FT1井非標(biāo)大井眼超深井鉆井液技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用

江顯俊 肖金裕 蘭太華 傅相友 賈興明

中國石油川慶鉆探工程有限公司鉆井液技術(shù)服務(wù)公司 成都 610056

0 引言

四川盆地川東地區(qū)高峰場構(gòu)造已鉆井均為標(biāo)準(zhǔn)井眼（標(biāo)準(zhǔn)井眼為五級井身結(jié)構(gòu)?660.4 mm+? 444.5 mm+?311.2 mm+?215.9 mm+?149.2 mm），完鉆井深大多介于3 500～5 400 m，主要使用聚合物無固相鉆井液體系和聚磺鉆井液體系鉆進(jìn)，完鉆層位為志留系，鉆進(jìn)期間發(fā)生三疊系雷口坡組—嘉陵江組長井段膏鹽污染和二疊系龍?zhí)督M—棲霞組卡鉆、井漏、硫化氫污染，以及二疊系梁山組泥頁巖掉塊、井壁坍塌[1]等復(fù)雜事故，嚴(yán)重影響鉆井速度，鉆井周期通常介于10～15 mon。FT1井是高峰場構(gòu)造高部位上的1口風(fēng)險超深探井，實(shí)鉆井深6 262 m，井身結(jié)構(gòu)為?914.4 mm×30 m+?660.4 mm×797 m+?455.0 mm×3 441 m+?333.4 mm×4 965 m+?241.3 mm×6 262 m，完鉆井底溫度146 ℃。通過研究FT1井非標(biāo)[2]大井眼井身結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)特點(diǎn)和區(qū)內(nèi)已鉆井發(fā)生的復(fù)雜事故情況來看，使用傳統(tǒng)鉆井液體系已無法滿足井下安全和快速鉆進(jìn)要求，F(xiàn)T1井通過優(yōu)化鉆井液體系和維護(hù)工藝[3-4]，實(shí)現(xiàn)了安全、快速鉆進(jìn)，提速效果顯著，對高峰場構(gòu)造志留系龍馬溪組以下伏超深層油氣藏的勘探開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

1）非標(biāo)大井眼井長時間受鉆井液浸泡易出現(xiàn)井壁失穩(wěn)[5]垮塌，長井段石膏[6]層易縮徑卡鉆，鹽巖層易溶解形成大肚子井眼，造成上覆白云質(zhì)泥巖缺乏支撐而產(chǎn)生垮塌。

2）非標(biāo)大井眼井的井眼尺寸大，井段長，井筒容積大（總循環(huán)量在470～760 m3），返速低，攜砂困難，清潔井筒難度大。

3）鉆井周期長，亞微米固相含量高，且長井段紫紅色泥巖、鋁土質(zhì)泥巖易造漿和長井段石膏層、鹽巖層持續(xù)污染，加之循環(huán)量較大，增加了鉆井液維護(hù)處理難度。

4）石炭系存在采空區(qū)[7]，預(yù)測地層壓力系數(shù)僅為0.5，與下伏異常高壓地層合并鉆進(jìn)，易發(fā)生壓差卡鉆和井漏，造成既噴又漏的井控險情。FT1井設(shè)計在二疊系中統(tǒng)茅口組定向鉆進(jìn)，大井眼段多次取心[8]，鉆探難度大，對鉆井液潤滑、防塌、封堵[9-10]性能要求極高。

2 鉆井液技術(shù)優(yōu)化

2.1 鉆井液體系

1）侏羅系中上部井段一般使用聚合物無固相鉆井液鉆進(jìn)，具有較好的懸浮攜砂能力，在井壁形成的致密吸附膜具有一定的護(hù)壁能力，但對于非標(biāo)大井眼井，需進(jìn)一步提高抑制封堵和造壁性能，防止泥頁巖[11]水化發(fā)生掉塊垮塌，因此優(yōu)化為有機(jī)鹽聚合物鉆井液體系。

2）侏羅系下部至三疊系井段轉(zhuǎn)化為有機(jī)鹽聚磺鉆井液體系，對比傳統(tǒng)的聚磺鉆井液[12]體系，具有更強(qiáng)的抑制性[13-14]和抗高溫[15]、抗污染能力，有效解決長井段膏鹽污染、大井眼井壁失穩(wěn)及井眼清潔困難等難題，避免復(fù)雜事故的發(fā)生。

2.2 鉆井液性能

1）提前做好抗膏鹽污染實(shí)驗，進(jìn)行預(yù)處理，提高鉆井液的礦化度及抑制性，抑制地層膏鹽溶解，減少對鉆井液的污染；控制良好的流變性，保持較低的中壓、高溫高壓濾失量；使用瀝青質(zhì)封堵劑與剛性封堵劑結(jié)合，強(qiáng)化鉆井液封堵性能，增強(qiáng)井壁的穩(wěn)定性；加入適量防塌潤滑劑，有效減少摩阻。

