XF15-P7井优快钻完井工艺实践

1 前言

XF15-P7 井位于陕西省延安市富县茶坊镇黄埔店村，实际完钻井深4445m，完钻层位为二叠系下统石盒子组盒一段。同平台井15-P8 井采用钾基聚合物钻井液体系，完钻井深4339m，主井眼自A 靶点3184m 着陆后，水平段长1155m，含气砂岩钻遇率 60.7% ；泥岩钻遇3 段，累计长137m。该井 A 靶点着陆时即表现出摩阻大，钻遇泥岩后摩阻急剧升高，完钻时井底泥岩段摩阻高达60t，通井时泥岩段发生卡钻，泡解卡剂、大吨位活动钻具、强扭、泡酸无效，连续油管自4217m 切割完井。XF15-P8 井钻完井周期 108.15d，因井下摩阻大及泥岩失稳、卡钻复杂，完井作业长达33.34d。同区域XF15-P1 井、XF5-P11 井、XF5-P1 井均发生泥岩井壁失稳回填侧钻故障复杂，钻完井周期长、摩阻大、泥岩井壁失稳成为制约富县安全高效开发的关键因素。

陈晓华、邱正松等对富县区块进行研究，揭示了石千峰组、石盒子组井壁失稳机理，结合“多元协同”井壁稳定理论，提出“物化封堵/固结井壁阻 土水化性能—合理密度支撑井壁”的防塌钻井液技术对策，形成富县区块强抑制强封 在XF17 井成功应用。结合研究及现场实践，通过对 XF15-P1 井、XF15-P8 井实钻分析，XF15-P7 井 易漏地层采用 “低密度强封堵”思路并控制工程排量，安全无漏失钻穿刘家沟组；在石千峰、石盒子组通过轨迹优化，采用钾胺基钻井液体系，顺利完成水平段施工。

2 技术难点

2.1 刘家沟组井漏风险大

刘家沟组天然横向、高角裂缝发育，钻遇即漏且多为失返性漏失；刘家沟组地层承压能力低（压力系数1.05-1.1），裂缝压力敏感性强，极易诱导开启造成重复性漏失。区域取芯表明刘家沟组层理状地层发育，漏点多，下部石炭系石盒子组河流沉积，钻遇泥岩风险大，泥岩稳定需要提高钻井液密度，增大刘家沟组漏失风险。同平台井XF15-P8 井斜导眼钻进时漏失2 回次，桥塞承压堵漏后恢复钻进，损失 0.5d；主井眼石盒子组钻进期间密度提至1.26g/cm3 复漏1 回次，桥塞承压堵漏后恢复钻进，损失1.2d。

2.2 石千峰组、石盒子组井壁失稳突出

石千峰组、石盒子组砂泥岩不等厚互层发育，砂泥岩地层交错。灰色泥岩的水敏性强，易水化分散强度降低；泥岩中黏土含量高，以伊蒙混层伊利石为主，水化膨胀、分散性矿物较多；层间孔隙、裂缝发育，随钻滤液侵入，裂缝延展造成井壁失稳。XF5-P1 井使用钾基聚合物钻井液体系钻至下石盒子组3417m 起钻，下入牙轮+钻杆常规组合下至3165m 遇阻，划眼65.5h 未到底，起钻更换光钻杆回填。

取XF15-P1 井下石盒子组灰色泥岩碎块进行浸泡及物化特征分析，数据表明泥岩易水化膨胀，水敏性较强。

依据XF5-P1 井岩屑浸泡及物化分析及回填前井眼钻井液维护处理措施，优化钻井液物理支撑、化学抑制及封堵性能，采用钾胺基防塌钻井液体系。井浆密度由1.22↑ 1.30g/cm³ ，使用KCl 与支化聚醚胺复配强化抑制，提高沥青类防塌剂有效含量至 8%; ；工程与地质结合提高砂岩钻遇率，侧钻井眼顺利二开中完。

