簡述高密度鉆井液在大斜度定向井HF302井的應(yīng)用
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摘要：川東北東部河壩氣田具有產(chǎn)層壓力系數(shù)高、天然氣中含硫化氫濃度高、嘉陵江組含大段石膏，高低壓并存等難題。針對該地區(qū)的特點(diǎn)，本文以河飛302井的鉆井液作為研究對象，實(shí)鉆中采用兩性離子聚合物鉆井液體系，有效的解決了高密度鉆井液在高溫、超深井中的熱穩(wěn)定性、潤滑性、防H2s污染、防鹽膏侵等難題。
論文關(guān)鍵詞：強(qiáng)抑制,潤滑性,巖屑床,兩性離子-聚磺鉆井液
1 地質(zhì)工程概況
河飛302井是川東北河壩氣田密度最高、井斜最大的第一口以飛仙關(guān)為目的層的大斜度定向井，位于四川盆地河壩場構(gòu)造主體部位。該井三疊系近2000m裸眼地層鉆進(jìn)中，具有多壓力系統(tǒng)并存、巖性復(fù)雜、鹽膏侵、井壁不穩(wěn)定、鉆井速度低、大位移等特點(diǎn)，鉆井液性能調(diào)整控制窗口窄。井深為6262.00m,垂深：5363.54 m，水平位移1390.71 m，穩(wěn)斜段長1162 m，最大井斜角：72.3°。目的層是飛仙關(guān)組三段。
2 鉆井液的主要難點(diǎn)
2.1 高溫穩(wěn)定性問題
由于深井的井底溫度較高，鉆井液中的高分子聚合物，在高溫環(huán)境下容易減弱或失去作用，造成鉆井液體系不穩(wěn)定而使井下復(fù)雜事故的發(fā)生。
2.2 防漏、堵漏問題
深井鉆井，祼眼井段長，在三開鉆進(jìn)過程中高低壓并存，為了滿足一次井控的需要，使用較高的鉆井液密度時(shí)必須對上部低壓層進(jìn)行承壓堵漏，以提高低壓層的承壓能力，從而滿足于鉆開高壓產(chǎn)層的要求。
2.3潤滑防卡問題
深井由于裸眼段長，同一井筒中存在多套壓力層系，低壓層相對壓差大，給防粘卡帶來很大困難。大斜度定向井中由于穩(wěn)斜段長，長井段鉆具與井壁接觸，帶砂困難易在定向段形成巖屑床等原因，粘附防卡問題則更為嚴(yán)竣。。
使用固液混合潤滑防卡技術(shù)，可以兼顧滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦，從而提高潤滑效率。首先通過降低濾失量、形成好的濾餅，然后結(jié)合液體RT-001、汽機(jī)油、固體潤滑劑等降低摩阻，完井作業(yè)配合塑料小球、玻璃小球解決電測、下套管摩阻大的問題。
2.4 保護(hù)儲(chǔ)層問題
深井鉆速慢，鉆井液與油氣層接觸時(shí)間長，大斜度定向井油氣層揭露面積更大、時(shí)間更長；另外，打開氣層同時(shí)存在噴、漏風(fēng)險(xiǎn)，在防噴、防漏的同時(shí)如何減小對油氣層的污染是一個(gè)難題。
使用超低滲透、廣譜屏蔽暫堵鉆井液對儲(chǔ)層進(jìn)行保護(hù)，超低滲透油氣層保護(hù)技術(shù)利用特殊聚合物處理劑在井壁巖石表面濃集形成膠束，依靠聚合物膠束或膠粒界面吸力及其可變形性，能封堵巖石表面較大范圍的孔喉，在井壁巖石表面形成致密超低滲透封堵薄層，有效封堵不同滲透性地層和微裂縫泥頁巖地層，在井壁的外圍形成保護(hù)層，鉆井液及其濾液完全隔離，不會(huì)滲透到地層中，可以實(shí)現(xiàn)接近零濾失鉆井，降低鉆井液濾液對油氣層的污染。
2.5大斜度井巖屑床的問題
