塔河油田盐膏层钻井液技术
塔河油田盐膏层钻井液技术
孟庆生江山红石秉忠
（中石化石油勘探开发研究院石油钻井研究所，山东德州 253005）
摘要：为探索塔北地区新构造的含油气情况，实现新构造的油气突破，中国石化新星公司西北石油局分别在塔北亚肯北1号构造、三道桥构造布置了两口深探井。这两构造均为海相沉积，上第三系吉迪克组形成了几十米到几百米不等的盐膏层，盐层中夹有泥页岩盐层和砂泥盐层，由于盐的溶解而造成井径扩大，钻井液性能不稳定，盐膏层塑性变形造成缩径卡钻，含盐泥页岩的水化分散造成井壁不稳定，钻井液增稠。针对盐膏层的复杂情况，我们研制了聚磺欠饱和盐水钻井液体系。经过两口井的现场实验，证明此体系抑制泥页岩水化分散能力强，井壁稳定，井径扩大率低，钻井液排放量少，处理维护工艺简单，降低了钻井液成本，见到了明显的技术经济效益。文中介绍了聚磺欠饱和盐水钻井液体系的室内研制及现场应用情况。
关键词：塔河油田盐膏层塑性蠕动地层压力聚磺欠饱和盐水钻井液井眼稳定
概述
为探索塔北地区新构造的含油气情况，实现新构造的油气突破，中国石化新星石油公司西北石油局分别在塔北亚肯北1号构造、三道桥构造布置了两口深探井。这两构造均为海相沉积，上第三系吉迪克组形成了几十米到几百米不等的盐膏层。由于盐的溶解易造成井径扩大和钻井液性能不稳定；由于上覆地层压力的作用，巨厚盐膏层塑性变形易造成缩径卡钻；由于含盐泥页岩中盐的溶解和泥页岩的水化分散作用易造成井壁不稳定。针对盐膏层的特点，并结合其他油田的成功经验，研制了聚磺欠饱和盐水钻井液体系。经过两口井的现场实验，证明此体系抑制泥页岩水化分散能力强，井壁稳定，井径扩大率低，钻井液排放量少，处理维护工艺简单，降低了钻井液成本，见到了明显的技术经济效益。
难点分析及对策
1 难点分析
①塔里木盆地石炭系盐膏层埋藏深，均分布在5100m以下的深井段, 温度在110-130℃，极易引起钻井液性能恶化，滤失量、粘度、切力上升,泥饼变厚,泥饼摩擦系数增大,从而易造成粘卡事故。
②石炭系盐膏层厚度差别很大，且夹有不等厚的泥页岩及石膏夹层，裸眼长，剥落坍塌井径扩大,井径扩大率可达33%。形成严重的糖葫芦井眼,造成电测遇阻,固井质量差。
③盐岩的塑性变形。若使用的泥浆液柱压力不足以平衡地层压力时,就会引起盐岩的塑性变形，使井径缩小，造成卡钻甚至挤毁套管事故。密度过高又易引起压差卡钻。
2对策研究
①针对现场要求，优选抗盐、抗高温、抗污染的优质钻井液体系，以保证钻井液在高温、高盐钙的情况下具有良好的流变性能，满足钻井要求。
②选用强抑制性、低失水钻井液以防止泥页岩的剥落掉块和垮塌。
③采用适当密度、含盐量的欠饱和盐水(或低含盐)聚合物磺化钻井液体系。根据盐层蠕变情况，用适当含盐量,既能随时溶解蠕变到井内的塑性盐岩避免阻卡,又能防止地层盐过度溶解造成井径扩大乃至泥页岩垮塌等复杂情况。
聚磺欠饱和盐水钻井液的室内实验研究
1钻井液类型的确定
在钻井过程中，造成盐膏层井壁失稳的主要原因是：盐岩、软泥岩的塑性变形；硬石膏的吸水膨胀；盐岩、石膏的溶解使井径扩大，造成井壁垮塌；含膏盐泥页岩吸水膨胀和塑性变形，造成缩径和垮塌，以及高压低矿化度的盐水层对高密度钻井液的污染等。通过综合调研国内外钻遇膏盐层钻井及钻井液体系的应用情况，结合钻井液的室内实验及性能综合评价，确定采用聚磺欠饱和盐水钻井液体系。
2聚磺高密度钻井液的室内配方研究
2.1膨润土含量的确定及实现
钻井液流变性能的调整与控制是高密度泥浆技术的难点，把粘土控制在合适的范围，同时维持钻井液体系的稳定性，控制泥浆中的膨润土含量是控制高密度钻井液性能的核心工作之一；膨润土含量太高，造成粘切控制困难，含量太低则造成钻井液维护成本的增高和钻井液沉降稳定性的变差。通过室内实验，确定膨润土含量合理值为20－30g/l，见表1。
