忽建澤

中石化華北石油工程公司河南鉆井分公司，中國·河南 南陽 473132

魏崗；高密度；抑制型；井涌；流變性

1 引言

魏崗油田位于中國南陽凹陷魏崗-北馬莊斷鼻構造帶上，東鄰牛三門凹陷帶，南面以新野斷裂為界，北部與唐崗-高莊斷裂背斜構造帶為鄰。地層以泥巖為主，夾淺灰細砂巖，含礫砂巖等。地層粘土成分比例大，蒙脫石含量高,易引起鉆頭泥包、起下鉆阻卡，高密度井稍有不慎極易造成卡鉆；上部廖莊組疏松，流砂層易坍塌；目的層地層壓力高，極易發(fā)生水侵，發(fā)生溢流、井塌等井下復雜情況。[1]

2 魏崗油田高密度鉆井液技術難題

高密度鉆井液本身具有固相含量高、固相顆粒分散程度高、自由水少、侵入的鉆屑不易清除等特點，加上魏崗油田地層造漿嚴重，鉆遇超高壓油氣層時，地層水二次污染鉆井液，使鉆井液性能變差。因此高密度鉆井液在應用過程中存在以下技術難題。

（1）加重劑可選余地少，須在用量較低的情況下達到高密度效果。

（2）地層造漿嚴重，在固相含量較高的條件下膨潤土最佳限量難以把握，固控設備受限，地層造漿嚴重影響鉆井液的流變性。

（3）高密度鉆井液流變性能調節(jié)難度大，鉆井液綜合性能要求高，易顧此失彼。

（4）受注水影響，高密度鉆井液抗可溶性鹽及酸性氣體等的污染能力差。[2]

3 室內評價實驗

3.1 流變性評價實驗

3.1.1 實驗配方

1#：預水化15%膨潤土漿+自來水+0.3%BLZ-1+1%NH4-HPAN+1.8%SMP-II+1.8%HFT+1.8%DWF-1+1.8%SPNH+重晶石粉

2#：預水化15%膨潤土漿+自來水+0.3%BLZ-1+1%NH4-HPAN+3%SMP-II+3%HFT+3%DWF-1+3%SPNH+重晶石粉

3#：預水化15%膨潤土漿+自來水+0.3%BLZ-1+1%NH4-HPAN+2.4%SMP-II+2.4%HFT+2.4%DWF-1+2.4%SPNH+1%GF260+重晶石粉

4#：預水化15%膨潤土漿+自來水+0.3%BLZ-1+1%NH4-HPAN+4.5%SMP-II+4.5%HFT+4.5%DWF-1+4.5%SPNH+1%GF260+重晶石粉

3.1.2 實驗條件

膨潤土漿高速攪拌20分鐘水化24小時，處理劑先配成膠液高速攪拌20分鐘然后混入適量膨潤土漿再高速攪拌20分鐘測性能。

3.1.3 實驗數(shù)據如表1所示

表1 實驗數(shù)據表

3.1.4 實驗結論

膨潤土含量在加重漿中的含量在20-30g/l，對加重漿流變性影響不大，膨潤土含量超過30g/l，流變性變差。

3.2 抑制性評價實驗

采用頁巖滾動回收率法來評價處理劑的抑制性。結果如表2所示。

表2 80℃滾動16小時后回收率

從表2可以看出：6#號配方滾動回收率最高，說明該配方對泥頁巖抑制性最好。

3.3 潤滑性能評價試驗

取現(xiàn)場未做潤滑處理的鉆井液作基漿，分別加入不同的潤滑劑，測其摩阻系數(shù)的變化，結果如表3所示。

表3 鉆井液潤滑性實驗

由表3可以看出，井漿中加入一定濃度的乳化石蠟、RT-1和白油潤滑劑后，摩阻系數(shù)均有所降低，5#配方摩阻系數(shù)降低幅度最大。說明該配方潤滑防卡能力較強。

4 魏535 井

4.1 基本情況

魏535 井是中國河南油田部署在南襄盆地南陽凹陷魏崗油田一二區(qū)I 斷塊的一口采油定向井，設計井深1819m，完鉆井深1409m，由40503HB 鉆井隊承鉆。

4.2 井身結構

表4 魏535 井井身結構

4.3 鉆井液難點

4.3.1 臨井注水壓力高、局部壓力異常

相鄰注水井魏214和魏2144 井H2 Ⅱ7號層累計注入7.9×104m3水。由于注入后一直沒有受效井，壓力憋存在該層未有效釋放，局部異常壓力較高，設計密度為1.80-2.00g/cm3。溢流發(fā)生后，溢流量最高達140m3/h 以上，注水層互相串層，2.0g/cm3的鉆井液密度不能平衡地層壓力。