2）維持合理的鉆井液密度，平衡地層壓力，密度靠近高限，有效支撐井壁；并維持合適的黏切，提高鉆井液的懸浮、攜砂能力；在條件允許時，井隊配合大排量、高泵壓[16]循環(huán)，必要時使用重稠漿間斷舉砂，保證井眼清潔通暢。

3）強(qiáng)化深井段鉆井液的高溫穩(wěn)定性和抑制性，引入抗復(fù)合鹽高溫降濾失劑聚合物和抗高溫降失水劑[17]改性天然樹脂復(fù)合物，嚴(yán)格控制高溫高壓濾矢量在8.0 mL以內(nèi)；加入適量瀝青質(zhì)封堵劑和防塌潤滑劑，進(jìn)一步強(qiáng)化潤滑封堵性；控制油含量在4%～6%，提高泥餅韌性，減少虛泥餅；配合玻璃微珠，降低摩阻，減少托壓和黏卡，提高定向效率。

3 室內(nèi)評價實(shí)驗

根據(jù)鉆井液技術(shù)優(yōu)化思路來確定有機(jī)鹽聚合物鉆井液和有機(jī)鹽聚磺鉆井液基礎(chǔ)配方，其中有機(jī)鹽聚磺鉆井液配方是在有機(jī)鹽聚合物鉆井液配方的基礎(chǔ)上，加入相關(guān)磺化類處理劑轉(zhuǎn)化而來，且為強(qiáng)化鉆井液封堵、降失水性能以及增強(qiáng)抗膏鹽污染能力，做出相關(guān)室內(nèi)評價。

3.1 有機(jī)鹽聚合物鉆井液調(diào)配

1）實(shí)驗條件

使用高速攪拌機(jī)在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20 min，然后使用普通攪拌器在500～1 000 r/min的轉(zhuǎn)速下，加熱至80 ℃，再降至50 ℃測試性能（表1）。

表1 FT1井有機(jī)鹽聚合物鉆井液基礎(chǔ)配方實(shí)驗表（密度1.20 g/cm3）

2）實(shí)驗配方

1號配方：膨潤土漿（膨潤土含量25 g/L）+7%KCl+5%有機(jī)鹽 +0.5%天然高分子聚合物+1.5%聚合物降濾失劑+1%瀝青質(zhì)封堵劑+1%防塌潤滑劑+重晶石粉。

2號配方：膨潤土漿（膨潤土含量25 g/L）+10%KCl+5%有機(jī)鹽 +0.5%天然高分子聚合物+2%聚合物降濾失劑+2%瀝青質(zhì)封堵劑+2%防塌潤滑劑+重晶石粉。

3號配方：膨潤土漿（膨潤土含量25 g/L）+8%KCl+5%有機(jī)鹽 +0.4%天然高分子聚合物+2%聚合物降濾失劑+2%瀝青質(zhì)封堵劑+2%防塌潤滑劑+重晶石粉。

4號配方：膨潤土漿（膨潤土含量30 g/L）+7%KCl+5%有機(jī)鹽 +0.3%天然高分子聚合物+1.5%聚合物降濾失劑+1.5%瀝青質(zhì)封堵劑+2%防塌潤滑劑+重晶石粉。

5號配方：膨潤土漿（膨潤土含量30 g/L）+8%KCl+5%有機(jī)鹽 +0.3%天然高分子聚合物+2%聚合物降濾失劑+2%瀝青質(zhì)封堵劑+2%防塌潤滑劑+重晶石粉。

6號配方：膨潤土漿（膨潤土含量30 g/L）+10%KCl+5%有機(jī)鹽 +0.3%天然高分子聚合物+2%聚合物降濾失劑+2%瀝青質(zhì)封堵劑+2%防塌潤滑劑+重晶石粉。

3）實(shí)驗結(jié)果

從表1可以看出，維持膨潤土含量25～30 g/L，保證足夠濃度的KCl和有機(jī)鹽以增強(qiáng)抑制性，加入適量濃度的聚合物降濾失劑、瀝青封堵劑和防塌潤滑劑等，鉆井液流變性均較好，中壓濾失量也在設(shè)計范圍內(nèi)。由此可確定有機(jī)鹽聚合物鉆井液基礎(chǔ)配方為膨潤土漿（膨潤土含量25～30 g/L）+（7%～10%）KCl+5%有機(jī)鹽 +（0.3%～0.5%）天然高分子聚合物+（1.5%～2%）聚合物降濾失劑+（1%～2%）瀝青質(zhì)封堵劑+（1%～2%）防塌潤滑劑+重晶石粉。

