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1 工程概况
满深501H井位于阿克苏地区沙雅县哈德墩镇境内塔河南岸区域，是一口高含硫地区的四开次超深水平井。井身结构：Φ444.5mm×1204m +Φ311.2m m ×4900m +Φ215.9m m ×7613m +Φ152.4mm×8033m 造斜点：7150m 水平井段：Φ152.4mm×（7726~8033）m。
该井于2021年1月30日23：00一开，2月11日21：00二开，4月1日19：00三开，6月8日19：00四开，2021年6月30日17：00完井，设计井深7936m、垂深7641m，实际完钻井深8033m、垂深7667m。
满深501H井侏罗系底部碳质泥岩、三叠系底部泥岩易剥落掉块、垮塌；二叠系凝灰岩、火成岩，由于裂缝、微裂缝和弱面的存在，安全窗口窄，易发生漏失，同时在钻具冲击和钻井液侵入影响下，易发生掉块、坍塌，导致井壁失稳；志留系硬脆性泥页岩、奥陶系桑塔木组泥灰岩微裂
隙发育，易发生剥落、垮塌。该区块施工井事故与复杂时率较高，特别是二叠系、志留系、奥陶系桑塔木组，易漏易垮。
3 井壁坍塌机理分析
该区块影响地层坍塌的原因既有物理因素又有化学因素： （1）地层本身胶结强度低，在外力的作用下易发生破碎，引起固体颗粒的剥落，造成井塌。 （2）胶结物质含量少，固体颗粒间的粘滞力小，水的侵入将促使胶结物溶解，降低岩石表面粘滞力，使井壁失稳。
（3）地层的裂缝、微裂缝发育。
（4）所有的不稳定地层都含有一定的泥岩，泥岩的水化分散和地层颗粒的剥落共同影响井壁稳定。
从对破碎性地层与微裂缝发育地层坍塌机理
钻井液协同封堵技术在满深501H井的应用
树脂抛光轮
谢建辉1 魏泉1 王江红1 强天佩2
1. 中国石油西部钻探钻井液分公司 新疆 克拉玛依 834000
2. 克拉玛依市奥泽工贸有限责任公司 新疆 克拉玛依 834000
摘要：满深501H井二开侏罗系底部碳质泥岩、三叠系底部泥岩易剥落掉块、垮塌；二叠系凝灰岩、火成岩，微裂缝发育，安全窗口窄；二叠系、志留系、奥陶系桑塔木组易发生井漏及卡钻事故。满深501H井钻井液通过对薄弱地层的多粒度颗粒协同封堵，确保了侏罗系-奥陶系桑塔木组井壁稳定，钻进中岩屑代表性好，完井电测显示井径规则，定向轨迹平滑，全井创该区块多个单项指标，大幅度缩短了钻井工期。
关键词：井壁稳定 钻井液多粒度颗粒协同封堵 HTHP泥饼 应用效果Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃ ｐｌｕｇｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｍａｎｓｈｅｎ ５０１Ｈ ｗｅｌｌ Ｘｉｅ Ｊｉａｎｈｕｉ１ ，Ｗｅｉ Ｑｕａｎ１，Ｗａｎｇ Ｊｉａｎｇｈｏｎｇ１，Ｑｉａｎｇ Ｔｉａｎｐｅｉ２
1. Petrochina Western Drilling and Drilling Fluid Branch ，Xinjiang Karamay 834000
2. Karamay Aoze Industry and Trade Co. ，Ltd. ，Xinjiang Karamay 834000
Abstract ：The carbonaceous mudstone at the bottom of Jurassic System and the mudstone at the
bottom of Triassic System in the second spudding of Manshen 501H Well are easy to peel off and collapse ；the tuff and igneous rock of Permian System are developed with micro-fractures and narrow safety windows ；the leakage and sticking accidents are easy to occur in Sangtamu Formation of Permian ，Silurian and Ordovician Systems. The drilling fluid of Manshen 501H well ensures the borehole wall stability of Sangtamu Formation of Jurassic-Ordovician System through the cooperative plugging of multi-grain size particles in weak formation ，and the cuttings are well represented during drilling. The completion logging shows that the borehole diameter is regular and the directional trajectory is smooth. The whole well has created many single indicators in this block and greatly saved the drilling period.
