新型合成基钻井液在CBP8XX井的应用

新型合成基钻井液在 CBP8XX井的应用

王桥

胜利石油工程有限公司海洋钻井公司 山东省东营市 257000

摘要：

CBP8XX井是一口位于渤海湾盆地埕宁隆起埕北低凸起埕岛东部斜坡带的水平探井，该井在东营组施工中钻遇不等厚油页岩，当钻井液滤液进入页岩缝隙时降低了页岩间的胶结强度，且该井钻井液密度设计的相对较低，油页岩在水化膨胀后的坍塌压力高于钻井液静液压力，发生滑脱式坍塌，导致井眼报废，后采用新型合成基钻井液完成施工。

关键词：合成基；钻井液；井壁失稳；环保

1.概况

1.1地质概况

CBP8XX井位于渤海湾盆地埕宁隆起埕北低凸起埕岛东部斜坡带，目的层在东营组IV砂组。埕北低凸起是在埕北潜山带基础上发育起来的地质构造，其构造形态受沉积基底及埕北大断层影响和控制，新近系地层披覆于古近系地层之上，在燕山运动末期埕北大断层剧烈活动，对该区地质构造的形态有较大影响，在埕北大断层两侧发育了一系列与主断层平行的次级断层，将整个埕北构造切割成若干细碎小块，由于地层的超覆或披覆，岩性在横向产生变化，导致地层存在明显的微裂缝。

1.2施工概况

该井为一口水平井，先施工导眼段，再侧钻施工水平段。水平段井斜85°～95°，水平位移1229.94米，岩性为渗透性较好的砂岩，其间夹杂着不等厚油页岩。当钻井液滤液进入页岩缝隙时降低了页岩间的胶结强度，且该井钻井液密度设计的相对较低，油页岩在水化膨胀后的坍塌压力高于钻井液静液压力，发生滑脱式坍塌，导致井眼报废。

2.合成基钻井液体系选择

2.1钻井液技术难点

由于该井在施工过程中发生多次井壁坍塌，导致井眼报废，无法完成施工，总结前期施工情况，该井存在一下钻井液技术难点。

（1）在垂深3665m～3687m（对应斜深3800～3900米，井斜74°）为灰色泥岩集中段，岩石较硬，吸水性、可塑性中等。两端各发育一套厚度10m左右的深灰色泥岩，部分含灰质，深灰色泥岩中见零星油泥岩钻屑，该段泥岩地层发育，为易破碎垮塌地层。

（2）本井在3100m开始造斜，设计井底位移1265m，井斜大，水平位移长，排量和携岩矛盾明显易形成岩屑床，要求钻井液具有良好的悬浮能力和流变特性。

（3）侧钻井，井身轨迹复杂，且水平段长400m，施工难度大，要求摩阻系数要小，钻井液需要具有良好的润滑性。

（4）该井位于海上，环保要求严格，所用钻井液处理剂必须为可降解的环保型材料。

2.2钻井液体系的选择

基于CBP8XX井的技术难点，选用新型合成基钻井液体系，该体系具有环保、较高的闪点和苯胺点、较低的倾点、粘度受温度变化的影响较小、不含芳香烃、运动粘度低等特性。同时该体系还具有抑制性强、润滑性好、抗污染能力强等特点，能有效抑制泥岩水化膨胀，防止水敏性地层的井壁失稳^[1-3]。

为满足CBP8XX井的施工要求，该体系的基础配方为：气制油基液+（2.0～3.0）%有机土+（2～3）%主乳化剂+（1～2）%辅乳化剂+（1～2）%润湿剂+（0.5～1）% 流型调节剂+（3～6）%降滤失剂+（20～25）%氯化钙水溶液+（1～3）%CaO+（6～7）%封堵材料。

2.3 新型合成基钻井液体系的评价

2.3.1岩屑浸泡试验

使用CBP8XX井掉块岩屑对不同钻井液体系进行岩屑浸泡试验，试验结果如下：

表1 各钻井液体系岩屑浸泡结果

从试验结果可以看出，合成基钻井液体系保存了岩屑原样，表现出明显优于水基钻井液体系的良好抑制性。

2.3.2回收率及膨胀高度试验

泥岩滚动回收率，采用10~20目坍塌段泥岩岩屑，一次回收率试验条件：150℃下热滚16h，然后用40目筛网回收岩屑；二次回收率试验条件：一次回收岩屑置于清水中，在150℃下热滚2ｈ后，用100目筛网回收。

线性膨胀高度试验选用蒙脱土压制成人造岩样，在NP-01线性膨胀仪上进行。

表3回收率及膨胀高度试验结果

注：钻井液密度：1.3g/cm³，油水比：80:20；高温高压膨胀实验条件：3.5MPa，100℃

从试验结果可以看出，一方面合成基钻井液具有很高的岩屑回收率，表明该体系能有效抑制岩屑的分散；另一方面膨胀高度低，表明该体系能有效抑制泥岩的膨胀。

3.现场应用情况

（1）由于合成基钻井液较同水基钻井液钻进时泵压高出3-4MPa,为降低泵压减少刺漏风险，始终维持钻井液具有良好的流变性，将漏斗粘度维持在60-70S。

（2）根据钻井液损耗情况及时补充合成基基浆，同时根据地层易塌的特点将封堵剂材料的加量提高到6%，提高页岩间的胶结强度，确保井壁稳定。

（3）充分使用固控设备，振动筛使用率达到100%，振动筛筛布目数调整为200目，保证使一级固控的净化效率。当固相含量升高时，实时运转离心机，降低劣质固相含量。

（4）钻进过程中随着石粉的增加与合成基液的消耗和水分的蒸发造成粘切升高。及时补充润湿剂和合成基液及氯化钙盐水，防止粘切升高引起激动压力变化幅度大对底层造成伤害。

（5）钻进过程中密切观察振动筛返砂情况，发现掉块不论大小与多少都即起钻进入安全井段后再调整泥浆性能，防止大范围坍塌造成埋钻具事故。

4.结论

（1）新型合成基钻井液具有较强的抑制性和封堵性，有效解决了CBP8XX井井壁失稳的难题。

（2）CBP8XX井的顺利完钻，标志着合成基钻井液在海上的顺利应用，为将来推广该体系的使用提供了重要的现场数据。

参考文献：

［1］李建成，杨鹏，关键，等．新型全油基钻井液体系［Ｊ］．石油勘探与开发，2014，41（4）：490－496．