3.2 有機(jī)鹽聚磺鉆井液調(diào)配

1）實(shí)驗條件

原井漿為有機(jī)鹽聚合物鉆井液體系，使用高速攪拌機(jī)在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20 min，然后使用滾子加熱爐在100 ℃的條件下滾動老化24 h后，將樣品在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下攪動3 min，降至50 ℃測試性能，高溫高壓濾失量在100 ℃條件下測試。

2）實(shí)驗配方

1號配方：原井漿+2%高溫抗鹽降失水劑多元共聚物[18]+5%降濾失劑改性酚醛樹脂+0.2%NaOH。

2號配方：原井漿+4%高溫抗鹽降失水劑多元共聚物+8%降濾失劑改性酚醛樹脂+0.2%NaOH。

3號配方：原井漿+1%高溫抗鹽降失水劑多元共聚物+3%降濾失劑改性酚醛樹脂+0.2%NaOH。

4號配方：原井漿+2%高溫抗鹽降失水劑多元共聚物+5%降濾失劑改性酚醛樹脂+0.4%NaOH。

5號配方：原井漿+4%高溫抗鹽降失水劑多元共聚物+8%降濾失劑改性酚醛樹脂+0.4%NaOH。

3）實(shí)驗結(jié)果

2號和5號實(shí)驗的中壓濾失量和高溫高壓濾失量較1號和4號實(shí)驗要小，分別在3.0 mL以內(nèi)和9.0 mL以內(nèi)，流變性均較好，因2號實(shí)驗的靜切力和靜動切力較5號實(shí)驗要低（表2），流變性更理想，且符合設(shè)計要求，故選擇2號實(shí)驗對原井漿進(jìn)行調(diào)整轉(zhuǎn)化為有機(jī)鹽聚磺鉆井液體系。

表2 FT1井有機(jī)鹽聚磺鉆井液基礎(chǔ)配方實(shí)驗表（密度1.32 g/cm3）

3.3 封堵降失水

1）實(shí)驗條件：

使用高速攪拌機(jī)在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20 min，然后使用普通攪拌器在500～1 000 r/min的轉(zhuǎn)速下，加熱至80 ℃，降至60 ℃測試?yán)匣靶阅?，再使用滾子加熱爐在80 ℃的條件下滾動老化24 h后，將樣品在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下攪動3 min，降至60 ℃測試?yán)匣笮阅堋?/p>

2）實(shí)驗配方

1號配方：井漿+0.5%抗復(fù)合鹽高溫降濾失劑聚合物+0.5%降濾失劑抗鹽聚脂物+1%瀝青質(zhì)封堵劑+0.8%CaCO3（800目）+2%降濾失劑改性酚醛樹脂+1%高溫抗鹽降失水劑多元共聚物+0.1%CaO 。

2號配方：井漿+0.5%聚合物降濾失劑+1%瀝青質(zhì)封堵劑+0.8%CaCO3（800目）+2%降濾失劑改性酚醛樹脂+1%高溫抗鹽降失水劑多元共聚物+0.3%高溫穩(wěn)定劑。

3）實(shí)驗結(jié)果

為了防止該井在侏羅系自流井組東岳廟段鉆進(jìn)（井深1 852 m）發(fā)生泥頁巖掉塊垮塌，需要進(jìn)一步降低失水和強(qiáng)化封堵，從實(shí)驗數(shù)據(jù)分析，加入上述處理劑后封堵能力提高，中壓濾失量均降低至3.0 mL以內(nèi)（表3），流變性都較好。

表3 FT1井二開強(qiáng)化封堵降失水實(shí)驗表（密度1.37 g/cm3）

3.4 抗膏鹽污染預(yù)處理

使用高速攪拌機(jī)在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20 min，然后使用普通攪拌器在500～1 000 r/min的轉(zhuǎn)速下，加熱至80 ℃，再降至60 ℃測試?yán)匣靶阅?，再使用滾子加熱爐在90 ℃的條件下滾動老化20 h后，將樣品在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下攪動3 min，降至60 ℃測試?yán)匣笮阅堋?/p>

2）實(shí)驗配方

1號配方：井漿+3%降濾失劑改性酚醛樹脂+1%高溫抗鹽降失水劑多元共聚物+0.5%降濾失劑抗鹽聚脂物+0.5%CaO。

2號配方：井漿+2%石膏+10%膠液（膠液配方：0.5%NaOH+10%KCl+2%水解聚丙烯腈胺鹽+1%抗復(fù)合鹽高溫降濾失劑聚合物+8%降濾失劑改性酚醛樹脂+0.5%天然高分子聚合物）。

