邱春陽，周建民，楊龍波，亢德峰

羅68區(qū)塊鉆井液技術(shù)的研究與應(yīng)用

邱春陽1，周建民2，楊龍波1，亢德峰2

（1．勝利石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)公司，山東東營(yíng) 257064；2．勝利石油工程有限公司渤海鉆井二公司，山東東營(yíng) 257064）

羅68區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，上部井段鉆遇大段造漿地層；二開井眼大，裸眼段長(zhǎng)；沙河街組發(fā)育斷層、鹽膏層和高壓油氣層，井壁失穩(wěn)嚴(yán)重，鉆井施工難度大。通過優(yōu)選聚合物防塌鉆井液體系和聚磺抗高溫防塌鉆井液體系，輔助現(xiàn)場(chǎng)鉆井液維護(hù)處理工藝，取得了良好的應(yīng)用效果，為該區(qū)塊優(yōu)質(zhì)、安全、高效鉆井提供了技術(shù)支持。

羅68區(qū)塊；聚合物；聚磺；高溫高壓；井壁失穩(wěn)

羅68區(qū)塊位于濟(jì)陽坳陷沾化凹陷羅家鼻狀構(gòu)造帶，已完鉆的羅68井中途測(cè)試獲得日產(chǎn)油71.3 t，氣835 m3的工業(yè)油氣流，證明該區(qū)塊油氣資源豐富，勘探與開發(fā)前景廣闊。羅68區(qū)塊油氣資源埋藏在沙河街組沙四段下部，埋深約3 500～4 000 m，直井采用三開制井身結(jié)構(gòu)，一開由Φ 444.5 mm鉆頭鉆進(jìn)至井深約350 m，二開由Φ 311.2 mm鉆頭鉆至井深約3 200 m，三開由Φ 215.9 mm鉆頭鉆至井深約4 000 m完鉆。該區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，上部地層沉積較厚，有大段造漿層；沙河街組鉆遇斷層、鹽膏層與高壓油氣層，易導(dǎo)致井塌、井漏和井涌等復(fù)雜情況，鉆井施工難度大。通過使用聚合物防塌鉆井液體系和聚磺抗高溫鉆井液體系，配合相應(yīng)的鉆井液維護(hù)處理工藝，取得了良好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果，為該區(qū)塊優(yōu)質(zhì)、安全、高效鉆井提供了技術(shù)支持。

1 地質(zhì)概況及鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

羅68區(qū)塊自上而下發(fā)育平原組、明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營(yíng)組和沙河街組。施工中鉆井液技術(shù)難點(diǎn)如下：

（1）上部地層發(fā)育較厚，明化鎮(zhèn)組、館陶組及東營(yíng)組共厚近2 200 m，地層成巖性差，蒙脫石含量高，地層造漿嚴(yán)重，鉆井液易受到黏土侵入，導(dǎo)致鉆井液體系流變性惡化。

（2）二開采用Φ311.2 mm鉆頭鉆進(jìn)，井眼尺寸大，機(jī)械鉆速快，產(chǎn)巖屑量大，井眼凈化困難；同時(shí)，所鉆遇的地層從明化鎮(zhèn)組到沙河街組沙三段，裸眼段長(zhǎng)達(dá)3 000 m，地層壓力系數(shù)變化大，鉆井液密度最終達(dá)到1.50 g/cm3，上下部地層的壓力差異較大，在施工中易造成黏附卡鉆及井漏。

（3）沙河街組沙一段至三段含有斷層及微、細(xì)裂縫，層理發(fā)育，水敏性垮塌、應(yīng)力性垮塌和破碎性垮塌皆存在，井壁失穩(wěn)嚴(yán)重。

（4）沙四段含鹽膏層，易發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致縮徑；鹽膏的溶解使鉆井液性能惡化，高密度鉆井液體系受污染后性能更不易控制。

（5）地質(zhì)預(yù)報(bào)含有異常高壓層，地層壓力系數(shù)高達(dá)1.80；同時(shí)，三開井底溫度高達(dá)150 ℃，高密度鉆井液在高溫下施工難度更大。