图1XF5-P1井二开侧钻井眼2966＼～3400m钻遇岩性堆积图

同平台井XF15-P8 井采用钾基聚合物钻井液体系，钻井液密度 1.25g/cm³ ，水平段平均井径扩大率 6.9% ，其中泥岩段井径扩大率 10～12% 。

2.3 河道砂层可预测性差，轨迹控制困难

富县区块河道砂体发育，层厚薄（视厚 5～8m） ），砂体非匀质性强，构造发育规律不清，水平段钻遇泥岩概率大。泥岩与砂岩应力差异大，钻遇泥岩后泥岩易失稳形成不规则井眼，造成摩阻增大；钻遇泥岩、不含气砂岩后即需调整轨迹，造成水平段 ⁴S^′′ 、“W”形轨迹。XF15-P1 井在水平段钻遇泥岩回填；同平台XF15-P8 井含气砂岩钻遇率仅为 60.7% 。

3 技术工艺

3.1 刘家沟组防漏工艺

对刘家沟组承压能力低，裂缝发育的特点，采用“低密度+强封堵”的防漏工艺（1）采取“低密度”的防漏思路。使用好固控设备，刘家沟组钻进中控制钻井液密度≤1

（2）采用多粒级封堵材料随钻封堵。钻进过程中补充 0.5～ 1%随钻堵漏剂+2～3%多粒径超细目碳酸钙。（3）补充优质膨润土浆，强化泥饼质量。刘家沟前置换部分井浆，混入优质膨润土浆，减少劣质固相，控制坂含≥35g/L。

（4）工程措施进行相应配合防漏。刘家沟组优化钻井参数，控制排量 28～30L/s

（5）强化地层承压能力。每次长起钻，配制 8～10% 随钻堵漏剂和不同目数超细目封闭浆对刘家沟进行封堵。

3.2 “双石组”井壁稳定工艺

针对石千峰组、石盒子组灰色泥岩井壁失稳，制定针对性预防措施，主要有

（1）体系选择：钻井液体系选择钾基/复合盐体系，使用KCl 和NaCl 复配，钾离子 12000～15000mg/L，A靶点着陆前氯离子 35000～40000mg/L，水平段钻进氯离子提至 50000mg/L。

（2）密度选择：A 靶点着陆前钻遇泥岩后应起钻至砂岩段循环提密度至 1.25～1.26g/cm³ 以提供足够支撑；水平段钻遇泥岩起钻至砂岩段循环提密度至 1.28～1.30g/cm³ 。

（3）沥青封堵：揭开泥岩前井浆应具备优良的防塌性能。A 靶点前砂岩段见泥岩后井浆中一次性补充 0.5% 沥青类防塌材料（粉剂、胶乳均可），井浆中沥青总含量不低于 3%方可继续钻进；水平段砂岩段见泥岩后井浆中一次性补充 1%沥青类防塌材料（粉剂、胶乳均可），井浆中沥青总含量不低于5%方可继续钻进。

（4）降磨减阻：钻遇泥岩后应提高井浆的润滑性，井浆中补充液体润滑剂（矿物油、生物质）降低摩

下套管封闭浆中润滑剂加量可达到 10～20% （依据井下摩阻情况调整）。（5）泥饼优化：重视井浆抗温材料的补充，砂岩段钻进井浆中一次性补充1.5～2%树脂、1.5～2%褐煤/腐殖酸钾以提高泥饼质量，强化井浆的整体抗温防塌能力。

（6）失水控制：做好失水控制，见泥岩后中压失水控制≤4ml。

（7）循环优化：在泥岩段地质循环应降低 3～5L/s 排量，勤活动钻具；如需长时间循环，应起钻至砂岩段进行循环。（8）固控保障：全井段必须做好井浆的净化工作，使用好固控设备，尤其是除砂器和离心机的使用，降低井浆中低密度固相含量，控制坂含 40～45L/s 。