3號配方：井漿+10%NaCl。

3）實(shí)驗結(jié)果

該井在三疊系上統(tǒng)須家河組底部（井深2 360 m）需做抗石膏污染預(yù)處理實(shí)驗，井漿中加入2%石膏后，污染不嚴(yán)重，易接受處理，其中1號配方進(jìn)行強(qiáng)護(hù)膠和加入生石灰后流變性較好，鉆進(jìn)至雷口坡組前可按1號配方對井漿進(jìn)行預(yù)處理，提高抗石膏污染能力。井漿中加入10%NaCl熱滾20小時后，流變性仍然較好，中壓濾失量變化不大（表4），說明該井漿護(hù)膠劑足夠，具有較強(qiáng)的抗鹽污染能力。

采用SPSS19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。計數(shù)資料用x2檢驗，計量資料兩組間比較用t檢驗，兩組以上比較符合正態(tài)分布，且方差齊性時，采用方差分析，不符合正態(tài)分布或者方差不齊時采用秩和檢驗。

表4 FT1井抗膏鹽污染實(shí)驗表（密度1.41 g/cm3）

4 FT1井現(xiàn)場主要非標(biāo)井段鉆井液工藝技術(shù)

4.1 ?455 mm井眼鉆井液技術(shù)及維護(hù)（井段797～3 441 m）

4.1.1 地質(zhì)特點(diǎn)及難點(diǎn)

1）層位由上至下依次為：侏羅系沙溪廟組、涼高山組和自流井組，以及三疊系須家河組、雷口坡組和嘉陵江組。

2）對應(yīng)巖性依次為：紫紅色泥巖、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、灰色、灰白色細(xì)砂巖、深灰色粉砂巖、灰色石灰?guī)r、碳質(zhì)頁巖、灰白色石膏、白色鹽巖。

3）主要難點(diǎn)：紅層造漿，井壁失穩(wěn)，鉆井液量大維護(hù)困難，環(huán)空上返速度低，長井段膏鹽縮徑和井漿污染。

4.1.2 鉆井液體系優(yōu)化

1）沙溪廟組下部—涼高山組巖性主要為砂泥巖，俗稱“紅層”。在基礎(chǔ)配方上加入適量KCl和有機(jī)鹽，通過此工藝將體系優(yōu)化為有機(jī)鹽聚合物鉆井液，強(qiáng)化抑制包被能力，同時補(bǔ)充聚合物降濾失劑，控制中壓濾失量在4.0 mL以內(nèi)，防止泥巖水化分散造成性能惡化和井壁失穩(wěn)。

2）進(jìn)入涼高山組底部（井深1 500 m）后做好體系轉(zhuǎn)換實(shí)驗，轉(zhuǎn)化體系為有機(jī)鹽聚磺鉆井液體系，增強(qiáng)對長井段裸眼鉆井中造漿分散抑制性預(yù)控能力以及抗膏鹽污染能力。

4.1.3 鉆井液性能優(yōu)化

1）自流井組東岳廟段頁巖長井段取心，須家河組頁巖夾薄煤層，需提前加入3%～5%瀝青質(zhì)封堵劑和防塌潤滑劑，提高封堵潤滑性，降低摩阻，保證取心順利。通常鉆井液黏度在50～55 s、靜切力達(dá)到1.0～1.5 Pa（10 s）和3.0～5.0 Pa（10 min），確保鉆井液具有良好的懸浮、攜帶能力，配合適當(dāng)?shù)墓こ檀胧ㄅ帕?5 L/s以上），防止造成卡鉆事故。

2）雷口坡組—嘉陵江組巖性存在長井段石膏和鹽層，此段石膏和鹽層總長296 m，實(shí)鉆過程中氯離子含量達(dá)到120 000 mg/L以上、鈣離子含量1 000 mg/L以上，進(jìn)入雷口坡組前做好抗膏鹽污染實(shí)驗并復(fù)核，維持井漿中氯離子含量在50 000 mg/L左右。鉆穿膏鹽層前宜控制低黏切性能，即黏度40～50 s，靜切力0.5～1.0 Pa（10 s）和2.0～4.0 Pa（10 min），防膏鹽溶解污染鉆井液性能。提高油含量至5%左右，控制中壓濾失量（3.0 mL以內(nèi)）及高溫高壓濾失量（8.0 mL以內(nèi)）。

4.1.4 現(xiàn)場應(yīng)用維護(hù)

1）沙溪廟組下部—涼高山組井段控制膨潤土含量在25～30 g/L，維持密度至上限1.20 g/cm3，采用聚合物包被劑∶天然高分子聚合物∶聚合物降濾失劑=0.5∶0.3∶（1～1.5）的配方，膠液中配方濃度維護(hù)在2%～3%，加以5%～6%KCl和5%有機(jī)鹽，使井漿中氯離子含量在30 000 mg/L以上，聚合物包被劑含量在0.1%～0.3%。