Keywords ：Wellbore stabilization ；multi-particle cooperative plugging of drilling fluid ；HTHP mud cake ；application effect
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分析可以得知，要有效防止地层坍塌，可从封堵和力学平衡两方面入手。
4.1 多粒径颗粒、纤维协同封堵是前提
（1）合理的刚性颗粒、纤维：使用合适的随钻封堵材料，进行逐级填充、封堵，快速形成泥饼，降低滤失量；通过不同粒径刚性颗粒的架桥和纤维的结网，有效地堵塞渗透性漏失地层的缝隙，达到防止漏失、稳固井壁的目的。
（2）软化点合适的沥青：现场依据所封堵的地层温度，选择不同软化点的沥青，利用沥青软化变形特性，对井壁进行扒糊、填充，并挤入井壁微裂缝中，形成内泥饼，未变形沥青部分在井壁形成致密外泥饼，既能阻止钻井液的侵入，又能增加井壁稳定强度。
（3）各种封堵材料适当的加量：针对裸眼段，依据地层孔隙大小，以少量多次的原则，同时加入沥青和其他封堵材料，并维持钻井液中有效浓度，达到封堵缝隙减少钻井液消耗量，提高封堵效率的目的。
4.2 合适的密度支撑是关键
从力学平衡来看，为平衡地层坍塌压力，必须选择合适的钻井液密度。然而提高密度的前提是封堵要做得足够好，封堵能力提高的同时才能有效阻止更多的滤液进入地层。
4.3 提高钻井液的抑制性不可或缺
保持钻井液中钾离子质量浓度≥15000mg/L，复配0.3%~0.5%聚合物大分子强化包被抑制，也是保证钻井液抑制防塌能力的重要一环。
5 室内实验5.1 胶液配方
pet回收料
井场水+0.25%N a O H +2.5%S M P -3+2.5%SPNH+2.5%SF+10%KCl。
5.2 膨润土浆配方
淡水+0.2%Na 2CO 3+0.2%NaOH+10%膨润土粉，水化24h。
5.3 新配钻井液配方
膨润土浆∶胶液=2.5∶1。
5.4 膨润土浆与胶液混合（1号配方）
1000mL膨润土浆+400mL胶液，加重至密度1.29g/cm 3
。
图1 膨润土浆与胶液混合后HTHP泥饼状态
试验结果：高温高压泥饼厚度0.4cm，轻微弯折后，泥饼开裂，对折后泥饼立即裂开为两半。
原因分析：钻井液中无防塌类材料，泥饼厚，泥饼裂开纹路较乱，不成型，泥饼较干，发硬，无韧性。
5.5 单一封堵配方
1号配方+3%SY-A01（100℃），搅拌加温至
65℃。见表2。
图2 单一封堵配方HTHP泥饼状态
试验结果：HTHP泥饼厚度0.4cm，轻微弯折后，泥饼逐渐开裂，形成多条清晰裂纹，对折后
表1 膨润土浆与胶液混合后的钻井液性能
ρ/(g·cm -3)Φ600Φ300Φ200Φ100Φ6Φ3G 1/G 10Pa AV/mPa.s PV/mPa.s YP Pa HTHP/mL/120℃
1.29
40
23
15
9
1
0/2.5
20
17
滑步机3
20
表2 单一封堵配方钻井液性能
ρ/(g·cm -3)Φ600Φ300Φ200Φ100Φ6Φ3G 1/G 10Pa AV/mPa.s PV/mPa.s YP/Pa HTHP/mL/120℃
1.29
40
23
15
8
dvd制作1.5
0/3
20
17
3
18
表中：AV为表观粘度；PV为塑性粘度；YP为动切力；HTHP为高温高压滤失量。