大斜度井?dāng)y巖問題一直是困擾大斜度井施工的一個(gè)難題，在深大斜度井施工中，由于存在高溫、高壓、鉆屑運(yùn)移時(shí)間長、井段長等諸多影響因素，這一問題就變得更加復(fù)雜。經(jīng)過探索在施工中主要采取以下方法解決：
�。�1）實(shí)現(xiàn)紊流攜巖
紊流攜巖是被公認(rèn)最有效的攜巖方法，但受鉆井機(jī)械和地層條件的限制較多，近年來隨鉆井機(jī)械性能的改善，在部分地層條件允許的水平井施工中采用紊流攜巖技術(shù)成為可能。
(2)及時(shí)進(jìn)行短起下鉆破壞巖屑床。短起鉆時(shí)起至井斜30度以下，下鉆到底采用高粘切鉆井液進(jìn)行循環(huán)帶砂，將破壞掉的巖屑帶出井口。
3 鉆井液技術(shù)思路
�。�1）選用兩性聚磺鉆井液體系解決深井高溫引起的鉆井液稠化，保持良好的熱穩(wěn)定性和流動(dòng)性。
（2）提高鉆井液抗鹽膏污染能力。
（3）提高鉆井液的潤滑防卡性，優(yōu)化流變性和失水造壁性。
�。�4）防止在定向井段中巖屑床的形成。
（5）在鉆開高壓產(chǎn)層前對上部井段進(jìn)行承壓堵漏，提高地層承壓能力，滿足鉆井要求。
4 現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)用效果
HF302井于井深：4378.18m下入旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具進(jìn)行定向鉆進(jìn)，定向鉆進(jìn)至井深：4908.44m上提鉆井液密度，在出口返出密度：1.85g/cm3時(shí)出現(xiàn)井漏。起鉆后組合光鉆桿共進(jìn)行三次堵漏，將地層承壓能力提至2.17g/cm3后上提鉆井液密度2.0g/cm3下入旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具繼續(xù)定向鉆進(jìn)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆進(jìn)至井深：5651.13m按甲方要求起鉆換光鉆桿下鉆進(jìn)行承壓堵漏，最終將靶點(diǎn)位置承壓能力提至2.35g/cm3，達(dá)到鉆開產(chǎn)層要求。上提鉆井液密度至2.20g/cm3繼續(xù)穩(wěn)斜鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)中分別在井深：5898.90m、5909.75m發(fā)生失返性漏失，經(jīng)兩次承壓堵漏后繼續(xù)鉆進(jìn)至井深：6262m完鉆。
井段：4331～6262m，采用兩性離子聚磺潤滑鉆井液體系，該體系是兩性離子聚磺防塌體系的基礎(chǔ)上加入6-8%的潤滑劑和6-8%的機(jī)油，以改善鉆井液的潤滑性，從而降低定向井起下鉆的摩阻系數(shù)。
其配方是： 4%膨潤土+0.5～0.8%KOH+0.2～0.3%LV-CMC+1～1.5%DR-Ⅱ+3～4%SMP-2+2～3%SPNH+2～3%RLC104+3～5%RLC105+3～5%MPA+6～8%RLC-3+2～3%RSTF+6~8%汽油機(jī)油+加重劑。
在施工過程中主要采取以下技術(shù)措施保證鉆井液良好的抗高溫?zé)岱�(wěn)定性、抗鹽膏污染能力、抗硫化氫污染能力及潤滑防卡性能。
