高携带封堵钻井液技术在草20区块的应用

杨育升 成建强（中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司，山东 东营257077）

1 草20区块水平井特征

水平井钻井直接增加了石油钻井施工作业的难度，综合考虑水平井的钻探效果，合理化地选择最佳技术措施，即可确保井眼轨迹与水平井的标准相适应，进一步优化薄差油层的开发质量与效果。

草20 区块2018 年底布井6 口，区块草20-平203 井地层分段岩性：0～190m平原组，砂质粘土；190～600m明化镇组，砂岩居多；600～904m 明化镇组-馆陶组，大段泥岩多；904～998m馆陶组，黑色玄武岩；998～1009m 馆陶组，含粒砂、泥岩；1009～1268m 馆陶组，油层-细砂岩。

该块馆陶组底砾岩为近源快速堆积的粗碎屑沉积体。馆1砂体以砂质砾岩为主，砾石含量70%～85%，粒径＜5mm 的碎屑作为粒间充填物，馆陶组油藏上覆玄武岩地层，馆1 段与玄武岩间有1段垂深4m左右的泥岩，玄武岩底界井斜设计均达到80度，因此揭开馆1段后，大块砂质砾岩颗粒暴露，由于井斜接近水平，在玄武岩及下部泥岩段形成砾岩岩屑床，造成起钻遇卡，下钻遇阻的情况，倒滑眼过程中易发生憋泵，造成钻井液失返，井内情况进一步复杂化。

2 草20区块水平井施工难点

2.1 常规钻井液的不足

（1）以往在该区块施工的钻井液体系为强分散体系，无论多枝化酚醛树脂还是各种降黏剂都是强分散处理剂，虽然保证了滤失量的降低，及泥饼质量，但是存在的的不足就是在近井壁附近黏土水化膨胀历害，进而缩径，并且下部地层的砂岩上返时，易黏附于井壁，不易脱落，在起钻过程中易堆积到小井径处造成卡钻的几率增大。

（2）防塌能力不足，在草20区块下部玄武岩段，玄武岩、凝灰质砂岩，砾岩以石英为主，质地坚硬，不易水化膨分散可钻性差，基本无黏土胶结，属于山前构造地应力区，井壁极不稳定，常规钻井的防塌能力不足以起到防塌能力。

（3）钻井液设计黏度切力低，无法满足携带大块砾石和中细砾石的能力，由于钻井液黏切低，起钻时大量大块砾石堆积在玄武岩及以上井段，且由于该井段井眼相对较小，造成循环不畅，同时与下部漏失层形成相对稳定泵压，造成未憋泵假象，此时大量砾石下滑将钻具卡死；憋泵泄压后，导致钻头水眼堵死，无法建立循环。

（4）常钻井液技术封堵能力弱，防漏堵漏能力差，该区块油层-细砂岩易漏失，施工中导致钻井液漏失产生井壁失稳而发生坍塌，从而使得井下更加复杂。

2.2 施工难点

根据以往草20 区块钻井施工过程，在草20 区块水平井施工时有以下难点：

（1）上部地层段泥岩水化膨胀引起井眼出现缩径，从而导致起下钻出现遇阻、遇卡现象，同时由于后期水平段使用高黏切高膨润土含量钻井液，会导致上部井眼会由于钻屑的黏附引起糊井壁。

（2）草20区块地层复杂，馆陶组含有多套砾石层，砾石层之间胶结物少，钻进期间极易发生垮塌，形成大肚子井眼，脱落的砾石在大井眼、小井眼处堆积形成砂桥，砾石坚硬不易被破碎，造成起下钻及接单根困难，

（3）玄武岩之后有垂深10m左右的纯泥岩，地层水敏性强，易吸水膨胀，造成井下易坍塌、掉块及形成大肚子等井下复杂情况，储集层之上为玄武岩地层，该岩性坚硬、钻出井眼规且扩大率低，上部砾石发生脱落堆积于此极易发生硬卡。

（4）油层段钻时太快，钻屑特别是大颗粒砾石不能及时被携带出，从而导致接单根后开泵异常，甚至憋泵卡钻。

（5）油层段岩性松散易漏失，井眼垮塌，造成井壁失稳从而发生井下复杂。

3 草20区块水平井钻井液施工技术对策

（1）上部地层施工中，优选强抑制钻井液体系，抑制黏土水化膨胀，防止上部泥岩段缩径。我们选择的体系为强抑制钻井液体系：用多种高价阳离子抑制黏土的水化膨胀，二开小循环井段应用胺基聚醇和钻井液用有机强抑制剂配合使用，利用高价阳离子的强抑制作用，抑制地层造浆。