2 鉆井液體系的研究

通過調(diào)研國(guó)內(nèi)深井及超深井鉆井液使用情況[1-8]，結(jié)合鄰井的鉆井液施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)該區(qū)塊地層巖性特點(diǎn)及施工難點(diǎn)，經(jīng)過處理劑優(yōu)選及性能優(yōu)化，確定二開使用具有抑制和防塌作用的聚合物防塌鉆井液體系，三開使用聚磺抗高溫防塌鉆井液體系，并確定了各個(gè)井段的鉆井液基本配方。

表1 聚合物防塌鉆井液基本性能

表2 抗溫性能評(píng)價(jià)

2.1二開鉆井液的基本配方及性能

二開聚合物防塌鉆井液的基本配方：

4.0 % ～ 6.0%膨潤(rùn)土+0.4% ～ 0.6%聚丙烯酰胺PAM+2.0% ～ 3.0%銨鹽+0.5% ～ 1.0%屏蔽封堵劑FD+1.0% ～ 1.5%聚合物降濾失劑+2.0% ～ 3.0%抗溫抗鹽防塌降濾失劑KFT+2.0% ～ 3.0%低熒光磺化瀝青ZX-8+2.0% ～ 3.0%超細(xì)碳酸鈣+2.0% ～3.0%聚合醇潤(rùn)滑劑。

鉆井液基本性能如表1。從表1可以看出，鉆井液流變性好，濾失量低，潤(rùn)滑性能好，能夠滿足長(zhǎng)裸眼井段井壁穩(wěn)定及鉆井施工的要求。

2.2三開鉆井液的基本配方及性能評(píng)價(jià)

三開聚磺抗高溫防塌鉆井液的基本配方：

4.0 % ～ 6.0%膨潤(rùn)土+0.3% ～ 0.5%聚丙烯酰胺PAM+2.0% ～ 3.0%抗溫抗鹽防塌降濾失劑KFT+3% ～ 4%羧甲基磺化酚醛樹脂SD-101+2% ～3%抗復(fù)合鹽降濾失劑+2.0% ～ 3.0%低熒光磺化瀝青ZX-8+0.5% ～ 1.5%高效硅氟穩(wěn)定劑SF-4+0.5% ～1.0%硅氟降黏劑SF-1。

2.2.1 鉆井液抗溫性能評(píng)價(jià)

鉆井液抗溫性能評(píng)價(jià)見表2。從表2看出，在不同密度下，聚磺抗高溫防塌鉆井液老化前后流變性變化不大，且高溫高壓濾失量小于12 mL，能夠滿足深井鉆井施工的要求。

2.2.2 鉆井液抗鹽性能評(píng)價(jià)

按照配方配制密度為1.80 g/cm3的鉆井液，加入8%NaCl，老化后測(cè)量其流變性，抗鹽性能評(píng)價(jià)見表3。

表3 抗鹽性能評(píng)價(jià)

從表3看出，8%NaCl侵入以后，鉆井液體系依然有良好的流變性，說明聚磺抗高溫防塌鉆井液體系具有一定的抗鹽能力。

2.2.3 鉆井液封堵性能評(píng)價(jià)

采用直徑為30 ～ 40目的石英砂作為過濾介質(zhì)，加入聚磺抗高溫防塌鉆井液，固定后加壓0.69 MPa，檢驗(yàn)鉆井液的封堵能力，結(jié)果見表4。從表4可以看出，聚磺抗高溫防塌鉆井液加壓15 min后侵入砂床的深度為1.1 cm，加壓60 min后侵入砂床的深度為1.4 cm，相差不大，說明聚磺抗高溫防塌鉆井液在壓差下，能夠快速形成一個(gè)承壓封堵帶，阻止濾液向地層的滲透。

表4 封堵性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

羅681井位于濟(jì)陽坳陷沾化凹陷羅家鼻狀構(gòu)造帶羅68斷塊較低部位。是繼羅68井在羅家地區(qū)沙四段深層勘探成功以后，為了進(jìn)一步擴(kuò)大羅家地區(qū)沙四下紅層的含油面積，控制紅層的儲(chǔ)量規(guī)模而部署的一口評(píng)價(jià)井。一開由Φ444.5 mm鉆頭鉆至井深351 m，Φ339.7 mm套管下入至350 m；二開由Φ311.2 mm鉆頭鉆至井深3 202 m，Φ244.5 mm套管下入至3 200 m；三開由Φ215.9 mm鉆頭鉆至井深3 860 m，Φ139.7 mm尾管下入至3 857 m。該井二開采用聚合物防塌鉆井液體系，三開采用聚磺抗高溫防塌鉆井液體系，施工工藝如下。