1、本段鉆遇嘉陵江組、飛仙關(guān)組含有大段巖鹽、石膏巖，嚴(yán)格按照配方施工，加大SMP-2、SPNH、RLC105、RSTF、TX等處理劑的用量，pH值保持10～11，避免膏鹽污染及塑性縮徑。
2、使用抗鹽、抗鈣、抗高溫的優(yōu)質(zhì)原材料，加入足量的MPA、RLC-104、超細(xì)碳酸鈣等抑制防塌封堵劑，提高地層承壓能力。鉆進(jìn)過程中，維持合理的動(dòng)塑比，定期短起下鉆，以確保鉆井液具有良好的懸浮和攜屑能力，防止巖屑床的沉降。
3、本井進(jìn)入造斜井段（H4378m）以后，加大潤滑劑用量，同時(shí)加入3-5％左右的汽油機(jī)油，以加強(qiáng)鉆井液的潤滑性，減小井下摩阻。如起下鉆困難，可根據(jù)井內(nèi)實(shí)際情況加入2%的乳化固體潤滑劑RLC-102作封閉，降低摩阻。
4、本段設(shè)計(jì)最高密度2.38g/cm3，井溫較高，地層有大段巖鹽、石膏巖，造斜段井斜達(dá)71.39°,鉆井液應(yīng)具有在高密度條件下抗鹽、抗鈣、抗高溫,保持良好的流變性和潤滑性。同時(shí)做好產(chǎn)層H2S、油氣浸的預(yù)處理。
5、本井承壓能力較低，在高密度條件下經(jīng)常發(fā)生井漏，堵漏成功后，對鉆井液污染比較重，盡量在替漿后的1～2天內(nèi)把井漿的流變性調(diào)整好，維持主要處理劑濃度，對井壁進(jìn)行反復(fù)的“拉、劃”，以修復(fù)井壁。
6、鉆井液體系中加入KCl、PH值控制劑采用KOH，為鉆井液濾液提供更多的K+，有效的增強(qiáng)鉆井液對井壁的抑制性，達(dá)到防塌效果。
7、搞好固控工作，使用振動(dòng)篩、除砂器、除泥器、離心機(jī)四級(jí)固控除砂，以使鉆井液含砂量、固相含量控制在合理范圍內(nèi)，同時(shí)結(jié)合“篩、除、淘、沉、撈、離”搞好鉆井液的凈化工作。
8、鉆井液維護(hù)：每次大型處理鉆井液前作好小型實(shí)驗(yàn)，然后再進(jìn)行處理，做到有目的有根據(jù)，藥劑盡量配制成膠液，采取細(xì)水長流、整周加入的方式進(jìn)行處理，每循環(huán)周密度增加幅度≤0.03 g/cm3 ，由于鉆井液中含油量較高達(dá)到6-8%，調(diào)整鉆井液性能時(shí)，所加藥劑對鉆井液反應(yīng)較慢，所以平時(shí)必須作好鉆井液的預(yù)處理。
運(yùn)用效果：HF302井在施工過程中最高鉆井液密度：2.20g/cm,穩(wěn)斜段長1162 m，最大井斜角：72.3°,井底最高溫度:135°,在鉆井過程中比較正常，未出現(xiàn)一次井下粘卡事故，起下鉆無掛卡，完鉆后用鉆具送測井電纜順利到底，通井后下套管順利，鉆井液表現(xiàn)出了良好的熱穩(wěn)定性能與潤滑性能、攜砂性能及防塌性能。
結(jié)論：（1）河飛302井是河壩區(qū)塊密度最高，水平位移最長、井最深的一口大斜度定向井，該井四開高密度條件下安全、順利的進(jìn)行定向、穩(wěn)斜直至中靶完鉆，克服了大斜度定向井施工過程中易發(fā)生壓差粘附卡鉆、鉆井液攜砂困難易形成巖屑床、高密度鉆井液維護(hù)處理困難等施工難題，說明兩性聚磺鉆井液具有較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性、抗膏鹽能力強(qiáng)、潤滑性能及防塌性能等優(yōu)良特點(diǎn)，是復(fù)雜深井、大斜度定向井首選的鉆井液體系之一。