2）在涼高山組底部—須家河組底部井段，可根據(jù)鉆井液高溫性能，逐步降低膠液中高溫抗鹽降失水劑多元共聚物至2%～4%和降濾失劑改性酚醛樹脂加量至4%～6%，按室內(nèi)實(shí)驗情況每天以循環(huán)周的方式往井內(nèi)補(bǔ)充100～200 kg生石灰，保持適度絮凝狀態(tài)，改善流變性，防止鉆頭泥包和微固相顆粒過度分散影響鉆井液流變性能，提高鉆速。

3）在雷口坡組—嘉陵江組鉆進(jìn)中，采用高溫抗鹽降失水劑多元共聚物∶降濾失劑改性酚醛樹脂∶降濾失劑抗鹽聚脂物∶NaOH=（4～5）∶（8～10）∶0.5∶1 的配方，膠液中配方濃度維護(hù)在12%～17%，保持KCl加量8%～10%，有機(jī)鹽加量5%～8%，均勻補(bǔ)充入井，使用KCl和有機(jī)鹽結(jié)合強(qiáng)化抑制性，配合特殊潤滑劑和防塌潤滑劑，保持良好的潤滑防卡性能，配合使用抗高溫降失水劑改性天然樹脂復(fù)合物、高溫穩(wěn)定劑提高鉆井液抗高溫性能，能很好地維持較低的中壓濾失量和高溫高壓濾失量。

4.2 ?333.4 mm井眼鉆井液技術(shù)及維護(hù)（井段3 441～4 965 m）

4.2.1 地質(zhì)特點(diǎn)及難點(diǎn)

1）層位由上至下依次為：三疊系嘉陵江組和飛仙關(guān)組，二疊系長興組、茅口組、棲霞組和梁山組），石炭系頂部。

2）對應(yīng)巖性依次為：灰色泥質(zhì)白云巖、紫紅色泥巖、石灰色、褐灰色石灰?guī)r、黑色、深灰色頁巖、灰黑色碳質(zhì)頁、深灰色、黑灰色泥質(zhì)石灰?guī)r、灰色、深灰色鋁土質(zhì)泥巖。

3）主要難點(diǎn)：高含硫，裸眼段壓差大，井漏，井壁失穩(wěn)，鉆井液維護(hù)量大。

4.2.2 鉆井液體系優(yōu)化

采用有機(jī)鹽聚磺鉆井液體系，配置適量的膠液將上一開井漿的膨潤土含量稀釋至10～15 g/L，稀釋用膠液基本配方：（0.7%～1.0%）NaOH+（0.5%～1.0%）聚合物降失水劑+（3%～5%）高溫抗鹽降失水劑多元共聚物+（6%～10%）降濾失劑改性酚醛樹脂+3%KCl+1%有機(jī)鹽+（1%～2%）瀝青質(zhì)封堵劑+（1%～2%）防塌潤滑劑+重晶石粉。

4.2.3 鉆井液性能優(yōu)化

1）維持井漿中KCl濃度3%～5%、有機(jī)鹽濃度2%～3%，pH值保持在10～11，配合使用CaCO3（800目）、瀝青質(zhì)封堵劑和防塌潤滑劑提高鉆井液潤滑封堵能力和失水造壁能力，改善泥餅質(zhì)量，降低中壓、高壓濾失量分別在4.0 mL以內(nèi)和8.0 mL以內(nèi)，補(bǔ)充適量生石灰和抗溫抗鹽降濾失劑，改善流變性能。

2）龍?zhí)督M井段使用?214.4 mm取心鉆頭取心，含黑色碳質(zhì)頁巖夾薄煤層、灰綠色玄武巖，易垮塌；茅口組巖性中含硅質(zhì)石灰?guī)r及石灰?guī)r夾燧石，可鉆性差，定向風(fēng)險大；以強(qiáng)化鉆井液的封堵、潤滑、防塌能力為主，提高潤滑性，改善泥餅韌性。

4.2.4 現(xiàn)場應(yīng)用維護(hù)

1）鉆進(jìn)前期采用配方（降濾失劑改性酚醛樹脂∶高溫抗鹽降失水劑多元共聚物∶水解聚丙烯腈胺鹽∶降濾失劑抗鹽聚脂物∶NaOH=8∶4∶1∶0.5∶1）濃度為12%～15%、KCl濃度3%～5%、有機(jī)鹽濃度2%～3%的膠液均勻維護(hù)。后期進(jìn)入嘉一段后采用降濾失劑改性酚醛樹脂∶高溫抗鹽降失水劑多元共聚物∶NaOH=6∶（2～3）∶0.7的配方，膠液中配方濃度維護(hù)在8%～10%，適當(dāng)降低KCl濃度至1%、有機(jī)鹽濃度1%。鉆進(jìn)中逐漸提高密度至分段設(shè)計高限1.85 g/cm3，平衡井壁，配合使用CaCO3（800目）、瀝青質(zhì)封堵劑、防塌潤滑劑和特殊潤滑劑提高鉆井液潤滑封堵能力和失水造壁能力，降低中壓、高壓濾失量。每天可補(bǔ)充100～200 kg生石灰、500 kg降濾失劑改性酚醛樹脂和100 kg高溫抗鹽降失水劑多元共聚物，改善鉆井液流變性和提高高溫穩(wěn)定性能。

