1、    蘇120區塊鉆井液技術難點及對策    一、背景介紹蘇120區塊位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北側，該區塊中生界地層以砂巖為主、夾泥巖，安定組和直羅組泥巖輕度垮塌；紙坊組泥巖蒙脫石含量較高，水化分散能力較強，有一定的造漿能力；劉家溝組地層承壓能力較低，易發生壓力誘導性漏失；石千峰上部和石盒子組下部泥巖在鉆井液長時間浸泡下可能垮塌；山西組地層巖性以厚層狀深灰色泥巖夾薄層灰白色細砂巖為主，其次為泥質砂巖及煤層，煤層易垮塌掉塊。太原組地層巖性為深灰色灰巖，深灰、灰黑色泥巖夾薄煤層，煤層易垮塌掉塊。二、主要內容1.鉆井液技術難點1.1第四系黃土層和流沙層易坍

2、塌問題一開黃土層土質疏松，膠結松軟，欠壓實且滲透性強，易發生垮塌。1.2井漏問題該區塊劉家溝組地層承壓能力低，易發生壓力誘導性漏失，鉆井過程中有時會出現連續滲透性漏失。1.3井壁穩定問題安定組、直羅組和石盒子組地層的大段泥巖、砂巖互層水敏性較強，泥巖在鉆井液長期浸泡下可能發生嚴重坍塌掉塊；延安組、延長組地層泥巖中蒙脫石含量較高，水化分散能力較強，易縮徑導致起下鉆阻卡；紙坊組地層造漿性強，易發生井徑擴大；山西組和太原組煤層強度低、脆性大、裂縫發育、膠結疏松，在鉆頭破碎、鉆井液沖蝕、鉆具碰撞等外力作用下，極易破碎坍塌；極發育的裂縫和孔洞使煤體比表面積特別大，毛細管作用突出，易吸附水，鉆井液濾液進入

3、煤層后，降低膠結力，引起煤體的水化膨脹，溶解裂縫間的膠結物，使煤層失去支撐、強度下降，常造成煤層突發性剝落坍塌。1.4防污染問題如果鉆井液的抑制性和抗污染能力不足，伴隨氣體流入井內的地層流體會破壞鉆井液的性能，易導致井下復雜情況發生。2.鉆井液現場施工2.1導管井深25m左右該地層屬于蘇里格氣田流沙層，土質疏松，膠結性差，欠壓實承壓能力低，且滲透性強，為了預防垮塌和漏失，采用配漿開鉆，配方如下：4%6%膨潤土+0.5%純堿+（0.2%0.4%）hv-cmc開鉆前用淡水配40m3預水化膨潤土漿，充分攪拌，預水化24h后開鉆。鉆進過程中用清水、膨潤土粉、cmc將鉆井液粘度調整在40s50s，使鉆井

4、液具有一定的懸浮和攜帶能力，防止井口坍塌，以滿足下導管工作的順利進行。2.2一開井深為1000m左右，下完導管后將膨潤土漿稀釋到3035s，采用小循環鉆進，完鉆后大排量充分循環鉆井液兩周，等井底清潔后，將提前配制好的5060s的稠漿打入井內封閉井底裸眼井段，保證安全順利下入表層套管。2.3二開上部井段采用無固相聚合物鉆井液，采取地面大循環，加入0.1%0.3%hpam和k-pam，利用其強絮凝性快速沉淀鉆屑和分散的地層粘土，有效控制密度和含砂量，保持最低固相，紊流洗井，克服阻卡以提高鉆速；同時工程上必須堅持好無固相鉆井液鉆井的強化措施，以保證井下安全。紙坊組地層造漿性強，易發生井徑擴大，進入紙

5、坊組前50m，加入0.2%0.3%強抑制性防塌劑，提高鉆井液的抑制性，降低粘土的水化膨脹和分散作用，維持鉆井液體系有足夠的抑制和絮凝能力，保持井壁穩定。進入和尚溝組底部灰黑色泥巖層前改小循環鉆進，充分利用固控設備清除有害固相，使鉆井液中保持合理的粘土含量，使用hv-cmc適當提高鉆井液粘切，加入1%2%褐煤類降濾失劑，降低鉆井液的濾失量；劉家溝組地層承壓能力低，易發生滲透性漏失，在該井段鉆井液盡量保持低密度，適當加大高分子聚合物處理劑的用量，以提高鉆井液的粘切，同時預加入單封和隨鉆堵漏劑提高地層的承壓能力，嚴防井漏。若發生井漏，加入單封和復合堵漏劑循環堵漏，單封和復合堵漏劑加量應根據漏失速度確

