顺北工区5号断裂带志留系钻井液应对方案

李广 马荣辉(中石化华北石油工程有限公司西部分公司，河南 郑州 450000)

0 引言

顺托果勒北区块位于塔里木盆地沙漠区域，是近年来顺北区块的施工的重点区块，目前该区块钻井施工主要集中在1号及5号断裂带，该地区志留系可能同时发育裂缝与水层，钻井液施工将同时面临井漏及盐水浸等复杂问题，施工钻井液密度窗口较窄；另外柯坪塔格组地层泥岩揭开初期易失稳，井下卡钻风险较大，部分井因地层断裂，存在破碎地层，进一步增大卡钻风险，整体而言，志留系是5号断裂带施工的重点及难点。

1 志留系地层施工难度分析

志留系塔塔埃尔塔格组地层以泥岩、砂岩及粉砂岩互层为主，地层夹层多，均质性不强，对钻井液封堵及防塌能力要求较高。从本区块已钻井资料来看，该地层发生井漏和盐水浸的风险较高，5号断裂带已由多口井本地层出现过不同程度的漏失，同时该地层发育盐水，且对钻井液密度较为敏感，密度过高则容易漏失，密度过低则不足以压制住地层水，钻井液施工密度窗口极窄。

志留系柯坪塔格组地层以泥岩、砂岩为主，地层可钻性差，井壁失稳问题较为突出，本断裂带先后有三口井在柯坪塔格组发生卡钻故障、断钻具故障。

侵入体风险，5号断裂带已钻井中，在志留系上部巴楚及下部桑塔木组都发现侵入体，目前尚无手段可准确预测火成岩侵入体深度。

2 钻井液施工难点

志留系塔塔埃尔塔格组地层漏失及盐水浸的问题，要求施工钻井液体系具有良好的随钻堵漏防漏及一定的抗盐能力。

柯坪塔格组地层易破碎，井壁失稳问题严重，对钻井液体系的封堵防塌护壁能力提出了更高的要求；另外针对严重漏失问题，井场需储备足够的防漏堵漏材料。

侵入体需要泥浆具有较强的防塌能力，控制失水及高温高压失水且需要提高钻井液密度，以避免火成岩井段坍塌掉块，增大井漏风险。

3 钻井液应对思路

提前处理循环钻井液性能，钻进至志留系前，尽快调节井浆主要性能至所需范围。

针对塔塔埃尔塔格组地层发育大段泥岩及粉砂质泥岩，岩性胶结程度不高，可钻性相对较好，地层水敏性较强，钻井液抑制性不强的情况下易出现岩屑石化分散导致的固相污染问题，因此该段地层钻进期间，需通过维持井浆中5%的KCl 和0.5%的聚胺等抑制剂强化井浆的包被抑制性，降低地层岩屑的水敏性，从而保持钻井液体系的流变稳定性和良好的失水造壁能力。

针对塔塔埃尔塔格组可能发育的微裂缝漏失性地层，提前做好钻井液体系的随钻防漏堵漏工作， 坚决执行“防漏为主，防堵结合”的技术思路，进入志留系地层前，一次性向井浆中补充3%～5%的随钻堵漏材料，以SMPB-1、SMGF、纳米乳液及QS-2等细颗粒材料为主，提高体系的随钻暂堵能力。

精准控制钻井液体系的流变稳定性和走钻井液密度窗口低限：在满足携岩和井筒稳定的前提下，采用较低的粘切和钻井液施工密度窗口低限，无疑对井下的防漏工作是有积极的意义的，因此塔塔埃尔塔格组地层钻进期间，建议施工钻井液密度窗口维持在1.30～1.33g/cm3，漏斗粘度保持在50～55S 之间，动切力5～7Pa，尤其是终切力不超过8Pa，通过控制钻井液较低的结构力来减弱工程操作对井筒液柱压力的影响，进而提高钻井液体系的随钻防漏及堵漏能力。