3.3 井眼轨迹优化工艺

结合同平台井 XF15-P8 井及三级结构井XF5-P1 井实钻摩阻对比，对于轨迹优化采取：

（1）设计为二维结构井，定向段及水平段不扭方位。

（2）强化地质前导支撑，使用地震统计学反演及伽马跟踪及时调整轨迹，提高砂岩钻遇率。

（3）利用摩阻监测及屈曲钻压分析进行钻进参数指导。

（4）利用井筒水力学参数验证井筒清洁性。

（5）使用螺杆双扶钻具组合保障定向效率。

4 实钻评价

4.1 刘家沟组防漏评价

XF15-P7 井采用低固相聚合物钻井液体系以 1.10g/cm³ 密度钻穿刘家沟组，钻进期间工程控制排量30L/s，井浆中补充1%随钻中短纤维堵漏剂，1%石灰石及2%超细碳酸钙（600～800 目），刘家沟组钻进期间未发生漏失，地层消耗量 <1.5m³/h 。石千峰组 2561m、2574m 起钻更换钻工具时在刘家沟组使用超细钙、石灰石、随钻封堵剂配制 8%封堵浆封闭刘家沟组以逐步提高承压能力，该井井深3105mA 靶点着陆时密度提至 1.25g/cm³ ，刘家沟组未发生漏失。

4.2 “双石组”井壁稳定评价

XF15-P7 井于石千峰组进行短起下，短起下钻到底后一次性补充5%KCl、 0.3% 支化聚醚胺转化为钾胺基钻井液体系，维持井浆中K+离子含量≥15000mg/L，A 靶点着陆前Cl-含量达到40000mg/L，随着水平段延伸，Cl-含量逐步提至 50000mg/L。体系转化时使用沥青粉、乳化沥青复配防塌，比例控制2：1，软化点匹配地层温度，进入石盒子组有效含量达到 3% ，A 靶点着陆时有效含量达到 5% ，水平段钻遇高伽马地层一次性补充1%沥青防塌剂，确保泥岩稳定。进入石盒子组后井浆中补充改性胺基合成树脂HTASP-A、硅钾基防塌剂提高抗温性及优化泥饼质量，保障泥饼薄、致密、光滑。使用白油及石墨类润滑剂提高井浆润滑性，含油量达到 3% 。该井因下石盒子组水平段裂缝发育及邻井压裂影响，井深 3215m 井漏后密度降至 1.23g/cm³ 并维持中完。

XF15-P7 井水平段井径扩大率 7.9% ，无大肚子及糖葫芦井眼，水平段起下钻顺利，完钻时摩阻40t，通过优化封闭浆，提高完井封闭浆润滑剂含量，该井完井作业顺利，套管顺利到底。

4.3 轨迹优化评价

XF15-P7 井使用螺杆双扶钻进组合进行水平段钻进，通过地质研判，工程轨迹微调控制狗腿度，该井水平段砂岩钻遇率 100% ，含气砂岩钻遇率 84.55% ，为保障含气砂岩钻遇率，该井形成3 个“S”型轨迹，造成摩阻增大。

XF15-P7 井井深 4445m 顺利完钻，水平段最长 1340m，砂岩钻遇率 100% 、含气显示钻遇率 84.55% 、全烃显示最高 92.803%， 平均 3.865%. ，钻井周期40.4d，完井周期52.13d，较前期该类型水平井平均钻井周期及完井周期70d 缩短42.3%，刷新富县区块二级结构水平井钻井周期最短、完井周期最短、水平段最长、砂岩钻遇率 100% 四项记录。

5 认识与结论

通过XF15-P7 井安全高效施工，富县区块双石组泥岩井壁稳定及水平段降磨减阻是关键。

（1）“低密度、强封堵”措施能够较好的解决承压能力低地层漏失难题，配合随钻封堵能够逐步提升其承压能力。（2）加强地质工程一体化，提高含气砂岩钻遇率的同时减少“S”型井眼轨迹的形成是解决降磨减阻的关键。（3）钾胺基防塌钻井液体系在密度支撑、化学抑制、物理封堵方面能够较好的配伍富县区块地层，保障井下安全。

参考文献

[1] 陈晓华，邱正松，冯永超，等.鄂尔多斯盆地富县区块强抑制强封堵防塌钻井液技术[J].钻井液与完井液， 2021， 038（004）：462-468.DOI：10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.010.

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[5] 邱正松，徐加放，吕开河，等. "多元协同"稳定井壁新理论 [J]. 石油学报，2007，28（2）：117-119.

作者简介：吴修振，高级工程师， 1989 年生，毕业于中国石油大学（华东）应用化学专业，现在从事现场钻井液技术管理工作。