缅甸Y－1井钻井液的研究与应用

岳江河，杨 志，李自立，耿 铁，陈忠华，孟凡洲

（1.中国海洋石油有限公司国际公司，北京100010；2.中海油服油化事业部，河北 燕郊101149；3.天津中海油服化学有限公司，天津300301）

缅甸Y－1井是预探井，其凝灰岩地层特性以及强地层应力，决定了仅靠钻井液的抑制能力并不能有效地保证井壁稳定，应加强钻井液的封堵能力，并控制合理的钻井液密度。作者在此根据石油勘探开发过程中使用钻井液方面的成功经验，结合C2区块的实际情况和Y－1井预测的地层情况，采用KCl／PHPA钻井液体系[1］，依据该地区地应力、过井剖面地震资料，预测地层孔隙压力与坍塌压力，确定井深结构与钻井液密度，钻井过程中继续跟踪研究，随钻修正各项压力系数，及时调整钻井液密度、配方与性能，控制钻井过程中复杂情况的发生，以满足安全钻井的要求。

1 缅甸Y－1井的特点

缅甸Y－1井目的层多为始新统Laungshe组砂岩和古新统Paunggyi组顶部砂岩，层系多、岩性复杂，给钻探带来较大的技术难题，主要有：

（1）地层岩性复杂，以凝灰质泥岩和凝灰质砂岩互层为主，粘土矿物含量高，粘土矿物以伊／蒙混层为主，混层比高，水化能力强[2］。因此，钻井液要增强抑制能力，控制地层水化膨胀。

（2）地层经历了复杂的地质构造运动，造成硬脆性地层裂缝发育，泥浆沿裂缝渗入导致压力渗透，周期性阻卡坍塌[3～6］。因此，钻井液应增强封堵性能。

（3）Y－1井进入中新统，地层受到较大构造应力作用，地应力高，水平地应力差值较大，需要较高的泥浆密度平衡地应力。因此，要适时、准确地选用合理的钻井液密度。

2 钻井液室内研究

2.1 钻井液体系配方确定

通过大量的室内研究，优选了各种功能处理剂，并对其加量及体系配伍性进行了优选和验证，确定适用于Y－1井的KCl／PHPA钻井液体系配方如下：

三开钻井液配方：3%膨润土浆＋0.3%NaOH＋0.08%PAC－HV＋0.2%PAC－LV＋0.15%XC＋0.3%NPAN＋0.54%TEMP＋0.42%PLUS＋4%KCl＋2.4%JLX－C＋1.2%PHIB＋1.5%MONYL＋1.2%GBL＋2.7%LPF＋0.5%DYFT－Ⅱ＋0.68%LUBE＋重晶石（钻井液密度：1.63g·cm－3）。

四开钻井液配方：3%膨润土浆＋0.2%XC＋0.875%SMP＋1%TEMP＋0.4%PLUS＋2%JLX－C＋4%KCl＋0.4%PHIB＋2.56%MONYL＋0.88%GBL＋2.5%LPF＋1%LUBE＋重晶石（钻井液密度：1.67g·cm－3）。

2.2 钻井液体系性能评价

2.2.1 常规性能评价（表1 ）

2.2.2 抑制性评价

按照Y－1井现场钻井液配方配制钻井液，对三开、四开塌块进行回收率和膨胀率实验，结果见表2 。

表1 钻井液常规性能Tab.1 General performame of the drilling fluids

表2 滚动回收率及膨胀率实验结果Tab.2 Results of roller recovery and expansion rate

由表2 可以看出，Y－1井三开、四开钻井液抑制性较强，对塌块一次回收率、二次回收率均超过94%，40℃、80℃下的膨胀率均低于6.5%。

2.2.3 封堵性评价

采用20～40目、40～60目砂床测定80℃、压差3.5MPa下室内研制的Y－1井三开钻井液和四开钻井液渗透滤失量及渗透失水量来评价其封堵性能，结果见表3 。

表3 三开、四开钻井液砂床渗透滤失量及渗透失水量／mLTab.3 Sand bed filtration and water loss for 3rd，4th section drilling fluids／mL

由表3 可以看出，20～40目、40～60目砂床的渗透滤失量、渗透失水量较小，说明三开、四开钻井液具有一定的封堵性能。

2.2.4 对岩石强度的影响

室内测定了塌块在不同钻井液中浸泡4h后岩石强度的变化，结果见表4。

表4 钻井液浸泡塌块岩石强度的变化／MPaTab.4 Changes of soaked collapse rock strength by drilling fluid／MPa

