龔純武 (中石油集團渤海鉆探泥漿技術服務公司,天津300280)

福山凹陷花場構造流沙港組二段為硬脆性泥巖,容易水化剝落掉塊甚至垮塌,造成井眼軌跡差、鉆井周期長和機械鉆速較低,嚴重影響電纜測井、下套管等完井作業(yè)的進行,容易造成作業(yè)事故。鄰井在井段的鉆進過程中,部分井段機械鉆速低至100min/m。為了避免流沙港組二段地層鉆進作業(yè)事故的發(fā)生,筆者進行了聚合物有機硅防塌鉆井液的應用研究。

1 花7-6X井井身結構設計

花7-6X井為三開定向井,造斜段為2800～2999m,最大井斜23.93°,完鉆層位為流沙港組三段,井身結構設計如表1所示。

表1 花7-6X井井身結構設計情況

從表 1可以看出,花7-6井完鉆井深為4005m,由于該區(qū)塊地溫梯度較高,井底溫度170℃左右,因而需要鉆井液體系具有良好的高溫穩(wěn)定性。同時在流沙港組井段的鉆進過程中,要有效防止掉塊垮塌現(xiàn)象發(fā)生。在采用合適的鉆井液密度平衡地層壓力的同時,所采用的鉆井液體系應具有良好的高溫濾失控制能力和抑制防塌能力。

2 鉆井液室內優(yōu)化配方

通過分析鄰井鉆井液、井身結構和完井電測數(shù)據(jù)等資料,在室內優(yōu)化出適合花7-6X各井段的鉆井液配方,其中一開?444.5mm井段為膨潤土鉆井液體系:5%～7%膨潤土+0.3%～0.5%Na2 CO3+0.1%～0.2%NaOH+0.1%～0.3%高粘度羧甲基纖維素鈉HV-CMC;二開?311.2mm井段為聚合物鉆井液體系:4%～6%膨潤土+0.2%～0.3%Na2CO3+0.1%～0.2%NaOH+0.2%～0.4%水解聚丙烯酰胺鉀鹽KPAM+0.5%～1.0%防塌劑HFT-1+0.5%～1.0%水解聚丙烯腈銨鹽NPAN;三開?215.9mm井段為有機硅防塌鉆井液體系:4%～6%膨潤土+0.2%～0.3%Na2 CO3+0.1%～0.3%NaOH+1%～2%水解聚丙烯腈銨鹽NPAN+2%～3%磺化酚醛樹脂SMP-1+2%～3%抗高溫降濾失劑KGJ+1%～2%無熒光防塌劑HFT-2+1%～2%防塌劑GWJ+1.5%～3%液體潤滑劑+1.5%～3%極壓潤滑劑+1%～2%石墨潤滑劑+1%～2%硅稀釋劑GXJ+1%～2%固體聚合醇PGCS-1+1%～2%無熒光白瀝青NFA-25+重晶石。

3 鉆井液室內優(yōu)化配方性能評價

由于一開井段井深201m左右,只需要保證粘度和切力,不需要優(yōu)化,作業(yè)現(xiàn)場一般采用普通的膨潤土體系,因而在室內鉆井液體系優(yōu)化研究中,分別對二開井段聚合物鉆井液、三開井段有機硅防塌鉆井液體系的基本性能進行評價,如表2和表3所示。其中二開鉆井液體系熱滾溫度為100℃,密度為1.25g/cm3;三開鉆井液體系熱滾老化溫度為170℃,密度為1.53 g/cm3,H THP失水評價條件為170℃×3.5MPa×30min。

表2 二開12in井段聚合物鉆井液優(yōu)化配方性能

表2 二開12in井段聚合物鉆井液優(yōu)化配方性能

注:AV為表觀粘度;PV為塑性粘度;YP為動切力;Ф6/Ф3為旋轉粘度計6轉/3轉讀值;FL API為API濾失量;G″10、G′10為初切、終切力。

熱滾狀態(tài) AV/mPa·s PV/mPa·s YP/Pa Ф6/Ф3 FL API/m l G″10/Pa G′10/Pa滾前 30 20 10 9/8 4.5 4 9滾后 28 19 9 7/6 5.0 3 8

表3 三開8in井段有機硅防塌鉆井液優(yōu)化配方性能

表3 三開8in井段有機硅防塌鉆井液優(yōu)化配方性能

注:FL HTH P為高溫高壓濾失量。

熱滾狀態(tài) AV/mPa·s PV/m Pa·s YP/Pa Ф6/Ф3 FL API/m l G″10/Pa G′10/Pa FL H THP/m l滾前 43 24 19 16/14 3.5 7.0 17.0 11滾后 41 23 18 15/13 3.0 6.5 15.0 10

4 現(xiàn)場應用

現(xiàn)場應用表明,所采用的聚合物有機硅防塌鉆井液體系具有良好的流變性能,懸砂攜砂能力強;具有較強的高溫高壓濾失控制能力和強抑制防塌能力,能夠有效的抑制地層水化,防止掉塊、垮塌現(xiàn)象的發(fā)生,有利于井壁穩(wěn)定,保證花7-6X井鉆井作業(yè)的順利進行。

表4 花7-6X井8in井段現(xiàn)場鉆井液性能

表4 花7-6X井8in井段現(xiàn)場鉆井液性能

注:FV為馬氏漏斗粘度;ρ為密度。

井深/m FV/s ρ/g·cm-3 PV/mPa·s YP/Pa G″10/Pa G′10/Pa Ф6/Ф3 FL API/m l FL HTHP/m l固體含量/%3437 64 1.49 22 17 4.5 9 13/12 4.0 12 18 3706 66 1.51 25 19 5.0 10 15/14 4.0 11 19 3889 67 1.53 27 20 5.5 12 17/15 3.5 11 20 4005 69 1.55 29 22 6.5 13 19/17 3.0 10 20