龔純武 (中石油集團(tuán)渤海鉆探泥漿技術(shù)服務(wù)公司,天津300280)

福山凹陷花場(chǎng)構(gòu)造流沙港組二段為硬脆性泥巖,容易水化剝落掉塊甚至垮塌,造成井眼軌跡差、鉆井周期長和機(jī)械鉆速較低,嚴(yán)重影響電纜測(cè)井、下套管等完井作業(yè)的進(jìn)行,容易造成作業(yè)事故。鄰井在井段的鉆進(jìn)過程中,部分井段機(jī)械鉆速低至100min/m。為了避免流沙港組二段地層鉆進(jìn)作業(yè)事故的發(fā)生,筆者進(jìn)行了聚合物有機(jī)硅防塌鉆井液的應(yīng)用研究。

1 花7-6X井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

花7-6X井為三開定向井,造斜段為2800～2999m,最大井斜23.93°,完鉆層位為流沙港組三段,井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 花7-6X井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況

從表 1可以看出,花7-6井完鉆井深為4005m,由于該區(qū)塊地溫梯度較高,井底溫度170℃左右,因而需要鉆井液體系具有良好的高溫穩(wěn)定性。同時(shí)在流沙港組井段的鉆進(jìn)過程中,要有效防止掉塊垮塌現(xiàn)象發(fā)生。在采用合適的鉆井液密度平衡地層壓力的同時(shí),所采用的鉆井液體系應(yīng)具有良好的高溫濾失控制能力和抑制防塌能力。

2 鉆井液室內(nèi)優(yōu)化配方

通過分析鄰井鉆井液、井身結(jié)構(gòu)和完井電測(cè)數(shù)據(jù)等資料,在室內(nèi)優(yōu)化出適合花7-6X各井段的鉆井液配方,其中一開?444.5mm井段為膨潤土鉆井液體系:5%～7%膨潤土+0.3%～0.5%Na2 CO3+0.1%～0.2%NaOH+0.1%～0.3%高粘度羧甲基纖維素鈉HV-CMC;二開?311.2mm井段為聚合物鉆井液體系:4%～6%膨潤土+0.2%～0.3%Na2CO3+0.1%～0.2%NaOH+0.2%～0.4%水解聚丙烯酰胺鉀鹽KPAM+0.5%～1.0%防塌劑HFT-1+0.5%～1.0%水解聚丙烯腈銨鹽NPAN;三開?215.9mm井段為有機(jī)硅防塌鉆井液體系:4%～6%膨潤土+0.2%～0.3%Na2 CO3+0.1%～0.3%NaOH+1%～2%水解聚丙烯腈銨鹽NPAN+2%～3%磺化酚醛樹脂SMP-1+2%～3%抗高溫降濾失劑KGJ+1%～2%無熒光防塌劑HFT-2+1%～2%防塌劑GWJ+1.5%～3%液體潤滑劑+1.5%～3%極壓潤滑劑+1%～2%石墨潤滑劑+1%～2%硅稀釋劑GXJ+1%～2%固體聚合醇PGCS-1+1%～2%無熒光白瀝青NFA-25+重晶石。

3 鉆井液室內(nèi)優(yōu)化配方性能評(píng)價(jià)

由于一開井段井深201m左右,只需要保證粘度和切力,不需要優(yōu)化,作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般采用普通的膨潤土體系,因而在室內(nèi)鉆井液體系優(yōu)化研究中,分別對(duì)二開井段聚合物鉆井液、三開井段有機(jī)硅防塌鉆井液體系的基本性能進(jìn)行評(píng)價(jià),如表2和表3所示。其中二開鉆井液體系熱滾溫度為100℃,密度為1.25g/cm3;三開鉆井液體系熱滾老化溫度為170℃,密度為1.53 g/cm3,H THP失水評(píng)價(jià)條件為170℃×3.5MPa×30min。

表2 二開12in井段聚合物鉆井液優(yōu)化配方性能

表2 二開12in井段聚合物鉆井液優(yōu)化配方性能

注:AV為表觀粘度;PV為塑性粘度;YP為動(dòng)切力;Ф6/Ф3為旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)6轉(zhuǎn)/3轉(zhuǎn)讀值;FL API為API濾失量;G″10、G′10為初切、終切力。

熱滾狀態(tài) AV/mPa·s PV/mPa·s YP/Pa Ф6/Ф3 FL API/m l G″10/Pa G′10/Pa滾前 30 20 10 9/8 4.5 4 9滾后 28 19 9 7/6 5.0 3 8

表3 三開8in井段有機(jī)硅防塌鉆井液優(yōu)化配方性能

表3 三開8in井段有機(jī)硅防塌鉆井液優(yōu)化配方性能

注:FL HTH P為高溫高壓濾失量。

熱滾狀態(tài) AV/mPa·s PV/m Pa·s YP/Pa Ф6/Ф3 FL API/m l G″10/Pa G′10/Pa FL H THP/m l滾前 43 24 19 16/14 3.5 7.0 17.0 11滾后 41 23 18 15/13 3.0 6.5 15.0 10

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,所采用的聚合物有機(jī)硅防塌鉆井液體系具有良好的流變性能,懸砂攜砂能力強(qiáng);具有較強(qiáng)的高溫高壓濾失控制能力和強(qiáng)抑制防塌能力,能夠有效的抑制地層水化,防止掉塊、垮塌現(xiàn)象的發(fā)生,有利于井壁穩(wěn)定,保證花7-6X井鉆井作業(yè)的順利進(jìn)行。

表4 花7-6X井8in井段現(xiàn)場(chǎng)鉆井液性能

表4 花7-6X井8in井段現(xiàn)場(chǎng)鉆井液性能

注:FV為馬氏漏斗粘度;ρ為密度。

井深/m FV/s ρ/g·cm-3 PV/mPa·s YP/Pa G″10/Pa G′10/Pa Ф6/Ф3 FL API/m l FL HTHP/m l固體含量/%3437 64 1.49 22 17 4.5 9 13/12 4.0 12 18 3706 66 1.51 25 19 5.0 10 15/14 4.0 11 19 3889 67 1.53 27 20 5.5 12 17/15 3.5 11 20 4005 69 1.55 29 22 6.5 13 19/17 3.0 10 20