6、定；如循環堵漏無效，則用土粉、純堿、hv-cmc、復合堵漏劑和單封等配制2040m3粘度為滴流狀態的堵漏鉆井液，替入井內漏失層段，起鉆靜止堵漏10小時以上，下鉆循環試漏，堵漏成功后恢復鉆進。古生界石千峰組上部和石盒子組下部泥巖在鉆井液長時間浸泡下可能垮塌，進入石千峰組后要加大高分子聚合物處理劑和抑制防塌劑的用量，改善泥餅質量、降低鉆井液的濾失量，進一步穩定井壁、克服阻卡，保證井下安全，提高鉆速。進入古生界石盒子組氣層將鉆井液轉換為聚磺鉆井液，轉換鉆井液前先對鉆井液性能進行先期調整，提高鉆井液的ph值到9以上，控制膨潤土含量為2035g/l，密度為1.041.06g/cm3，配方中增加高分子聚合

7、物使鉆井液粘度不低于40s，提高鉆井液剪切稀釋性，改善鉆井液流變性。調整好鉆井液性能后，轉換為聚磺鉆井液，其配方如下：（3%5%）膨潤土+3%smp-2+（1%2%）sas+（0.2%0.3%）k-pam+（1%2%）kft+（0.1%0.2%）cmc+（1%2%）強抑制性防塌劑+適量naoh在鉆進過程中根據鉆井速度補充k-pam和sas，以增加鉆井液的抑制性和防塌性，加入smp-2和kft提高鉆井液的抗鹽和抗溫性能，同時改善泥餅質量，降低鉆井液的濾失量，控制api濾失量小于5ml，根據實際情況定期補充naoh，保持鉆井液的ph值在9.5以上，防止硫化氫污染。同時要加強固相控制，嚴格控制鉆井液

8、中膨潤土含量2535g/l，提高鉆井液抗溫和抗各種污染能力，防止地層流體或硫化氫等進入井內破壞鉆井液性能。山西組和太原組煤層強度低、脆性大、節理微裂縫發育、膠結疏松，鉆井過程中易受到鉆頭鉆具碰撞、高壓射流沖刺、起下鉆時的壓力激動而失穩導致井壁垮塌。針對煤層上述特點采取以下技術對策：2.3.1調整并保持合理的鉆井液密度合理鉆井液密度要根據煤巖物理力學參數、煤層壓力、煤層地應力等參數綜合分析計算后確定，同時要考慮泥頁巖夾層的穩定問題，防止泥頁巖夾層剝落導致煤層失去支撐而失穩。2.3.2強化鉆井液封堵能力及造壁性煤層往往呈條帶狀或線狀分布，而且煤層的割理、節理以及裂縫比較發育，鉆井液濾液進入煤層層理

9、和裂縫中容易引起煤層強度降低，煤中粘土礦物水化膨脹和分散，加劇煤層坍塌。在施工中要及時加足瀝青類防塌劑，并加入成膜樹脂，強化鉆井液封堵能力、改善泥餅質量，減少鉆井液濾液進入地層。2.3.3優化鉆井液流變參數粘度一般控制在4555s。切力一般控制在25pa即可滿足要求。2.3.4進一步提高鉆井液的抑制性煤巖中泥頁巖夾層粘土礦物含量高，水化分散和膨脹性較強，抑制性差的鉆井液濾液進入泥頁巖會產生水化膨脹壓，改變井周應力分布，誘發或加劇井壁失穩，泥頁巖坍塌會導致煤巖坍塌。因此， 為防止因泥頁巖夾層剝落導致煤層失去支撐坍塌，在鉆井液中加入12%強抑制性防塌劑，進一步提高鉆井液的抑制性。2.3.5起鉆前配制30m3粘度不低于80s的稠漿封閉井底煤層，防止煤層坍塌。2.3.6同時工程上要適當降低轉速，控制起下鉆速度，減少旋轉鉆具和壓力激動對煤層井壁的影響，防止井下復雜情況發生。三、應用情況以下是蘇120區三口井的施工情況對比見下表：通過該區塊三口井的施工情況對比，我們可以看出在對鉆井液體系優化之后，取得了很好的效果。機械鉆速明顯提高，縮短了鉆井周期，而且井壁穩定、井徑規則，尤其是第三口井在采用聚磺鉆井液后，井徑擴大率明顯減小。蘇120區塊口井施工情況對比四、推廣前景1.該體系在