KCl聚合物鉆井液在AN區塊的現場應用

王中義

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶163413）

1 概述

由于松遼盆地泥巖造漿嚴重、易縮徑，快速鉆進時易泥包鉆頭，2018年AN區塊施工18口井，其中5口井出現鉆頭泥包；為保證鉆井液性能穩定，減少阻卡等井下復雜情況，確保造斜段和水平段的正常施工，使用淡水聚合物鉆井液體系全井排漿累計100m3左右，導致廢棄鉆井液增多，環保費用增加，而且鉆完井周期增加，鉆井成本提高。為解決泥巖段縮徑和泥包、鉆井液流變性不易控制的問題，鉆井液體系改為KCl 聚合物鉆井液，以此提高機械鉆速和行程鉆速，縮短鉆完井周期，降低鉆井綜合成本。

2 KCl聚合物鉆井液的室內評價實驗

雖然KCl 聚合物鉆井液研發的比較早，早期在大慶地區曾經進行過現場試驗，而且我院在伊拉克魯邁拉也有豐富的應用經驗，但是為保證KCl 聚合物鉆井液的順利應用，我們針對大慶地層特點，對該體系重新進行了單劑優選和體系評價，主要評價實驗包括鉆井液的流變性、潤滑性、抑制性以及劣質固相容量限。優化后的KCl 聚合物鉆井液體系流變性更合理，性能更穩定（見表1），泥餅粘滯系數和極壓潤滑系數均有所降低，潤滑性得到改善，嫩江組泥巖的滾動回收率提高33.4%（見表2），劣質固相容量限高達20%（見表3），由此可見，該體系能夠更好的滿足上部地層施工。

表1 鉆井液流變性評價實驗數據表（120℃×16h老化）

表2 抑制性評價實驗數據表（120℃×16h老化）

表3 劣質固相容量限實驗數據表（120℃×16h老化）

3 現場應用

現場應用兩口井（NP219 和NP262），為保證施工 順利，我們制定了詳細的鉆井液配制和維護措施：

（1）嚴格按照室內配方進行鉆井液的配制，由于循環系統的限制，包被劑無法在配漿時全部加入，下鉆到底循環時按照配方補足。

（2）進入造斜段前根據配方上限補足小分子抑制劑和防塌封堵劑，以提高鉆井液抑制性和封堵能力，保證井壁穩定。

（3）鉆進過程中按照配方中上限配制膠液，然后按照循環周溜入鉆井液中進行日常維護，無特殊情況嚴禁直接加入干劑，確保鉆井液性能穩定。

（4）pH 值小于9 時，對該體系性能具有較大影響，由于鉆進中KOH消耗較快，因此需及時補充KOH，保持pH值在9～10之間。

（5）根據摩阻和扭矩的變化，適當補充潤滑處理劑，保證鉆井液的潤滑性。

（6）加強固控設備的使用。直井段振動篩篩布目數不低于100目，造斜段和水平段振動篩篩布目數不低于120 目，除砂器篩布目數不低于200 目，離心機每天至少開啟3個循環周。

（7）每次起鉆前，要充分循環鉆井液，以振動篩無巖屑返出為起鉆原則。

（8）完井期間，保持鉆井液性能穩定，固井前鉆井液粘度控制在45～55s，固井前充分循環清洗井眼，以有利于固井質量的提高。

4 應用效果

4.1 工程情況

KCl 聚合物鉆井液現場施工中起下鉆順利，鉆頭無泥包現象，其中NP219 井直井段進尺612m，純鉆時間10.33h，平均機械鉆速高達59.24m/h，創區塊直井段鉆速最快紀錄。

由表4 數據可以看出，KCl 鹽水鉆井液施工的井，平均機械鉆速提高了2.65m/h，鉆井周期縮短2.4d，鉆完井周期縮短2.73d。

表4 工程基礎數據表

4.2 鉆井液性能及返砂情況

KCl 聚合物鉆井液流變性穩定，粘度和切力更容易控制，數據見表5；返出的巖屑棱角分明，攜巖效果較好，見圖1 和圖2；泥餅薄而堅韌，致密性較好，晾干后無裂痕，見圖3。

表5 鉆井液性能數據表

圖1 振動篩巖屑

圖2 巖屑

圖3 泥餅

4.3 固井質量

根據表6數據，KCl聚合物鉆井液施工的直井段和造斜段的固井質量明顯好于淡水聚合物鉆井液，水平段固井質量也有較大提高，說明該體系有利于提高固井質量，防氣竄能力強，有利于儲層大功率壓裂施工。

表6 固井質量數據統計表

5 結論

（1）該體系抑制性強，攜巖能力好，有效解決了大段泥巖造漿和縮徑的問題，提高了機械鉆速和行程鉆速，縮短了鉆完井周期。

（2）鉆井液性能穩定，觸變性好，長時間靜止依然具有良好的流動性，維護簡單。

（3）造斜段和水平段定向鉆進時無托壓現象，說明具有較好的攜巖能力和潤滑性。

（4）固井質量有明顯提高，能有效防止目的層伴生氣發生氣竄，有利于大功率壓裂施工。

6 建議

（1）盡管該體系具有很強的抑制性，但是依然需要充分利用好固控設備，否則鉆井液性能將會惡化，而且處理難度會大大增加。

（2）現場泥漿罐沒有加重系統，配制泥漿和膠液只能使用臨時提供的帶加重漏斗的膠液罐，不利于鉆井液的配制和維護，尤其是出現井漏、水侵等復雜情況時將會嚴重影響處理效果，建議改進循環系統和加重系統，提高配漿、維護以及處理復雜情況等作業效率。