。

关键词：钻井液;研究;应用

一、复杂事故原因分析

根据该地区岩性特征、钻井过程中出现的事故、复杂情况分析，造成该地区的钻井复杂的原因较多，其主要因素为：地层因素：八道湾中下部煤层发育，多套煤层集中发育极易垮塌，扶正器通过煤层时造成卡钻。八道湾组发育巨厚砂、砾岩及多套煤层，承压能力低，极易发生井漏。克拉玛依组底部砂岩承压能力低，易发生漏失。目的层为裂缝性储层，地层压力变化大，易发生气侵，压井过程易发生漏失。工程措施：下钻或下套管前钻井液静止时间长，下钻速度过快或开泵过猛极易导致井漏。扶正器或钻头通过煤层时操作不当，猛刹猛放或洗井时间过长导致煤层垮塌卡钻或井漏。钻井液因素：前期形成泥饼质量不致密坚韧，通井过程泥饼遭受破坏，导致承压能力下降。由于部分砂岩段和煤层胶结性差，钻井液不能实现有效封堵护壁，造成钻井液滤液大量渗入微裂隙，引起渗漏或地层垮塌。该地区钻进目的层过程中平衡地层压力所需的钻井液密度不易确定，仅能依据复杂出现后具体情况进行钻井液密度和性能调整，造成钻揭地层初期负压钻进而造成气侵。

二、钻井液施工技术难点

地表胶结疏松，易窜槽、垮塌;白垩系泥岩水敏性强，砂岩胶结性差，易水化膨胀、垮塌;侏罗系、三叠系存在井漏风险，二叠系及三叠系存在钻遇异常高压风险。八道湾组厚砂层承压能力低、底部多套煤层，承压能力低，易发生漏失;百口泉组褐色、灰色泥岩易垮塌形成“糖葫芦”井眼易发生阻卡及电测遇阻;能钻遇裂缝性储层，易发生油气侵甚至溢流，压井时易发生井漏。

三、分段钻井液技术措施

3.1一开段（0～500m）钻井液技术措施：按设计要求配制坂土浆，充分预水化24h后，再加入CMC（中）充分溶解、搅拌均匀，粘度达到80秒以上方可开钻。表层钻进中应适当控制钻井液的坂含和粘切，注意防漏、防窜。CMC（中）胶液为主，并以细水长流的方式加入。钻完表层后，合理调整钻井液性能，适当增加粘度，提高悬浮性，以利于表层安全、顺利下入。保证固控设备运转良好，合理使用好固控设备。

3.2二开段（500～4100）钻井液技术措施：将一开钻井液用清水和胶液冲稀至坂含40g/l左右，按设计配方加入各种处理剂，调整性能至要求范围后二开。根据地质设计提供地层压力系数并结合邻井资料，本井段钻井液密度设计为1.15g/cm～1.45g/cm。考虑邻井玛湖013井Ktg（井深543m）当量破裂压力密度1.44 g/cm（已破），当钻井液密度超过1.44g/cm时注意做好上部地层防漏工作。现场施工中应根据实际情况合理调整钻井液密度，在保证井下安全的前提下，应尽可能使用设计密度的较低值，以预防井漏并有利于保护油气层。当发现实际与设计不相符合时，按设计审批程序，经批准后实施。若遇紧急情况（溢流、井涌或井喷），钻井队可先处理，再及时上报。加强钻井液的包被抑制和封堵作用，提高钻井液的抑制和防塌能力，做好井壁稳定工作。根据井下实际情况和钻井液性能，将所需加入的处理剂按比例配成胶液以细水长流的方式补充维护钻井液，避免钻井液性能波动过大。以PMHA-2（FA367、MAN104、JB66）/AHB和KCl加强包被抑制;以JT888（SP-8、MAN101、HJ-3）/AP220、复配铵盐控制钻井液滤失量;以HY-2（HLQ-2）调整流变性;以阳离子乳化沥青、天然沥青粉（RF-9、白沥青）低荧光润滑剂改善泥饼质量，提高润滑性;以随钻堵漏剂提高防漏能力。通过K、Ca的复配使用以强化对井壁和钻屑的抑制作用。钻进中K浓度控制在大于25000mg/l，Ca浓度控制在300～600mg/l之间。CaO的补充采取逐步增多的方式，初次加入量控制在0.2%以内，最大加量不超过0.5%。保证四级固控设备运转良好，钻进中要求振动筛（筛布使用80目以上）开动率100%，除砂器、除泥器运转时率80%以上，离心机有效开动率应满足钻井液相关的性能要求，以“净化”保“优化”。井场按设计储备足够的堵漏材料、加重料，施工井队应根据钻井实际情况制定合理详细的防漏、防喷措施。

