宜志页2HF井导眼井钻井液技术

宜志页2HF井导眼井钻井液技术

李必平 ,吕成冬 ,罗志刚

江汉工程公司钻井一公司泥浆公司  湖北 潜江 433121

摘要：宜昌区块前期施工中存在井漏、卡钻、钻头泥包、CO2污染、井壁失稳等问题。本井施工前通过室内优化实验、现场小型实验、把控关键节点施工、全程住井技术指导等措施，提高体系悬浮携带、抑制防塌封堵润滑、抗高温等能力，监测及调整钻井液性能，保证了本井导眼井钻井施工顺利。

关键词:宜昌页岩气；悬浮携带；抑制防塌；润滑性

前言：宜志页2HF井是位于湖北省宜昌市中扬子地区宜昌斜坡带的一口预探井，目的层上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下部页岩气层段，地层可钻性比涪陵区块差，硅质含量高[1-3]。导眼井设计完钻奥陶统宝塔组，实际完钻牛牯潭组。实钻中遇到了钻头磨损，井壁掉块等复杂情况。本文分析总结了在该井钻井液施工中的难点和要点、选用的钻井液体系和效果、经验和教训，为以后在该区块施工提供钻井液方向的技术参考。

一、工程地质简况

1、工程简况

本井导管开钻使用清水钻至井深63.00m，Ф473.1mm导管下深62.19m；一开Ф406.4mm牙轮钻头空气钻至802m地层出水，转泥浆钻至858m中完，下入Ф339.7mm套管857.64m；二开钻进 Ф311.2mmPDC钻至2850m，Ф215.9mmPDC钻至井深3440m下入取心钻具组合，取心井段3440-3469m，总进尺29m，心长27.78m，收获率95.9%。 Ф215.9mmPDC钻至3505m中完，中完常规电测4次遇阻，后讨论存储式电测中完，3505-2850m井段注水泥塞封堵为侧钻水平井施工做准备。

2、地质分层

表1　宜志页2HF井地质设计分层表

二、钻井液体系维护重难点

1、难点提示

（1）一开大井眼井段施工如何保证泥浆悬浮携带能力及如何防漏防垮；空气钻转水基钻井液后如何避免井壁垮塌现象。

（2）正电胶防塌体系转化为钾胺基聚合物体系时在保证井壁稳定前提下控制体系性能参数。

（3）在纱帽组底部和罗惹坪组上部井段，均含有灰色泥岩和灰色灰岩，其间夹杂含CO2的地层流体易侵污钻井液。如何防止和处理CO2污染。

   （4）龙马溪组存在蒙脱石含量极高的塑性地层极易发生钻头泥包。如何防止钻头泥包。

（5）龙马溪地应力差异大，钻井液密度偏低不能平衡地层压力。如何预防和处理井垮。

2、重点措施

（1）空气钻时关注返砂情况，备足转化钻井液，严格按照气液转化及气体钻井后钻井液施工工艺操作（增强体系防塌封堵能力）。

（2）转化为钾胺基聚合物体系注意控制搬含20-30g/l，及抑制防塌性。

（3）钻进至纱帽组地层前适当提高钻井液pH（推荐pH10-11）和密度，尽量降低粘度；提前加入CaO进行预处理调整体系Ca2+200～400mg/l。

（4）保持粘度≤65s，适当降低动塑比（0.20-0.30），严格控制API滤失量≤5ml，加大液体润滑剂加量，起钻前清洁胶液对易泥包井段打封闭。

（5）严格控制钻井液FL＜5ml；二开龙马溪-五峰组密度不低于1.45g/cm3，侧钻段施工密度不低于1.50g/cm3（水基）；微纳米井眼强化剂强化钻井液的封堵护壁性能等。