表1 膨润土含量的实验
聚合物在饱和盐水中不沉淀或絮凝，但其粘度效应有多大，在欠饱和盐水钻井液中的增粘效果如何，对此我们进行了系统实验，结果见下表2。从表中可以看出，金属两性离子聚合物PMHC效果较好，这是因为它具有特殊的分子结构，有较强的抗电解质能力，分子链在盐水中保持适度的伸展和具有较厚的水化膜，溶液的粘度受盐度的影响较小。
表2 聚合物增粘剂在盐水中的效果
注：基浆：2.5％预水化膨润土+0.5％Na
2CO
3
2.3降失水剂的优选
室内选用了几种抗盐、抗钙、抗温性能好的降失水剂进行室内实验，在不同加量的情况下，分别用25％的盐水对钻井液进行污染性实验，观察钻井液的降失水能力。
实验结果表明，加入SMP-Ⅱ时起泡较多，应配合消泡剂使用；从表3中可以看出，抗盐、抗钙的降失水剂SMP-Ⅱ、SPC、SPNH具有较好的降失水作用，在实际应用中都可以采用。
2.4加重剂材料的选取与配比实验
采用不同的加重剂，对钻井液的流变性能、失水都有很大的影响，对于高密度钻井液体系来说，固相含量达35％以上，要获得相对薄而韧的泥饼、减小井下阻卡的发生、较好地保护油气层效果，必需对加重剂材料进行优选。通过室内实验，采用密度较高的铁矿粉与保护油气层加重剂活化重晶石粉BGH进行加重。
表 4 不同比例铁矿粉与活化重晶石复配对钻井液的影响
以上实验基础钻井液配方：2.5%坂土浆+0.1%PMHC+5%SMP-Ⅱ+3%SPC+3%CXP-Ⅱ+2%GLA+20%NaCl+5%KCl+1%K 2SiO 3+5%CMFP-1。
实验结果表明，采用不同的加重剂，主要表现在高温高压滤失量变化较大，同时泥饼质量和厚度也不一样。通过实验选取铁矿粉：BGH （2:1）作为现场加重剂配方。
2.5降粘剂的优选
控制高密度钻井液粘度是现场应用是否成功的关键之一，因为高粘度易于引起井下复杂情况，为此对国内常用稀释剂进行了对比实验，其结果见表5。
从表中可以看出，SMT 、FCLS 碱液对钻井液都具有很强的降粘作用。特别是在密度较高的高固相钻井液中具有很强的分散效果。 2.6钻井液体系配方及参数性能
通过调研国内外钻遇膏盐层地层的钻井液配方及实际使用情况，在室内进行钻井液配方的实验研究，得出了聚合物欠饱和盐水钻井液配方：
2.5%淡水坂土浆+0.05-0.1%PMHC+8%SMP-Ⅱ+3%SPC+3%CXP-Ⅱ
+2%GLA+3%YL-100+1%RH-99D+20%NaCl+5%KCl+1%K 2SiO 3+4-5%CMFP-1+铁矿粉：BGH （2：1）。
表6 聚磺欠饱和盐水钻井液综合性能
聚磺欠饱和盐水钻井液的现场试验
在室内确定了聚磺欠饱和盐水钻井液的配方后。2001年，在亚肯北1号构造（库1井）、三道桥构造（沙84井）进行了两口深探井的现场试验，试验结果证明该体系抑制泥页岩水化分散能力强，井壁稳定，井径扩大率低，处理维护工艺简单，降低了钻井液成本，取得了良好的实验效果。
1盐膏层钻进聚磺欠饱和盐水钻井液技术措施
进入盐膏层后，将钻具提至套管中，将井内所有钻井液转换成为聚磺欠饱和盐水钻井液体系，再进行下井段的钻进作业。
①放掉地面所有老浆，清洗所有循环系统。按聚磺欠饱和盐水钻井液配方加足各种处理剂，将井内钻井液转换成为聚磺欠饱和盐水钻井液。
②钻井液配制好后，将井内所有老浆全部替换，处理钻井液的各项性能满足钻盐膏层的需要，方可钻进。
