元陆175井钻井液技术

李蕾 庞元平 王俊

摘要：元陆175井是中石化部署在巴中地区的一口重点评价井，设计井深4720m。该井地质构造复杂，空气钻后井壁稳定性差;千佛崖组和自流井组造浆性强;沙溪庙组和须家河组易坍塌;雷口坡组石膏污染严重;三开裸眼段长，施工中钻井液井壁稳定技术难度大。通过使用聚磺金属离子钻井液体系和聚磺非渗透钻井液体系，配合现场钻井液施工工艺，保证了钻井作业的顺利进行。

关键词：元陆175井;空气钻;造浆;坍塌;聚磺金属离子;聚磺非渗透

元陆175井位于四川省巴中市巴州区梁永镇笔山村二组，为中石化部署在该地区的一口重点评价井。该井设计井深4720m，实际完钻井深4710m，上三叠统须家河组四段为主要目的层，兼探下侏罗统自流井组珍珠冲段、大安寨段、中侏罗统千佛崖组、下沙溪庙组，主要是评价地层产能和获取地层参数，为附近层位下一阶段开发提供参考。

1  工程地质概况

1.1  工程概况

元陆175井使用Ф660.4 mm钻头进行导眼钻进，钻至井深40 m导眼结束，下入Ф476.25 mm导管于井深40 m;一开采用Ф444.5 mm钻头进行空气钻进至井深702 m，下入Ф244.5mm套管于井深700.8 m;二开采用Ф311.2 mm钻头，使用空气钻进至井深3238 m后转换为水基钻井液钻至井深3680 m，下入Ф244.5 mm+Ф260 mm套管于井深3677.62 m;三开采用Ф215.9 mm钻头钻至井深4710.00 m完钻，下入Ф177.8 mm+Ф139.7 mm的套管于4708.07 m完井。

1.2  地质概况

元陆175井自上而下发育地层为：剑门关组（0～490 m）、蓬莱镇组（490～1410 m）、遂宁组（1410～1910 m）、上沙溪庙组（1910～3310 m）、下沙溪庙组（3310～3670 m）、千佛崖组（3670～3905 m）、自流井组（3905～4320 m）和须家河组（4320～4720 m）。

2  钻井液技术难点

（1）剑门关组和蓬莱镇组地层砂泥岩软硬交错变化大，胶结性差，易水化剥蚀掉块产生井塌现象，造成大肚子井眼。同时由于砂岩颗粒小而分散性强，钻井液极易受到固相污染。

（2）气体钻井后，要替入水基钻井液，当井筒内的液柱压力突然提高，井浆中的小尺寸颗粒、自由水、将通过地层孔隙、裂缝迅速进入地层，加速地层诱导裂缝的形成，会导致井漏现象发生。

（3）空气钻后替入水基钻井液后，泥页岩地层会水化膨胀造成井眼缩径，甚至垮塌;且由于自由水的的严重流失，将在井壁周围形成虚厚的泥饼;同时伴随着泥页岩的水化膨胀作用，增加了阻卡和泥饼粘附卡钻的风险。

3  钻井液体系选择

3.1  钻井液体系配方

通过调研国内深井^[1-3]和超深井^[4-6]钻井液技术，针对元陆175井地层岩性，确定上部地层使用空气钻进，空气钻后采用聚磺金属离子钻井液体系;三开采用聚磺非渗透钻井液体系。

聚磺金属离子钻井液体系配方为：（3～5）%膨润土+（0.3～0.5）%金属离子聚合物+（1～2）%有机胺+（2～3）%聚合物降滤失剂+（2～3）%磺化酚醛树脂+（2～3）%海水降滤失剂+（1～2）%抗高温降滤失剂+（2～3）%形变封堵剂 +（2～4）%润滑剂。

聚磺非渗透钻井液体系配方为：二开井浆+（0.3～0.4）% 聚丙烯酸钾+（0.5～0.8）%烧碱+（2～3）%非渗透处理剂+（1～2）%抗盐降滤失剂+（3～4）%形变封堵剂+（3～5）%超细碳酸钙+（2～3）%海水降滤失剂+（2～5）%磺化酚醛树脂+（3～5）%白油润滑剂+（1～2）%有机胺+（2～3）%硅醇抑制剂。