3、本井选用钻井液体系如下表

表2  宜志页2HF井分段钻井液体系

三、现场实钻情况

1、导管及一开钻井液施工（0-858m）

正电胶钠土浆体系维护措施：①胶液以预水化土粉浆为主，严禁直接加清水。②利用正电胶钠土浆高粘切特性，完钻稠浆垫底保证下套管固井顺利。

2、二开钻井液施工（858-3505m）

钾胺基聚合物体系维护措施：①按配方配浆200m³。钻水泥塞前加入纯碱进行预处理。二开钻进中：η40-60s，MBT25-30g/l，FL＜8mL（随井深逐步降低中压失水）。②钻进中：PAM、K-PAM、NH-1增加泥浆的抑制性，LV-PAC、K-1维持适当的失水和良好的流变性，烧碱控制pH值8-10，KCl、FT-388、QS-2提高泥浆整体抑制封堵性。③密度控制：大隆组--云台观组/1.10～1.20；纱帽组/1.20～1.35；罗惹坪组/1.35～1.40；龙马溪组--宝塔组/1.45～1.55。④钻进至纱帽组地层前适当提高泥浆pH（推荐pH10-11）和密度，尽量降低粘度，预防CO2污染。⑤钻进期间保持KCL含量，从而有效抑制地层泥岩水化分散，搬含控制＜30g/l，每班离心机使用3～4h，保证泥浆体系的干净、井壁的清洁性。

3、现场小型实验情况（正电胶体系转钾胺基体系）

表3  860m时体系转化实验数据

①转化后实钻性能：密度1.23/粘度53/失水5.2/PH10/动塑比0.28/Gel1/3。

4、实钻体系性能参数

表4 全井实钻数据

5、实钻效果

（1）龙马溪以上井段有效预防CO2污染

对策：①选用抗污染能力强的聚胺钙钾基钻井液体系。②纱帽组地层前适当提高钻井液pH9-11，密度1.30-1.33g/cm

3，控制粘度50-55s；③多做小型试验。根据实验结果进行处理。④提前加入CaO进行预处理调整体系Ca2+200～400mg/l，如污染则采用CaO、烧碱、降粘剂、降滤失剂等处理剂进行处理。

实钻效果：实钻过程龙马溪以上井段体系性能正常，流变性能好，失水小，泥饼薄而致密。

（2）龙马溪以上地层泥包问题得到有效缓解

（3）龙马溪以上地层体系抑制性优于宜志页1导眼井体系

宜志页2井二开泥浆体系在宜志页1井基础上加入井眼强化剂、1500目以上超细钙等提高体系一直封堵性能，龙马溪组以上井段井径扩大率4.87%（宜志页1井二开井径扩大率6.0%）。流变性能好，实钻动塑比0.25～0.44，振动筛返屑正常，返出钻屑完整，表明体系抑制能力与携岩性能良好。

6、实钻复杂分析

（1）该钻井液体系抗污染抑制能力不足性能调控难度大。①实钻进入龙马溪后，Ca2+、SO42-同时增加造成粘切及滤失量增大，经过多次处理均未达到理想性能；②该钻井液体系不能完全满足宜志页区块龙马溪-五峰组安全施工要求。

（2）导眼井完钻3505m电测遇阻卡情况。因井况复杂，常规电测多次遇阻、遇卡，请示甲方进行存储式测井完成常规项目测井。原因分析：①直井段设计密度上限（1.40g/cm3）偏低，满足不了龙马溪组下部井段及五峰组破碎地层支撑需求。②龙马溪地层层理裂隙发育是井壁失稳的原因之一。③为满足复合井眼携砂要求，35L/s的排量对小井眼井壁冲蚀加剧井壁剥落。

参考文献：

[1]时贤，程远方，蒋恕，等． 页岩微观结构及岩石力学特征实验研究 ［J］． 岩石力学与工程学报，2014，33 ( S2) : 3439-3445．

[2] 蔡全升，陈孝红，张国涛，等.鄂西宜昌地区下古生界五峰组—龙马溪组页岩气储层发育特征与勘探潜力[J].石油与天然气地质，2021，42（1）：107-123.

[3] 陈林，陈孝红，张保民，等.鄂西宜昌地区五峰组—龙马溪组页岩储层特征及其脆性评价[J].地质科技情报，2020，39（2）：54-61.

作者简介：李必平，工程师，1974年，现从事钻井液方面工作。