③在盐膏层钻进过程中，配制SMP-Ⅱ、SPC、CXP-Ⅱ及YL-100胶液补充到井内进行循环，补充胶液过程中应补充BGH-1和高密度的铁矿粉，维持钻井液密度。
④定期加入KCl，使K+浓度保持在30000-50000PPm；不断加入硅酸钾，控制Ca2+，注意硅酸钾的加入一定要细水长流的方法，不可一次性加入量过多。钻进过程中应补充NaCl和KCl，保持Cl-含量大于160000PPm。
⑤若粘、切过高，用FCLS或SMT碱液控制，处理前要作小型试验，若不接受处理，则可考虑补充新浆的办法。钻进过程中应强化固相控制；密切检测钻井液的量，及时发现井漏现象，现场要储备一定量的堵漏材料。
⑥下入套管之前，将钻井液性能调至高温高压HTHP?<15ml，泥饼粘滞系数Kf≤0.10。
2 现场应用
以库1井为例。
2.1盐膏层概况
库1井从井深5001.00m见白色石膏，到井深5682.00m地层仍含石膏，其间钻遇三套盐膏层：第一套盐膏层： 5001.00—5136.00 m，厚度：135 m。
第二套盐膏层： 5250.00—5283.00 m，厚度：33 m。
第三套盐膏层： 5539.00—5601.00 m，厚度：62 m。
三套盐膏层主要岩性为：泥质膏盐、白色石膏。
三套盐膏层中间主要夹有泥岩，岩性为：棕褐色泥岩，偶夹泥质粉砂岩，细砂岩。
2.2聚磺欠饱和盐水钻井液的配制与维护
①钻至5002米后，遇到盐膏层，起钻至套管转换泥浆。清罐，配5%浓度的
膨润土浆以及胶液,把二者混合护胶后加入盐和KCl，用BGH提比重至1.70g/cm3后改用高密度铁矿粉加重达到设计要求。配方：3%土浆 + 2%NaOH + 0.3%AT-2
+6%SMP-2 +6%SPC +2%CXP-2 +2%GLA +3%YL-80 +2%RH-97D+0.3%K
2S
i
O
3
+5%KCl
+20%NaCl +加重剂。加重剂配方: 铁矿粉:BGH =2: 1。
②配制好地面罐200m3新浆后，把套管内老浆全部替出放掉，再配200 m3，下钻至井底把裸眼老浆大部分替出放掉，留下40 m3用20 m3胶液处理后混入新浆中，全井循环调整性能至设计要求后钻进。
③钻进过程中，配制10%浓度的SMP-2、SPC、CXP-2胶液维护补充，同时补胶液过程中及时加重，维持钻井液密度稳定。不定期加入YL-80和RH-97D，使之含量不低于2-3%，保证泥浆的润滑性能。
④用硅酸钾、纯碱控制Ca2+含量，硅酸钾的加入要细水长流，不可一次性加量过多。钻进过程中由于用淡水胶液维护，根据性能变化补充NaCl，保持Cl-含量不低于150000ppm。
⑤由于本井段井眼大、裸眼长，泥浆量多达500m3，钻井液粘切的控制成为重中之重，为避免粘土过度分散形成恶性循环，使性能失控，尽可能少使用强分散剂和稀释剂。在钻进维护直接用处理剂胶液控制粘切，中完作业时配合使用FCLS 碱液调整。
⑥加强固控设备的使用。本井段为减少地面泥浆量，用循环槽和三号罐直接建立循环，所以只能采用一级固控，振动筛全部使用80目的筛布，每天严格检查保证泥浆全部过筛，同时不定期清理沉砂池，把泥浆中劣质固相含量控制在最低范围，最大限度减轻工作压力，维持性能稳定。
⑦本井段钻井液性能详见下表。
试验结果分析
聚磺欠饱和盐水钻井液通过两口深探井的现场试验，进一步验证了该体系解
决盐膏层的可行性和对复杂地层的适应性，很好地满足了钻井施工及地质的要求，钻进、电测、下套管作业顺利，试验结果达到了预期目的。在两口井的试验中，聚磺欠饱和盐水钻井液表现了以下特点：
①聚磺欠饱和盐水钻井液易于维护，性能稳定，流变性好，钻进过程中没有性能大幅波动现象，泥浆中保证一定的高分子聚合物的含量，泥浆具有良好的携岩性能，采用FCLS可有效控制泥浆的流变性。