地层出水要和地层漏失情况统筹考虑，根据已钻井情况看，该区块志留系漏失的同时往往伴随着地层出水，且地层出水显示出重力置换和定容的特征，同时地层漏失对钻井液施工密度的敏感性要高于地层出水，因此从满足正常钻进要求来考虑，在钻井液密度走设计低限的前提下，通过调整体系流变性来减弱抽吸激动压力对钻井液柱压力的影响，进而从防漏和抑制地层出水两方面统筹考虑塔塔埃尔塔格组地层安全钻进对施工钻井液综合性能的要求；同时可向循环井浆中补充抗盐类处理剂如KJ-2、SMART 及PFL 等材料，适当提高钻井液体系的抗盐水污染能力，确保循环钻井液体系性能优质稳定。

柯坪塔格组地层以泥岩、沥青质砂岩为主，为关键施工井段，针对揭开初期出现不同程度的剥蚀掉块及坍塌现象及为防止志留系上部裸眼薄弱地层因为提密度可能出现的漏失，在循环钻井液提密度期间，进一步向井浆中补充屏蔽暂堵细颗粒材料，优化井浆的随钻封堵能力，适当提高上部地层裸眼井段的承压能力；另一方面强化循环钻井液对不稳定地层的化学协同防塌能力，通过温敏变形封堵剂SHIELD-2、抗高温镶嵌成膜防塌剂SMNA-1以及高效封堵降滤失剂DYFT-2等沥青质段出现过多起因井筒失稳导致的卡钻、回填等复杂故障。

针对井深增加，地层温度持续升高，随着井深的逐渐增加，地层温度持续升高，对钻井液体系的高温稳定性提出了更高的要求，因此该井段钻进期间，现场循环钻井液技术重点主要从以下两方面开展：

(1)井筒强化：主要体现在物理支撑和化学协同防塌两方面，根据已实钻井资料，揭开柯坪塔格组地层前，建议施工钻井液密度窗口逐渐上调至1.33～1.35g/cm3，给予井壁足够的物理支撑力，以保证井封堵防塌剂，辅以QS-2、SMGF-1等刚性封堵粒子，改善泥饼质量，提高井浆的失水造壁和封堵防塌能力；同时严格控制井浆各主要性能指标，API 中压滤失量控制在4mL以内，HTHP 高温高压滤失量不大于10mL。

(2)高温稳定性：随着井深的不断增加，地层温度逐渐上升，对循环钻井液的高温稳定性提出了新的要求，重点是确保在高温环境下(130～150℃)循环钻井液仍具有良好高效的携岩能力和持续稳定的流变稳定性，主要是通过持续补充抗高温磺化类处理剂如SMP、SPNH、SMC 以及PFL、KJ-2等抗高温聚合物处理剂，确保在柯坪塔格组地层钻进期间，井浆漏斗粘度维持在55S 左右，动切力保持在6～8Pa，终切力控制在8Pa 以内，同时具有坚韧、致密的泥饼和优良的失水造壁能力；

针对火成岩侵入体。进入上部巴楚组前，及时按20～30kg/m3的浓度补充优质沥青类防塌剂，增强钻井液防塌能力，可打入稠浆段塞(漏斗黏度100～150s)携带井底岩屑。为强化洗井效果，也可使用纤维类材料配制段塞洗井。

4 现场运用成果

在顺北工区5号断裂带顺北X 井的三开施工中，井下复杂不断，先后发生11次井漏，井漏复杂耗用钻井周期达47.13天，严重影响施工进度，严格控制密度在1.35g/cm3，维护好泥浆性能，强化性能关键数据，在三开后期施工中，按照此志留系钻井液技术思路，顺利完成了三开施工任务，同时较临井施工周期也大幅缩短。

5 结语

志留系是顺北5号断裂带施工难点之一，其关键是井漏与防塌同时进行，因此施工前，应多收集邻井资料，对比分析，确定合适钻井液密度范围。

不同的漏失程度，宜采用不同的堵漏方式，志留系钻进期间，推荐全井筒使用堵漏浆钻进，若在塔塔埃尔塔格组钻遇多个漏层，则以承压堵漏为主要技术手段，进行憋挤作业，进行堵漏的同时也可提高地层承压能力。

由于5号断裂带裂缝发育，漏失量可能瞬间非常大，甚至失返，因此，必须加强坐岗，密切注意钻井液返出情况。

钻遇侵入体，除钻井液方面提高防塌能力，控制失水外，工程方面应及时采取措施，如每钻进4～5m 循环，使用稠浆携带井底岩屑或者使用螺旋钻铤或者欠尺寸扶正器施工等措施，保证井下安全。