由表4可以看出，塌块在三开、四开钻井液中浸泡后，岩石强度大幅度下降。在三开钻井液中浸泡4h，岩石强度下降100%～65.5%；在四开钻井液中浸泡4h，岩石强度下降95%。

3 现场应用及复杂情况处理措施

3.1 Y－1井工况简介

Y－1井于2011年1月13日开钻，采用4个开次完钻，钻井周期约为74d，井深2420m，垂深2419.69m，最大井斜角0.89°。采用水基钻井液体系，钻井泥浆密度在1.01～1.68g·cm－3之间，上部井段采用膨润土、搬土聚合物泥浆体系，下部井段（三开和四开井段）采用室内研究的PDF－PLUS／KCl泥浆体系。

3.2 现场应用

3.2.1 提高泥浆的封堵性

进入始新统地层后，地层以灰色泥岩为主，受挤压构造运动影响程度高，其中微裂缝发育，在钻井液中应特别注意提高泥浆的封堵性。在三开钻井过程中钻至890m后出现掉块，此时钻井液中的材料浓度与掉块前的材料浓度对比见图1。

图1 三开钻井过程中，掉块前后钻井液材料浓度对比Fig.1 Comparison of material concentration of drilling fluid before and after collapse in the 3rd section drilling process

图2 四开钻井过程中，不同封堵材料的浓度对比Fig.2 Comparison of concentration of different blocking agents in the 4th section drilling process

现场及时调整了钻井液体系的流变性能，提高了钻井液体系的密度、抑制性能、封堵性能，凝灰岩地层坍塌掉块基本得到控制。四开时保持三开时的钻井液性能，并在三开回收钻井液中加入封堵剂和抑制剂，增强钻井液体系抑制性能和封堵防塌性能，在四开钻井液中加入各种不同粒径封堵材料，力求达到封堵不同地层微裂缝的目的。不同封堵材料的浓度对比见图2。

3.2.2 提高泥浆密度

在四开钻井过程中钻至1596m，井下出现掉块，而且有增加趋势，现场将钻井液密度由1.50g·cm－3逐步增大到1.67g·cm－3，掉块现象明显好转，井径相对规则。三开钻井液和四开钻井液的密度调整情况见图3。

图3 三开钻井液（a）和四开钻井液（b）的密度调整情况Fig.3 Density adjustment for the 3rd，4th section drilling fluids

3.2.3 控制钻井液滤失量

Y－1井井壁地层含有大小不一的微裂缝，钻井液失水过多，会加速它的坍塌速度；为此对钻井液滤失量加强了控制。通过增加降滤失材料的使用量、添加封堵材料，在井壁迅速形成泥饼，减少钻井液滤液的渗入。三开和四开钻井液API滤失量及氯离子、钾离子浓度变化见图4。

图4 三开钻井液（a）、四开钻井液（b）的API滤失量及氯离子、钾离子浓度变化Fig.4 Changes of API filtration and concentration of K＋ ，Cl－ for the 3rd，4th section drilling fluids

3.2.4 维护泥浆良好的流变性

针对凝灰岩地层的特殊性及现场情况，及时调整了钻井液体系的密度、抑制性、包被性及封堵性，配合固控设备，合理清扫重、稠浆，使凝灰岩地层坍塌掉块基本得到控制，保证了安全、顺利作业。三开、四开钻井液携带能力调控情况见图5（R6、R3分别为六速旋转粘度计6r·min－1、3r·min－1的读数，表示钻井液在静态条件下的携带能力大小）。三开、四开钻井液性能对比见表5 。

图5 三开钻井液（a）与四开钻井液（b）的携带能力调控情况Fig.5 Carrying capacity control of the 3rd，4th drilling fluids

表5 钻井液的设计性能与实际性能对比Tab.5 Comparison of design performance and actual performance of the drilling fluids

4 结论

将KCl／PHPA钻井液体系用于缅甸Y－1井的现场钻探。结果表明，该体系有效克服了凝灰岩地层破碎掉块、坍塌、岩屑携带等问题，起下钻畅通，下套管顺利，井径规则，控制了井下复杂情况的发生，满足了安全钻井的要求。

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