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泥饼仍然开裂为两半。分析：钻井液中加入防塌类材料，泥饼光滑且有一定的韧性，泥饼质量有较大改善，但不足以达到优质泥饼所具备的条件。
5.6 协同封堵配方
1号配方+3%SY-A01（100℃）+ 2%2000目石灰石粉+ 0.5%TP-2 + 1%SQD-98（细），搅拌加温至65℃。协同封堵配方钻井液性能见表3。
表3 协同封堵配方钻井液性能
ρ(g·cm -3)Φ600Φ300Φ200Φ100Φ6Φ3G 1/G 10Pa AV mPa.s PV mPa.s YP Pa HTHP mL/120℃
1.29
42
24
15
9
1.5
0.5
0.5/2.5
21
18
3
18
图3 协同封堵配方HTHP泥饼状态
试验结果：HTHP泥饼厚度0.3cm，轻微弯折后，泥饼不开裂，对折后泥饼仍无开裂现象。
分析：钻井液中加入多种随钻封堵类材料，泥饼光滑有韧性，能够反复对折不破裂，达到优质泥饼的要求，真正起到了协同封堵作用。
6 现场应用效果
满深501H井二开侏罗系以下及三开易垮易漏地层均采用了协同封堵钻井液技术，钻进中岩屑代表性良好，井壁稳定、井径规则，轨迹平滑，取得了非常好的效果。
二开二叠系玄武岩段平均机械钻速3m/h，较邻井满深502H提速89%；二叠系中下部地层平均机械钻速7.82m/h，较邻井满深502H井提高26%；48h将4900m二开中完套管在无遇阻、无井漏复杂的情况下安全顺利入井，较邻井满深502H井及满深503H井分别提速27%和17%。
三开在4930~6331m 井段单只钻头进尺1401m，平均机械钻速7.2m/h，较邻井满深502H井及满深503H井分别提速25%和8%。
定向井段（7150~7613m ）平均机械钻速7.25m/h，较邻井满深502H井与满深503H井分别提高了5.88m/h和4.05m/h。
三开段钻进设计工期74天，实际用时45.83天，节省工期28.17天，较邻井满深502H井与满深503H井分别提速35.5%和22.2%，刷新了满深5区块
三开施工单只钻头进尺最多、平均机械钻速最快和钻进周期最短3项记录。其中2次常规测井、一次VSP测井均一次成功，三开中完单、双扶正器通井顺畅，下尾管安全顺利到底。三开中完正注、反挤水泥浆固井作业顺利完成，测声幅一次成功。至2021年6月30日17：00完井，节约工期24.3
职业价值观测评系统天。
图4 三叠系、二叠系钻进时返出岩屑照片
7 结论
对于易垮易漏不稳定地层钻进施工中，做好多粒径颗粒、纤维的协同封堵，对稳定井壁，保障井下安全和提速增效工作至关重要。
（1）封堵理念很关键，封堵配方不固定，通过现场应用效果与室内试验评价，要灵活采取随钻或定期、定时方式对目标井段进行封堵，评价指标就是封堵效果。
立体电视（2）提高K +离子浓度、加大封堵剂含量、然后再提密度是应对三叠系、二叠系、志留系、奥陶系桑塔木组等破碎带、硬脆性泥岩时的常规三段法。
（3）要特别注意，针对目标地层首先做好封堵工作，在封堵良好的情况下，还是有掉块或垮塌现象，再提高密度；如果不做封堵或封堵效果差时盲目提密度，可能使掉块或垮塌更加严重。
（4）封堵要有针对性、要考虑地层温度、沥青的软化点；要提前调整流变性，改善泥饼质量，针对裂缝宽度准备封堵材料。
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