3.2  钻井液体系作用机理

有机胺分子上多个独立的胺基可充填在粘土颗粒的晶层之间，并把它们束缚在一起，有效地减少粘土的吸水倾向，其抑制作用具有长效性，抗冲刷能力强，保证钻井作业结束后也具有长时间的抑制效果^[7]。

非渗透成膜封堵剂，在井壁岩石表面形成致密非渗透封堵薄膜，有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层，稳定井壁^[8]。

形变封堵剂是沥青类产品，通过“软化点”机理，配合超细碳酸钙，封堵地层层理、孔隙和微细裂缝，达到稳定井壁的效果。

4  现场钻井液技术

4.1  空气钻后现场钻井液转换技术

元陆175井采用气体钻进至3238 m出现憋压跳钻，进行钻井液的转换。

（1）配制50m³高含油前置液，保证前置液的高黏度和高切力，提高钻井液体系的悬浮携带能力。前置液配方：井浆（聚磺金属离子钻井液）+5%的全油基润滑剂+16%的无荧光白油润滑剂+10%封堵防塌剂+2%的乳化剂。

（2）替浆时，先泵入高含油的前置液。再小排量、低返速地替入堵漏浆，逐步提高排量循环，减少压差，降低井浆动滤失量。

（3）替浆循环2～3周后，及时进行通井作业，以破坏顶替浆初期在井壁上形成的“虚、厚”泥饼，直到井眼畅通为止。起下钻过程中精心操作，防止缩径或粘附卡钻。

（4）替浆后，适当提高井浆密度，加大抑制剂、聚合物、降滤失剂和沥青质变形粒子类处理剂的用量，严格控制井浆中压滤失量在2ml以下。

4.2 二开水基钻井液技术

（1）在井深3238～3310 m（上沙溪庙组）密度维持在1.49 g/cm³左右。进入下沙溪庙组，逐渐提高钻井液密度，保持井眼内的压力平衡。

（2）钻进过程中随钻补充金属离子聚合物配制的胶液维护钻井液性能，保持钻井液体系的包被抑制能力。随着进尺增加，逐渐增大钻井液体系黏切，满足二开大井眼悬浮携带岩屑的要求。

（3）钻进中保持有机胺的含量在1%左右，保持钻井液体系的抑制性，抑制泥页岩水化膨胀，防止因泥页岩水化引起的井壁失稳。

（4）上部地层，使用聚合物降滤失剂控制钻井液滤失量;进入下部地层，逐渐加入磺化酚醛树脂和海水降滤失剂，控制钻井液滤失量;在二开底部，补充抗高温降滤失剂，控制体系的高温高压滤失量。

（5）钻进中保持形变封堵剂含量在1.5%，使钻井液体系能够在井壁上形成良好的泥饼，封堵地层孔隙和微细裂缝;进入下沙溪庙组，形变封堵剂含量增加至3%，增强钻井液体系的封堵能力;储备足够的随钻堵漏剂，防止井漏。

5  结论和建议

（1）通过采取高黏切强润滑措施，净化了井眼，保证了空气钻后井眼的稳定，为后续钻井作业奠定了基础。

（2）聚磺金属离子钻井液体系抑制性好，有效解决了千佛崖组和自流井组地层造浆造成流变性恶化的難题;并且体系封堵性强，保证了沙溪庙组和须家河组高压气层及煤层的井壁稳定。

（3）聚磺非渗透钻井液体系封堵性好，抗盐性和润滑性强，保证了三开长裸眼井段的施工顺利，钻进过程中井壁稳定，流变性好，起下钻畅通无阻。

参考文献

[1] 苗锡庆，张进双，苏长明，等. 气体钻井转换钻井液井壁稳定技术[J].石油钻探技术，2008，3，6（3）：29-32.

[2] 王树永，裴建忠，向刚，等. 胜科1井大井眼钻井液技术[J]. 石油钻探技术，2007，，35（6）：37-39.

[3] 黄治中，杨玉良，马世昌. 不渗透技术是确保霍尔果斯安集海河组井壁稳定的关键[J]. 新疆石油科技，2008，18（1）：9-12.

作者简介：李蕾（1983），工程师，硕士研究生，2011年毕业于中国石油大学（华东）油气井工程专业，现从事钻井液和储层保护研究。

（作者单位：1.中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院;2.中石化胜利石油工程有限公司培训中心）