2）龍?zhí)督M井段以降濾失劑改性酚醛樹脂、高溫抗鹽降失水劑多元共聚物為主要降濾失劑，控制高溫高壓濾失量在8.0 mL以內(nèi)，以防塌潤滑劑和瀝青質(zhì)封堵劑為主要潤滑封堵劑，配合特殊潤滑劑，控制油含5%以上，增強(qiáng)封堵潤滑性能，達(dá)到穩(wěn)定井壁、防塌防垮的目的，確保定向不黏卡和地質(zhì)取心安全。

3）鉆進(jìn)至井深4 803.97 m遇嚴(yán)重氣侵入，層位茅一段，氣測總烴值由5.029 3%↑99.942 1%，循環(huán)鉆井液觀察，氣測總烴值仍維持在99.9%左右不降，全井逐步提密度1.85↑1.95↑2.05 g/cm3，中途加重至1.95 g/cm3時循環(huán)觀察，并全井加入1%～2%隨鉆堵漏劑，封堵井壁，提高地層承壓能力，防止后續(xù)加重導(dǎo)致井漏，造成由漏轉(zhuǎn)噴的井控風(fēng)險。

4.3 ?241.3 mm井眼鉆井液技術(shù)及維護(hù)（井段4 965～6 262 m）

4.3.1 地質(zhì)特點(diǎn)及難點(diǎn)

1）層位由上至下依次為：石炭系，志留系韓家店組、小河壩組和龍馬溪組，以及奧陶系五峰組和寶塔組。

2）對應(yīng)巖性依次為：灰色白云巖、灰綠色泥巖、灰色粉砂質(zhì)泥巖、灰色粉砂巖、灰色泥巖、黑色頁巖、黑色碳質(zhì)頁巖、灰色泥質(zhì)石灰?guī)r、灰色石灰?guī)r。

3）主要難點(diǎn)：高含硫，采空區(qū)井漏、氣侵，井壁失穩(wěn)，高溫，鉆井液維護(hù)量大。

4.3.2 鉆井液體系優(yōu)化

采用有機(jī)鹽聚磺鉆井液體系，基本配方：清水+（0.7%～1%）NaOH+（3%～5%）高溫抗鹽降失水劑多元共聚物+（5%～8%）降濾失劑改性酚醛樹脂+1%抗高溫降失水劑改性天然樹脂復(fù)合物+（1%～2%）KCl+（1%～2%）有機(jī)鹽+（1%～2%）瀝青質(zhì)封堵劑+（4%～5%）特殊潤滑劑+重晶石粉。

4.3.3 鉆井液性能優(yōu)化

1）石炭系黃龍組氣層為采空區(qū)，地層壓力系數(shù)低，設(shè)計鉆井液密度高限1.20 g/cm3，采用新配密度1.20 g/cm3的聚磺鉆井液300 m3進(jìn)行專層專打。新膠液配方：高溫抗鹽降失水劑多元共聚物∶降濾失劑改性酚醛樹脂∶降濾失劑抗鹽聚脂物∶NaOH=3∶5∶1∶0.5，膨潤土漿為：原礦土∶Na2CO3∶NaOH=10∶0.25∶0.25，充分水化后，按膠液：膨潤土漿=1∶1混合均勻，調(diào)整其性能為密度1.20 g/cm3、黏度45 s、靜切力0.5 Pa（10 s）和3 Pa（10 min）、中壓濾失量5 mL、高溫高壓濾失量8 mL、pH值10。

2）黃龍組鉆穿后將原井漿密度使用膠液稀釋至1.72 g/cm3，根據(jù)情況加入適量水化好的膨潤土漿，控制膨潤土含量15～20 g/L，調(diào)整鉆井液性能為：密度1.72 g/cm3、黏度45 s、靜切力1.0 Pa（10 s）和5.0 Pa（10 min）、中壓濾失量3.0 mL、高溫高壓濾失量8.0 mL、含砂量0.3%、pH值10.5，膨潤土含量17.8 g/L。

4.3.4 現(xiàn)場應(yīng)用維護(hù)