（2）在具有强抑制的基础上，加入无水聚合醇、阳离子乳化沥青，提高钻井液的防塌能力；同时选用为磺酸盐共聚物DSP-2 降滤失剂，能够有效提高钻井液的液相黏度，降低滤失量，改善泥饼质量，抑制黏土分散；使用抗温抗盐的钻井液降失水剂KFT，对于巩固井壁，防塌、防卡具有重要作用。

（3）提高钻井液的黏切及动塑比，提高对大块砾石的携带悬浮能力。施工中加入HV-CMC 及聚阴离子纤维素PACHV，配制的钻井液流体具有高的黏度；因XC 生物聚合物具有独特的结构，它的水溶胶具有很强的剪切稀释特性，XC钻井液的屈服值、动塑比高是目前钻井液中最好的一种增黏剂和流型改进剂，因此加入生物聚合物XC提高钻井液切力及动塑比。

（4）提高钻井液的封堵能力。使用生物聚合物XC 配合高膨润土含量的膨润土浆配制成高黏切防塌钻井液体系，同时加入不同粒度的承压堵漏剂、随钻堵漏剂、单向压力暂堵剂，利用多级配封堵提高钻井液的防漏堵漏封堵能力。

（5）采用合理的工程措施，提高钻井液排量，控制钻进速度，及时进行短起下，根据井下情况及时更换通井钻具组合。

4 草20区块水平井现场应用

4.1 草20-平204井现场应用效果对比

2019 年2 月26 日定向钻进至井深1275m，循环划眼时憋泵，停泵后钻具遇卡，通过倒划眼起甩单根，起至第33根钻杆时发生卡钻，活动解卡及下击器震击解卡无效，采用爆炸切割，切割点为735m，后注水泥填眼，重新定向侧钻至1304m 完钻。卡钻时钻井液性能：密度1.15g/cm3，黏度83S，失水3.4ml，泥饼0.5mm，塑性黏度12mPa·s，静切力8～14Pa，动切力8Pa，含砂量0.4%，固相含量8%，pH值9。

造成卡钻的直接原因为起钻过程中，钻井液返出量持续减少，且倒滑眼起钻过程中未充分循环携带岩屑，造成砾石颗粒随着管柱向上运移，积累的越来越多，直至环空完全被砾石填满，发生卡钻；另一直接原因为钻井液性能黏切不够高，动塑比低，不能满足悬浮携带大颗粒砾石岩屑的需要，整个水平段全部在砾石层中，且砾石颗粒粒径大，无法通过钻井液完全携带出井内，从而产生卡钻。为此，应用强抑制钻井液技术及高黏切钻井液顺利完井，在工程上采用控制进尺钻进，钻进30～50m进行短程起下钻，清理岩屑床，保证井壁顺畅，进入玄武岩内采用双泵大排量循环进一步带出井内砾石颗粒，通过一系列措施保证该井的顺利完成。

4.2 现场应用对比

2018年11月5日到2019年6月17日在草20区块先后施工6口井，应用高携带抑制钻井液体系的草20-平207井、草20-平201 井、草20-平208 井的施工周期，明显比使用常规钻井液体系的草20-平203 井、草20-平202 井、草20-平204 井施工周期短。

5 结语

（1）草20 区块上部易水化造浆地层采用强抑制钻井液技术，解决了泥岩水化膨胀引起的起下钻阻卡难题。

（2）斜井段利用无水聚合醇和阳离子乳化沥青等配制成的强抑制防塌润滑钻井液技术，具有良好的防塌作用，钻井液黏度控制在60～80，失水小于5mL，同时动塑比在0.5 以上，保证钻井液有适当高的黏度和高的切力及动塑性，保证了井壁稳定。

（3）水平段采用高携带钻井液技术，钻井液具有高的黏度和切力，动塑比在0.6～1，能够带出大颗粒的砾石，解决了水平段携带大粒径砾石的难题，很好地满足了井下要求。

（4）油层段采用高携带复合封堵钻井液技术，利用不同粒径的单向压力暂堵剂、承压堵漏剂、随钻堵漏剂及膨润土浆，形成多级配封堵效果，提高了泥饼的封堵性，防止了漏失，保护了储层。

（5）采用合理的工程措施：通过提高钻井液排量、控制钻进速度、进入水平段每钻进30～50m 进行短起下钻，及时清理岩屑床，并根据井下情况更换通井钻具组合，保证了钻井施工的顺利进行。钻具组合上使用MWD代替常规水平井的FEWD找层，降低风险性。

（6）通过采用一系列的钻井液技术和工程措施，满足了草20 区块水平井的要求，缩短了钻井周期，为以后该区块的钻井工作提供了良好的技术支撑。