3.3三开段（4100～4700m）钻井液技术措施：开动固控设备清除二开钻井液中的无用固相，按设计配方加入各种处理剂，调整性能至要求范围后三开。根据地质提供地层压力系数以及结合邻井资料，本井段钻井完井液密度设计为1.35～1.75g/cm。在保证井下安全的前提下，尽可能使用设计密度的较低值，预防发生井漏和井喷，并有利于油气层发现与评价。当发现实际与设计不相符合时，按设计审批程序，经批准后实施。但若遇紧急情况（溢流、井涌或井喷），钻井队可先处理，再及时上报。入井的处理剂使用前应通知地质录井人员，对气测有影响的处理剂，补充时应停钻循环，直到气测显示稳定后再恢复钻进。钻进中K浓度控制在大于25000mg/l，Ca浓度控制在300～600mg/l之间。保证四级固控设备运转良好，钻进中要求振动筛（筛布使用80目以上）开动率100%，除砂器、除泥器运转时率80%以上，离心机有效开动率应满足钻井液相关的性能要求，以“净化”保“优化”。井场按设计储备足够的堵漏材料、加重料，施工井队应根据钻井实际情况制定合理详细的防漏、防喷措施。

四、钻井液性能的测量要求

钻井液性能的检测按照中国石油天然气集团公司发布的《钻井液技术规范》第三章第七节规定执行。化验室对本井每月最少一次取样监测钻井液性能。正常钻进时，1～2h检测一次钻井液密度和漏斗粘度，4～8h检测一次API滤失量和泥饼厚度，每12h检测一次钻井液全套常规性能;每24h检测一次钻井液滤液氯离子和钾离子浓度。特殊情况下，应根据需要加密检测钻开油、气、水层，应严格按照井控相关规定，加密测量钻井液密度，监测油、气、水后效。根据准噶尔盆地井漏特征及近几年钻井实践中防漏、堵漏、提高地层承压能力所采取的措施、积累的经验和取得的效果，总结了一些防漏、堵漏及提高地层承压能力的经验措施，供现场参考。在钻井液中加入随钻堵漏剂（2%～3%），屏蔽暂堵胶凝剂（如1%ZL或0.5% APSORB-1、ZND）等，提高钻井液的防渗漏性，对地层的微孔、裂缝进行先期封堵。根据随钻堵漏的经验，在钻井液中随钻加入缔合型变形活塞凝胶堵漏剂APSORB-1防漏效果明显。

五、事故预防与处理

井塌的预防与处理：主要应从三个方面，物理的、化学的和机械的因素方面进行预防。根据振动筛上返出钻屑情况，调整钻井液密度，以没有掉块为宜，确保在井壁周围形成的液柱压力能够平衡地层围岩应力，达到力学的平衡。保持4%沥青、7%KCl和封堵类材料含量，控制钻井液侵入量，改变钻井液滤液性质，满足对泥岩的有效抑制和封堵。配合工程措施快速钻井完井，钻井液对易坍塌地层的浸泡时间越短越安全，同时控制钻井液的滤失量≤5ml，泥饼要求致密柔韧。加料按循环周均匀加入，保持钻井液性能的稳定。提下钻操作速度不超过0.2m/s，防止钻具碰撞井壁或抽吸压力造成井壁不稳定。同时，禁止定点洗井，防止钻井液冲刷井壁形成大肚子井眼。井塌的处理：处理井塌的重点，一是将坍塌物及时带出地面，二是采取措施稳定井壁。地面配制30～50m稠浆泵入井内，清扫环空，观察振动筛上返出物变化情况，间隔一个循环周再重复一次，验证环空清洁效果，确保将坍塌物及时带出地面，不在环空堆积造成憋泵或者卡鉆。进一步保证钻井液的防塌能力，保证井壁的稳定性。加入4～5%沥青、2%HY-2、2%QCX-1、1%WC-1，保证钻井液的造壁、护壁能力;加入7%KCl以保证钻井液滤液的矿化度和抑制能力;补充包被剂，确保包被剂含量达到设计上限。在井下安全条件允许的情况下，可以按一个循环周上提钻井液密度0.02g/cm，以提高液柱压力平衡地层坍塌压力。

结束语

按要求储备够加重材料、堵漏材料，并及时补充。材料储备在方便取用的位置，便于施工作业。发生井漏，按照项目部措施现场根据实际情况进行堵漏作业。处理井漏期间，加强坐岗，观察液面。若井口发生外溢，立即关井，并汇报项目部。发生井漏后，配制的堵漏泥浆与井浆的密度相差不超过0.02g/cm，防止密度过高加剧井漏程度，或密度过低造成井下压力欠平衡。快速组织堵漏施工，重新建立井筒内压力平衡，防止地层流体侵入。西北缘区块，密度较高时，使用工厂重浆配浆，以节约施工时间。