1） 鉆穿黃龍組后，采用膠液配方為KCl∶有機(jī)鹽∶高溫抗鹽降失水劑多元共聚物∶降濾失劑改性酚醛樹脂∶抗高溫降失水劑改性天然樹脂復(fù)合物∶NaOH=（1～2）∶1∶3∶（5～8）∶1∶（0.5～1），均勻維護(hù)膠液配方比例，控制高溫高壓濾失量在8.0 mL以內(nèi)，配合瀝青質(zhì)封堵劑、特殊潤滑劑和防塌潤滑劑，提高油含至4%以上，改善泥餅質(zhì)量，強(qiáng)化封堵潤滑性，根據(jù)井下情況合理調(diào)整鉆井液密度。

2）小河壩組鉆遇氣侵，提高鉆井液密度至1.84 g/cm3后恢復(fù)鉆進(jìn)，因鄰近石炭系低壓氣層，承壓試驗只做到1.80 g/cm3，井漏和壓差卡鉆風(fēng)險大，因此提升鉆井液密度過程中按循環(huán)周加入0.5%隨鉆堵漏劑，提高地層承壓能力。采用的膠液配方為KCl∶有機(jī)鹽∶高溫抗鹽降失水劑多元共聚物∶降濾失劑改性酚醛樹脂∶NaOH∶抗高溫降失水劑改性天然樹脂復(fù)合物=1∶1∶3∶（5～8）∶0.7∶1，均勻補(bǔ)充維護(hù)膠液配方比例，可按循環(huán)周往井內(nèi)加入1000 kg降濾失劑改性酚醛樹脂、300 kg高溫抗鹽降失水劑多元共聚物、500 kg抗高溫降失水劑改性天然樹脂復(fù)合物提高鉆井液高溫穩(wěn)定性，控制高溫高壓濾失量在8.0 mL以內(nèi)。配合特殊潤滑劑和防塌潤滑劑，改善泥餅質(zhì)量，提高潤滑性能，降低壓差卡鉆的風(fēng)險。志留系氣測顯示段較多，維持pH10.5～11.0，預(yù)防地層硫化氫污染。

3）川東地區(qū)小河壩組以下層位無地質(zhì)、工程上的參考資料，F(xiàn)T1也是川東地區(qū)首次使用水基鉆井液鉆穿龍馬溪組和五峰組的定向探井，無有效技術(shù)資料做對比，按其他區(qū)塊龍馬溪組和五峰組頁巖段易水化垮塌的特點(diǎn)，本井段以降濾失劑改性酚醛樹脂、高溫抗鹽降失水劑多元共聚物、抗高溫降失水劑改性天然樹脂復(fù)合物為主要抗高溫降濾失劑、流型調(diào)節(jié)劑，配合適量的抗復(fù)合鹽高溫降濾失劑聚合物，嚴(yán)格控制高溫高壓濾失量（8.0 mL以內(nèi)）、中壓濾失量（3.0 mL以內(nèi)），降低失水滲透，減少虛厚泥餅，以瀝青質(zhì)封堵劑、特殊潤滑劑和防塌潤滑劑增強(qiáng)封堵潤滑性能，間斷配合適當(dāng)?shù)墓腆w潤滑劑玻璃微珠，提高潤滑性，改善泥餅質(zhì)量，減少鉆具與井壁的摩擦力，提高定向效率，適當(dāng)提高鉆井液黏度、切力，確保鉆井液具有良好的懸浮、攜砂能力，工程上配合對增斜井段和狗腿度較大的位置多拉劃，消除臺階，破壞巖屑床，保持井眼規(guī)則通暢，有效減小扭矩波動，達(dá)到穩(wěn)定井壁的效果，很好地完成了地質(zhì)取心目標(biāo)和順利完鉆。

5 應(yīng)用效果

該套優(yōu)化后的鉆井液技術(shù)在川東地區(qū)非標(biāo)大井眼段的應(yīng)用，解決了雷口坡組和嘉陵江組長井段石膏層污染、縮徑和嘉陵江組鹽巖溶解垮塌、非標(biāo)大井眼井壁穩(wěn)定性差等難題，電測顯示? 455.0 mm井眼段（797～3 441 m）石膏層縮徑率僅為0.13%，鹽巖段井眼擴(kuò)大率為19.7%，而FT1井段井眼平均擴(kuò)大率僅2.8%，遠(yuǎn)低于鉆井工程設(shè)計本段井眼平均擴(kuò)大率不高于10%的要求，保障了非標(biāo)大井眼井龍?zhí)督M破碎地層長井段取心的安全性，克服了長井段大井眼鉆進(jìn)井筒容積及沿程損耗量大、鉆井液性能維護(hù)難度大等難點(diǎn)，有效縮短鉆完井周期，提高井身質(zhì)量。