4.3.2 超高密度鉆井液維護困難

超高密度鉆井液的核心問題是如何優(yōu)化控制流變性、濾失量、潤滑防卡和沉降穩(wěn)定性等主要性能指標。由于超高密度鉆井液體系中聚合物的加量對鉆井液的流變性影響很大，聚合物加量控制不好會促使表觀粘度、塑性粘度和切力大幅上升，鉆井液流動性很差，直至滴流。在施工中，受到原材料設計及采購周期限制，只能通過改善工藝來改善流動性，包括使用低粘土配漿，盡量減少鉆井液中的土質含量；在滿足懸浮沉降的條件下，減少聚合物類處理劑加量；選用優(yōu)質的高密度降粘劑來控制流變性；采用多種降失水劑復配及石墨粉填充優(yōu)化內泥餅質量，降低失水；以及固體、液體潤滑劑復配來保證潤滑性能。[3]

4.4 鉆井液維護措施

打開高壓水層后，鉆井液密度超過1.85 g/cm3后逐步轉化為抑制性高密度鉆井液體系。

（1）配方： 2%膨潤土+0.1%純堿+0.2%燒堿+0.3%高分子抑制包被劑+ 1%NH4-HPAN+ 6%SMP+ 6% SPNH+ 3% DWF-1+3%SPC+1%RT-1+3-8%白油潤滑劑+2-3%乳化石蠟+1%GF260+ 加重劑

（2）轉磺前倒一部分鉆井液到備用罐以降低膨潤土含量（1.5%左右為宜），配膠液6%SMP+ 6% SPNH+ 3% DWF-1+3%SPC 備用。

（3）高密度鉆井液由于固相含量高，導致鉆井液增稠，粘切上升，內摩擦大，流變性不易控制等難題，給鉆井施工帶來困難。首先要用高密度降粘劑降低粘切，改善流變性能。

（4）鉆進中及時補充高分子抑制包被劑膠液，保持合適的聚合物濃度，增強鉆井液的抑制性。

（5）調整鉆井液潤滑劑加量在5%-8%之間，復配使用白油潤滑劑、固體潤滑劑、乳化石蠟，降低摩阻，保證鉆井液潤滑防卡能力。

4.5 溢流復雜情況處理

（1）鉆進至1303m 循環(huán)，按照施工方案進行提密度 (1.25 g/cm3提至1.33g/cm3，坐崗工發(fā)現(xiàn)溢流,溢流量4-5m3/h)，加重至1.40g/cm3無溢流，繼續(xù)加重至1.60g/cm3起鉆甩螺桿和定向儀器。

（2）鉆至1400m 測量鉆井液密度由1.85g/cm3降至1.76 g/cm3，粘度76S 降至67S。鉆至1409.19m 停泵觀察，溢流量20 m3/h，密度由1.76g/cm3逐步降至1.71 g/cm3，粘度67S 降至50S，溢流量上漲至50m3/h，關井后套壓瞬間上升至7.2Mpa，后逐漸穩(wěn)定在12Mpa。后經過兩次壓井，保持密度2.34-2.36g/cm3，粘度80-100s，失水3.6ml。循環(huán)劃眼過程中，出現(xiàn)線性溢流、井漏現(xiàn)象，劃眼至1370m 漏速達到16m3/h，后逐步減小，調整密度至入口2.31g/cm3，出口2.28-2.30g/cm3，及時補充鉆井液量，循環(huán)、劃眼正常。

4.6 魏535 井鉆井液性能

井深(m) 密度(g/cm3)粘度(S)PV（mPas）YP(Pa) FL(ml) PH G"(Pa)510 1.13 38 701 1.14 42 14 7 9 8 2/6.5 903 1.18 52 20 9 9 8 3/9.5 1108 1.17 55 20 13 9.2 8 4/14 1191 1.26 66 23 16 8.2 8 4.5/15 1302 1.35 45 20 10 4.8 8.5 3/8 1302 1.60 46 1380 1.85 86 36 19 12 7.5 8/27 1409 2.15 105 41 22 18 8 12.5/30 1409 2.36 88 111 18 3.8 9 7.5/19

5 結語

魏崗油田強造漿地層給高密度鉆井液的流變性及其它性能帶來非常不利的影響。通過改進鉆井液體系配方來改善鉆井液流動性，同時加強使用固控設備減少鉆井液中的土質含量，避免性能大幅波動。由于超高密度鉆井液體系中聚合物的加量對鉆井液的流變性影響很大，聚合物加量控制不好會促使表觀粘度、塑性粘度和切力大幅上升，鉆井液流動性很差，根據密度高低，分段采用聚合物鉆井液體系和抑制性高密度鉆井液體系，在滿足懸浮防沉降的條件下，盡量減少聚合物類處理劑加量，磺化處理劑的使用能有效解決聚合物鉆井液膨潤土、巖屑溶限低問題。[4]強造漿地層聚合物的抑制性非常重要，優(yōu)選高分子處理劑是關鍵。使用了高密度降粘劑能顯著改善鉆井液的流變性，使粘度、切力降低，但高密度鉆井液的流變性調控還要綜合考慮鉆井液的其它性能，如濾失造壁性、潤滑性，以及定向工藝，滿足工程、地質要求，避免出現(xiàn)其它復雜情況。