26、吐哈鉆井公司]塔河油田三疊系石炭系井壁穩(wěn)定技術(shù)

1、第六屆全國石油鉆井院所長會議論文集159塔河油田三疊系石炭系井壁穩(wěn)定技術(shù)李云志張懷云汪軍英張克明（新疆鄯善縣，吐哈鉆井公司，838200，新疆鄯善縣火車站，吐哈鉆采工藝研究院，838202）【摘要】井壁失穩(wěn)是鉆井過程中十分復(fù)雜的技術(shù)難題，不僅會影響工程質(zhì)量，甚至造成井眼報廢。本文通過對塔河油田易坍塌的三疊系、石炭系硬脆性泥巖地層地質(zhì)特征、施工工藝等方面的綜合分析，闡明了井壁坍塌擴(kuò)徑的主要原因，并從化學(xué)抑制、物理封堵和巖石力學(xué)等方面提出了

2、解決井眼失穩(wěn)的主要技術(shù)途徑，對適應(yīng)于該段的鉆井液體系和現(xiàn)場維護(hù)處理技術(shù)進(jìn)行了探索，提出了一套較完善、有利于井壁穩(wěn)定的鉆井液現(xiàn)場維護(hù)處理技術(shù)方法。并在沙86和TK634井進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用，井下復(fù)雜大幅度降低，鉆井周期大幅度縮短，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益?！娟P(guān)鍵詞】井壁穩(wěn)定失穩(wěn)機(jī)理坍塌周期防塌聚磺鉆井液抑制封堵維護(hù)處理1地層地質(zhì)特征塔河油田三疊系地層埋深4600～5000m左右，巖性以灰、灰黑色泥巖、炭質(zhì)泥巖、灰色粉砂巖為主；石炭系地層埋深5000

3、～5550m左右，中上部棕褐色、深灰泥巖、雜色礫巖、深灰、灰白粉、細(xì)、中砂巖、礫質(zhì)粉砂巖互層下部褐灰、深灰泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，即上泥巖段，自上而下砂質(zhì)巖由粗漸細(xì)，泥質(zhì)巖以褐色為主，少量灰、灰綠色，靠近下部泥巖中局部見較多灰質(zhì)結(jié)核。鉆井施工過程中，該段層極易坍塌、井徑擴(kuò)大嚴(yán)重，如S47井井徑達(dá)546mm，擴(kuò)大率達(dá)154%；S62井三開最大井徑達(dá)570mm，擴(kuò)大率達(dá)164%。鉆井施工中，嚴(yán)重掉塊、起下鉆遇阻、電測不暢、套管下不到位，甚至卡鉆等

4、復(fù)雜情況頻繁發(fā)生，并嚴(yán)重影響固井質(zhì)量。利用測井資料分析模擬其壓力剖面，由表6所給數(shù)據(jù)可看出：三疊系、石炭系地層存在著較高的坍塌壓力（如表1所示），其當(dāng)量密度數(shù)值可達(dá)到1.28～1.30gcm3左右，高于孔隙壓力。表1地層壓力剖面深度m孔隙壓力gcm3坍塌壓力gcm3破裂壓力gcm3上覆壓力gcm325001.0520.991.9302.2830001.0850.891.9312.3035001.100.911.9732.3243001.

5、151.171.9592.3545001.251.261.9572.3548001.241.251.9732.3650001.191.302.0042.3753001.181.181.9792.3855001.101.071.9592.392井壁失穩(wěn)機(jī)理分析井壁失穩(wěn)的機(jī)理主要有兩個，一是地層客觀因素，即地層力學(xué)因素、化學(xué)因素、兩者耦合結(jié)果。二是鉆井工藝主觀因素。力學(xué)因素指的是盆地在形成過程中，構(gòu)造運(yùn)動頻繁，盆地強(qiáng)烈隆起、褶沖、逆沖、褶皺

6、，導(dǎo)致了盆地構(gòu)造斷層發(fā)育，宏觀上看，斷層很發(fā)育；微觀上看，構(gòu)造裂縫裂隙很發(fā)育，粘聚力部分喪失，地層強(qiáng)度降低。井壁圍巖強(qiáng)度降低，意味著坍塌壓力升高。由于地層應(yīng)力是客觀存在的，目前尚不可人為地使其改變。第六屆全國石油鉆井院所長會議論文集161表5粘土礦物X射線衍射分析結(jié)果粘土礦物含量%樣號井深m巖樣KaoChIISIS—S%14596～4610灰色泥巖巖屑131735354024923～4929灰色泥巖巖屑121325504535075～5

7、085灰色泥巖巖屑11112157553.4鉆井液體系優(yōu)選在塔河油田現(xiàn)有的鉆井液體系得基礎(chǔ)上，利用易塌井段的巖屑進(jìn)行熱滾動回收實驗，結(jié)果（表6）顯示，多種體系中聚合物體系（配方1和2）對該段地層具有較強(qiáng)的抑制性。表6塌河油田鉆井液回收實驗序號分散液配方回收率%0清水31.481清水0.5%KPAM2%GLA2%PB12%MFG2%SLA2B61.892清水0.5%KPAM2%HFT3012%QS22%MFG2%SLA2B59.423清水

8、大陽離子(CHM)0.3%小陽離子(NW1)0.3%48.144清水大鉀(KPAM)0.3%正電膠(MMH)0.3%30.865清水兩性離子聚合物(FA367)0.3%正電膠(MMH)0.3%46.436清水金屬離子(PMHA)0.3%金屬離子(JMHA)0.3%48.863.5技術(shù)措施技術(shù)上堅持“強(qiáng)抑制、嚴(yán)封堵，適當(dāng)高的密度防塌，注重流變性與抑制、造壁性間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一”的技術(shù)思路。抑制性的提供：大小分子和理配比，利用高聚物（KPAM、A

9、T1、LHB105等）在粘土表面形成連續(xù)吸附水化層，并提高濾液粘度，滯緩水分子向泥巖滲透；中分子（NH4PAN、KPAN等）通過護(hù)膠作用形成致密泥餅；利用較高礦化度的地下水處理鉆井液，保持Ca：300～500mgL、Cl：5000～12000mgL，提高濾液化學(xué)抑制性和調(diào)節(jié)鉆井液水相活度（通過電解質(zhì)類型和濃度來控制，建立與地層水活度平衡），對井壁巖石起抑制膨脹和分散的作用，并且可以阻止水向巖層運(yùn)移，起井壁穩(wěn)定作用。封堵造壁的形成：優(yōu)質(zhì)的

10、鉆井液泥餅起著保護(hù)井壁不受液流沖刷及提高液柱對地層壓持力的作用。封堵劑主要選擇改性瀝青或有機(jī)硅護(hù)壁穩(wěn)定劑及多元醇成膜樹脂F(xiàn)GA。利用瀝青類處理劑（GLA、HFT301）、有機(jī)硅護(hù)壁穩(wěn)定劑吸附在井壁頁巖及微裂隙阻止濾液滲入；在一定溫度和壓差下不溶物發(fā)生變形封堵微裂隙和孔隙，在井壁形成致密的內(nèi)泥餅，提高對微裂隙或破碎地層的粘結(jié)力和井壁地層強(qiáng)度；多元醇靠大量羥基（OH）吸附交聯(lián)粘結(jié)成膜并吸附于井壁延緩濾液滲透；配合橋接粒子（QS2、PB1）形