谢建辉 任超 王瑞虎 张雄

中石油西部钻探钻井液分公司 新疆 克拉玛依 834000

1 基本概况

该井自上而下钻遇第四系、新近系、古近系、白垩系、侏罗系、三叠系、鹰山组、蓬莱坝组、下丘里塔格、阿瓦塔格、沙依里克、吾松格尔、肖尔布拉克组、玉尔吐斯组、奇格布拉克组等地层，主要目的层为震旦系的奇格布拉克组。奥陶系的鹰山组-震旦系的奇格布拉克组超深、超高温井段，对钻井液的抗温能力、封堵防塌能力要求高，因此抗高温水基钻井液的研究是应对轮探1井超深、超高温钻井难题的重点；为保证轮探1井超深、超高温井段的顺利施工，经过前期大量的室内实验和配方调整，确定轮探1井超深段使用氯化钾聚磺水基钻井液体系；本井使用该体系成功解决了轮探1井8000m以下超深井段的高温、井壁稳定等难题，顺利钻进至8882m，突破了亚洲最深钻井记录。该体系的研究和应用为轮探1井钻井井深的突破提供了技术支撑，为塔里木油田下寒武系、震旦系钻井提供了钻井液技术储备。

2 主要技术难点

2.1 抗温能力

本井设计井深8500m，加深至8882m，预计井底温度在180℃以上，所以出于安全考虑要求四开钻井液能抗温到200℃，为此委托厂家定制生产了能够抗温200℃的主抗温材料及其它相配套的封堵材料。

2.2 井壁稳定

根据邻井资料及实钻情况，在进入鹰山组后垮塌、掉块现象非常严重，曾数次发生卡钻事故，通过体系优化、采用定制生产的高软化点沥青材料，有效的解决了这个难题，保证了钻井的顺利进行。

3 前期室内配方研究

经过试验筛选出高温下流变性与热稳定性较好的配方，见表1。

表1 室内试验钻井液性能（50℃测量）

配方：2%膨润土浆＋3%SMP-3＋3%SPNH＋3%SF＋1%AP220＋5%FT-1A＋3%DYFT-2＋3%YX＋3%RF-9＋0.3%NaOH＋0.5%SP-80＋1%SF-260-2＋7%KCI＋重晶石（钻井液密度1.55g/cm3）。

轮探1井采用氯化钾聚磺体系，定制了抗高温降失水剂，并且使用了在高温下封堵能力较强的DYFT-2、FT-1A、KH-N等沥青类材料，同时增加了不同粒径刚性颗粒、纤维类材料的协同封堵，做到了体系抗温能力强，封堵效果好，在180℃高温下依然具有良好的流变性能和高温稳定性，HTHP滤失量低、泥饼质量好。

根据室内系统试验，确定使用上述配方用于现场施工。

4 高温稳定性研究

深部井段抗温稳定性是轮探1井的技术难题，为应对轮探1井超深、超高温的挑战，通过数百组室内实验，优选出不同温度梯度下的现场施工配方如下：

2%膨润土浆＋3%SMP-3＋3%SPNH＋3%SF＋1%AP220＋5%FT-1A＋3%DYFT-2＋3%YX＋3%RF-9＋0.3%NaOH＋0.5%SP-80＋1%SF-260-2＋7%KCI＋重晶石（钻井液密度1.45g/cm3）。

上述配方不同温度下的钻井液性能数据见表2。

表2 现场施工配方不同温度下的钻井液性能（50℃测量）

现场施工中，井浆流动性好，常温下各项钻井液指标优良，并对井浆进行170℃、180℃、200℃钻井液抗温及沉降稳定性实验，实验表明：

井浆经170℃、100h热滚后，沉降稳定性试验，表面析水1.2cm，玻璃棒轻触到底，无沉淀，搅动轻松，高搅流动性好。

井浆经180℃、100h热滚后，沉降稳定性试验，表面析水1cm，玻璃棒轻触到底，无沉淀，搅动轻松，高搅流动性好。

井浆经200℃、100h热滚后，沉降稳定性试验，表面析水4cm，玻璃棒轻触到底，无沉淀，搅动轻松，高搅流动性好。

5 现场应用情况

轮探1井于2018年11月12日19：00使用聚磺氯化钾防塌钻井液三开钻进作业，2019年2月28日02∶30钻进至7475.67m三开中完；本段进尺1970.97m，钻井天数70.93d，机械钻速1.16m/h；平均井径扩大率0.98%，施工中钻进安全顺利。本段设计井深6802m，实际井深7475.67m，全程钻井液性能稳定，中完电测、下套管顺利完成。

2019年3月25日09∶00四开，继续使用聚磺氯化钾防塌钻井液体系，2019年6月23日21∶00钻进至井深8882m完钻，本段进尺1406.33m，钻井天数91.5d，机械钻速0.64m/h；平均井径扩大率8.44%，完井作业电测8趟均一次到底，下尾管作业顺利。

通过一系列性能检测试验表明，轮探1井钻井液不仅满足了安全钻进的需要，而且达到了预先设想的结果，具体性能见表3、表4、表5。

表4 轮探1井井深8000m井浆HTHP滤失量测量

表5 轮探1井井深8000m井浆热滚后的性能（50℃测量）

对井深8000m井浆实验表明：

（1）现场井浆流变性、悬浮携带能力比较稳定；高温热滚后性能依然稳定，在200℃热滚后井浆切力变化不大，高温稳定性较强；高温高压滤失量在160℃以内小于8mL，180℃以内小于10mL。

（2）现场井浆从高温老化性能看，180℃、200℃三天内性能稳定，完全能够满足安全钻进与后期完井作业要求。

实钻证明轮探1井抗高温水基钻井液在超高温条件下应用效果良好，本井三开、四开超深、超高温段钻井施工安全无事故、无复杂，平均井径扩大率小于10%，证明该体系钻井液在超过180℃高温下流变性、热稳定性、护壁性能优良。

6 结论

1）应对剥落垮塌要多手段、多举措协同作用；应对井壁稳定是整个行业在深井段都会面临的问题，轮探1井在应对易垮塌井段时，采用了化学与物理防塌并重、全程协同封堵强化钻井液的封堵造壁性能，确保井壁稳定，整个深井施工井段钻井液防塌性能表现优秀，三开平均井径扩大率只有0.98%，体现了优良的防塌性能。

2）钻井液高温稳定性研究的关键在于体系优化和材料优选，轮探1井在深部井段的抗高温磺化防塌钻井液的使用，经受了180℃的考验，钻进液表现出优良的抗高温稳定性与防塌性能；并在180℃、200℃抗温实验中依然具有较好的流变性与热稳定性；为轮探1井超深、超高温钻井施工的顺利完成提供了强有力的技术保障。

3）该体系抗温可以达到200℃，为今后的超深井钻井提供了一项技术储备。