3.1二開鉆井液施工工藝

（1）二開時(shí)為防止沖刷表層套管鞋，采用小循環(huán)排量鉆進(jìn)80 m后改為大循環(huán)排量鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至館陶組底部改為小循環(huán)排量鉆進(jìn)。

（2）保證聚合物的有效含量，使聚合物能夠充分包被并絮凝巖屑，防止地層造漿。

（3）鉆進(jìn)過程中控制鉆井液的密度，通過徑向支撐平衡地層壓力，防止棕紅色泥巖縮徑，穩(wěn)定井壁。

（4）上部地層控制鉆井液具有較低的黏度和切力，依靠大排量提高巖屑的上返速度，凈化井眼。下部地層適當(dāng)提高鉆井液的黏切，使鉆井液具有合適的攜巖能力。

（5）上部地層以提高機(jī)械鉆速為目標(biāo)，適當(dāng)放開鉆井液的濾失量，配合沖刷井壁，防止鉆屑黏附在井壁上形成虛的厚泥餅；東營(yíng)組底部以防塌為目標(biāo)，控制鉆井液的濾失量，加入低熒光磺化瀝青和屏蔽封堵劑，一方面封堵上部疏松地層，增加其承壓能力，防止井漏及黏卡；另一方面封堵沙河街組井壁微裂縫、斷層及破碎帶，保持井壁穩(wěn)定。

（6）加入聚合醇潤(rùn)滑劑，提高體系的潤(rùn)滑性，防止黏卡的發(fā)生。

3.2三開鉆井液施工工藝

（1）井壁穩(wěn)定技術(shù)。①保持合適的鉆井液密度，使鉆井液液柱壓力有效地平衡地層壓力；②在鉆遇鹽膏層時(shí)，適當(dāng)?shù)卦偬岣咩@井液密度，保持對(duì)地層的正壓差，防止鹽膏層蠕變縮徑；③保證鉆井液懸浮穩(wěn)定的前提下，盡量控制較低的黏切，降低環(huán)空壓耗，減小各種工況下所引起的壓力激動(dòng)；④優(yōu)選合適“軟化點(diǎn)”的瀝青處理劑，封堵地層層理、斷層及破碎帶，增強(qiáng)體系的防塌能力；⑤控制高溫高壓濾失量，降低濾液向地層的侵入。

（2）流變性控制技術(shù)。①控制合適的般土含量，保持鉆井液流變性的同時(shí)，使鉆井液具有一定的懸浮能力，防止重晶石沉降；②優(yōu)選加重劑，嚴(yán)格控制重晶石粉的雜質(zhì)含量，特別是黏土的含量，防止鉆井液體系黏、切增大；③使用抗高溫抗鹽處理劑，確保鉆井液體系抗溫抗鹽性能；④定時(shí)做濾液分析，發(fā)現(xiàn)鉆井液體系有鹽膏侵入時(shí)停止鉆進(jìn)，及時(shí)補(bǔ)充抗高溫抗鹽處理劑，待處理好鉆井液以后再恢復(fù)鉆進(jìn)。

3.3應(yīng)用效果

（1）二開長(zhǎng)裸眼井段鉆進(jìn)中井壁穩(wěn)定，井下安全，起下鉆暢通無阻；下套管一次到底；電測(cè)一次成功。

（2）三開鉆進(jìn)中井壁穩(wěn)定，起下鉆無遇阻顯示；鉆遇鹽膏層時(shí)鉆井液流變性變化不大；下套管及電測(cè)一次成功率100%。

（3）同該區(qū)塊未使用該鉆井液技術(shù)的同類型井相比，該井鉆井周期縮短了8%，機(jī)械鉆速提高了10.5%，提高了鉆井時(shí)效。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）使用聚合物防塌鉆井液體系和聚磺抗高溫防塌鉆井液體系，配合相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)施工工藝，滿足該區(qū)塊鉆井施工的要求，達(dá)到了安全、高效鉆井的目的。