5.1 鉆井液流變性好

FT1井主要非標(biāo)大井眼井段采用有機(jī)鹽聚合物鉆井液鉆穿沙溪廟組、涼高山組、自流井組長井段泥巖地層和采用有機(jī)鹽聚磺鉆井液鉆穿須家河組煤頁巖地層[19]及雷口坡組、嘉陵江組長井段膏鹽層時，均表現(xiàn)出流變性能穩(wěn)定、中壓和高壓濾失量低、失水造壁性良好的特點(diǎn)（表5）。

表5 應(yīng)用井FT1井鉆井液性能表

表5結(jié)果表明，膨潤土含量控制較低，具有弱凝膠特性[20]，隨著井深和密度增加，鉆井液黏度基本穩(wěn)定，動切力及靜切力也在合適范圍內(nèi)，高溫高壓濾失量也基本控制在8.0 mL以內(nèi)，說明鉆井液性能在得到轉(zhuǎn)換和優(yōu)化后，具有良好的流變性能、高溫穩(wěn)定性能和抗膏鹽污染能力，很好地解決了地層造漿、煤頁巖易垮塌及膏鹽層污染等問題，給快速鉆井提供了安全保障。

5.2 鉆井液性能指標(biāo)更優(yōu)

與川東地區(qū)高峰場構(gòu)造已鉆井F18井、F007-1井對應(yīng)層段鉆井液性能指標(biāo)作對比，F(xiàn)T1井主要非標(biāo)井段鉆井液性能指標(biāo)在流變性能、中壓和高壓濾失量以及抗膏鹽污染等方面更優(yōu)，具體鉆井液性能指標(biāo)對比（表6）。

表6 F18井、F007-1井和FT1井實(shí)鉆鉆井液性能表

F18井和F007-1井在使用聚合物無固相鉆井液期間，黏切波動大，中壓濾失量均大于5.0 mL，在使用聚磺鉆井液鉆遇膏鹽層期間，黏切明顯上漲，流變性能差，高溫高壓濾失量均大于10.0 mL，表現(xiàn)出鉆井液性能穩(wěn)定性差以及較弱的抗膏鹽污染能力，而FT1井在鉆井液體系和性能均優(yōu)化后，黏切穩(wěn)定，中壓濾失量均在4.0 mL以內(nèi)，高溫高壓濾失量也基本在8.0 mL以內(nèi)（表6），說明優(yōu)化后的鉆井液具有良好的流變性能、高溫穩(wěn)定性能以及抗膏鹽污染能力。

5.3 提速效果顯著。

應(yīng)用井安全順利完鉆，且與同區(qū)塊標(biāo)準(zhǔn)井比較，機(jī)械鉆速高，提速效果顯著，鉆進(jìn)過程中復(fù)雜事故率顯著降低（表7）。

表7 應(yīng)用井FT1與周邊井鉆井周期、復(fù)雜事故對比表

在鉆速方面，F(xiàn)T1井鉆機(jī)月速較對比井提高10.15%～41.23%，機(jī)械鉆速較對比井提高33.52%～65.49%，且FT1井鉆進(jìn)過程中未發(fā)生一起事故和復(fù)雜（表7），與周邊井相比，大大節(jié)省處理事故復(fù)雜的周期，提高鉆井時效。

6 結(jié)論

1） 侏羅系中上部地層優(yōu)化采用有機(jī)鹽聚合物鉆井液體系，能更好地防止砂泥巖水化分散、地層垮塌，鉆井液抑制、封堵造壁能力強(qiáng)。

2）下侏羅統(tǒng)至志留系地層優(yōu)化使用有機(jī)鹽聚磺鉆井液體系，更好地提高了鉆井液的抑制性、抗高溫性、抗膏鹽溶解污染及降濾失能力，配合瀝青質(zhì)封堵劑、特殊潤滑劑、防塌潤滑劑和CaCO3（800目），有效提高鉆井液封堵潤滑性能，能滿足鉆井工程安全施工及地質(zhì)資料錄取。

3）非標(biāo)大井眼井的井眼大、井段長、鉆井液量大、環(huán)空返速低，必須確保鉆井液具有良好的懸浮、攜砂能力，嚴(yán)格控制中壓、高溫高壓濾失量和泥餅潤滑韌性，工程上保持足夠的排量，定期短起下鉆進(jìn)行拉劃，充分破壞巖屑床，及時帶出井筒巖屑，維持井筒清潔通暢。

4）引入多種抗溫處理劑復(fù)配使用使鉆井液性能穩(wěn)定周期加長，更好地保證了井壁的穩(wěn)定。固體潤滑劑玻璃微珠可以降低滑動摩擦，造斜段下套管前在裸眼段配合適量的固體潤滑劑能有效減小摩阻，保證套管順利下到底。