26、吐哈鉆井公司]塔河油田三疊系石炭系井壁穩(wěn)定技術

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雜的技術難題，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，闡明了井壁坍塌擴徑的主要原因，并從化學抑制、物理封堵和巖石力學等方面提出了

2、解決井眼失穩(wěn)的主要技術途徑，對適應于該段的鉆井液體系和現(xiàn)場維護處理技術進行了探索，提出了一套較完善、有利于井壁穩(wěn)定的鉆井液現(xiàn)場維護處理技術方法。并在沙86和TK634井進行現(xiàn)場應用，井下復雜大幅度降低，鉆井周期大幅度縮短，獲得了良好的經(jīng)濟效益?！娟P鍵詞】井壁穩(wěn)定失穩(wěn)機理坍塌周期防塌聚磺鉆井液抑制封堵維護處理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、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，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、井徑擴大嚴重，如S47井井徑達546mm，擴大率達154%；S62井三開最大井徑達570mm，擴大率達164%。鉆井施工中，嚴重掉塊、起下鉆遇阻、電測不暢、套管下不到位，甚至卡鉆等

4、復雜情況頻繁發(fā)生，并嚴重影響固井質(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），其當量密度數(shù)值可達到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)機理分析井壁失穩(wěn)的機理主要有兩個，一是地層客觀因素，即地層力學因素、化學因素、兩者耦合結(jié)果。二是鉆井工藝主觀因素。力學因素指的是盆地在形成過程中，構(gòu)造運動頻繁，盆地強烈隆起、褶沖、逆沖、褶皺

6、，導致了盆地構(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，地層強度降低。井壁圍巖強度降低，意味著坍塌壓力升高。由于地層應力是客觀存在的，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上，利用易塌井段的巖屑進行熱滾動回收實驗，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技術措施技術上堅持“強抑制、嚴封堵，適當高的密度防塌，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硅護壁穩(wěn)定劑及多元醇成膜樹脂F(xiàn)GA。利用瀝青類處理劑（GLA、HFT301）、有機硅護壁穩(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