（2）聚磺抗高溫防塌鉆井液體系抗溫性能好，封堵能力強(qiáng)，具有一定的抗鹽能力，能夠適應(yīng)鹽膏層鉆進(jìn)的要求，可供鄰近區(qū)塊借鑒。

（3）大尺寸井眼的凈化，可通過保持合適的鉆井液排量、動(dòng)塑比以增強(qiáng)鉆井液的攜巖能力來加以解決。

（4）高密度鉆井液體系，在保證加重劑沉降穩(wěn)定性的條件下，應(yīng)嚴(yán)格控制膨潤(rùn)土含量。鉆井液的密度越大，井溫越高，膨潤(rùn)土的含量應(yīng)越低。

（5）該井三開井段還出現(xiàn)掉塊，但是，鉆井液體系能夠?qū)⑵鋽y帶出井眼，說明體系的懸浮、攜帶能力好，但是封堵、防塌性能仍顯不夠強(qiáng)，應(yīng)該繼續(xù)完善。

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[3] 李洪俊，代禮楊，蘇秀純，等．福山油田流沙港組井壁穩(wěn)定技術(shù)[J]．鉆井液與完井液，2012，29（6）：42-45．

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我國(guó)首次主導(dǎo)編寫天然氣國(guó)際技術(shù)報(bào)告

日前，中石油西南油氣田天然氣研究院主導(dǎo)編寫的《天然氣-甲烷值計(jì)算》國(guó)際技術(shù)報(bào)告，由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在瑞士日內(nèi)瓦正式發(fā)布。這是我國(guó)在天然氣標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域主導(dǎo)編寫的首份國(guó)際技術(shù)報(bào)告。

項(xiàng)目主研人員、西南油氣田高級(jí)工程師唐蒙介紹，項(xiàng)目組用歐、美兩種甲烷值計(jì)算法對(duì)全球不同地區(qū)天然氣進(jìn)行采樣計(jì)算和差異性分析，得出結(jié)論：對(duì)于絕大部分天然氣而言，兩種甲烷值計(jì)算法產(chǎn)生的差異不影響車用天然氣抗爆性評(píng)價(jià)。當(dāng)計(jì)算差值大于5個(gè)甲烷值時(shí)，則需進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。只有在極端條件下，才會(huì)出現(xiàn)較大差值。

這一研究成果通過國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織投票表決程序，于今年6月24日正式發(fā)布，為爭(zhēng)論不休的全球車用壓縮天然氣的甲烷值提供了計(jì)算和評(píng)價(jià)方法，為全球天然氣汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

這個(gè)國(guó)際技術(shù)報(bào)告的發(fā)布，是我國(guó)實(shí)質(zhì)性參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作的具體體現(xiàn)，將進(jìn)一步提高我國(guó)在天然氣國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域的地位和話語權(quán)。

摘編自《中國(guó)石油報(bào)》2014年8月4日

Study and Application of Drilling Fluid Technology in Luo 68 Block

QIU Chunyang1, ZHOU Jianmin2, YANG Longbo1, KANG Defeng2
（1.Drilling Engineer & Technology Corporation,Shengli Petroleum Engineer Co. Ltd.,Dongying Shandong257064,China; 2.Bohai Second Drilling Company,Shengli Petroleum Engineer Co. Ltd.,Dongying Shandong257064,China）

The geologic structures are complex in Luo 68 block. Long mud making formation was penetrated during drilling. The hole size of the second spud was large and the barefoot interval was long in the second interval. The borehole was instability due to the faulted formation, slat beds and high pressure hydrocarbon reservoir in Shahejie formation. By means of optimizing polymer anticaving drilling fluid and sulphonated polymer anti-temperature and anti-caving drilling fluid, with the help of onsite drilling fluid techniques, good application effect was obtained. This technology provided support to drill other wells safely and high effectively in the oilfield.

Luo 68 block; polymer; sulphonated polymer; HTHP; borehole instability

TE254.3

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2014.03.091

1008-2336（2014）03-0091-04

2014-02-10；改回日期：2014-03-26

邱春陽，男，1978年生，工程師，碩士研究生，遼寧石油化工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè)，從事鉆井液體系研究和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)工作。E-mail：drillingwell@163.com。