②在钻盐层之前把聚磺泥浆体系转换为聚磺欠饱和盐水泥浆体系，控制Cl-＞160000 ppm，泥浆具有良好的抗盐性，在井内安全的前提下，尽可能使用泥浆密度为设计值的高限，可以有效抵抗膏盐层的塑性流动和盐岩的溶解。该泥浆体系失水低，在控制密度以平衡地层压力的情况下调整好坂含，该泥浆具有良好的造壁性能，能够有效防止井眼扩大。情况详见下表。
表库1井三开、沙84井四开井径
结论
①在巨厚盐膏层的钻进中，聚磺欠饱和盐水钻井液可以很好地满足钻井施工及地质的要求。该体系易于维护，性能稳定，流变性好，钻进过程中没有性能大幅波动现象。
②在盐膏层钻进中，控制Cl-维持在160000 ppm，可以很好的使钻井液对盐层的溶解与盐层的缩径达到一动态平衡，有效抑制了膏盐层缩径卡钻问题。
③聚磺欠平衡盐水钻井液是在聚磺钻井液的基础上转化而来，转化工艺简单，现场易于操作，节约了钻井成本。
参考文献
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2 牛亚斌，张达明，肖红章,杨振杰.两性离子聚合物高密度盐水钻井液的研究及应用.钻井工程井壁稳定新技术,徐同台,崔茂荣,王允良,李键主编.
3 张斌，王书琪.塔里木石炭系盐膏层钻井液技术研究. 钻井工程井壁稳定新技术,徐同台,崔茂荣,王允良,李键主编.
塔河油田TK860X井钻井液技术-最新资料
塔河油田TK860X井钻井液技术 1 地质简况 2 钻井液类型选择与施工难点2.1 钻井液体系的优选针对地层特点，钻井液必须满足以下要求：良好的抑制性，抑制地层岩屑水化分散；良好的屏蔽暂堵性能，形成优质泥饼，并封堵上部地层砂岩段；良好的润滑防卡和防塌能力；良好的造壁能力和护壁能力，确保井壁稳定，井径规则；能很好地保护油气层，减少油气层损害。特别三开井段“直-?斜- 稳斜- 降斜- 直” 井身特点，采用聚合醇聚磺混油钻井液体系，现场应用表明本体系具有良好的润滑防卡、悬浮携带和稳定井壁的能力，满足现场施工要求。 2.2 各井段难点一开、二开上部井段井段：一开地层疏松、渗透性强，地层可钻性好，进尺快，钻屑污染严重，渗漏严重。容易发生井口垮塌。采用固控除砂、化学絮凝和胶液稀释的办法控制钻井液自然密度。 三开井段：地层压实性好，钻时较慢。砂岩段渗透性强，易形成小井眼，二叠系微裂缝发育，渗漏严重。石炭系地层泥岩粘土含量高、塑性强，易吸水膨胀发生泥包钻头。定向井段润滑、防塌和井眼净化是主要难点。 四开井段，地层稳定，裂缝、溶洞发育，易喷易漏。井底温度 高，控制钻井液整体高温稳定性能，保护好油气层。
3 钻井液维现场应用 3.1 一开0m-502m 表层地层松软、渗透能力强，采用高粘切膨润土-聚合物钻井液，防止井口垮塌。开钻前预配制200方膨润土浆，水化24 小时，加入适量CMC-H，V 以满足携砂、悬浮和防渗漏、防坍塌要求。 3.2 二开502m-4000m 本井段井眼大，钻速快，在保证排量和井眼稳定的前提下，尽量控制钻井液适当粘切，低密度，低固相，提高机械钻速，充分使用固控设备，严格控制劣质固相，防止固相污染。 上部井段(502m-2500m，钻井液维护以补充聚合物KPAM交液和优质膨润土浆为主，根据粘切的高低而使用不同浓度的聚合物胶液。复配使用大中小分子聚合物，使钻井液具有良好的包被抑制性，包被钻屑。加入PB-1、QS-2封堵地层，降低渗漏。在进入吉迪克地层前把钻井液密度提至 1.18g/ cm3 ，防止吉迪克组地层蠕变，造成井壁缩径，导致起钻阻卡。 下部井段(2500m-4000n)，随着井深增加，井底温度的不断升高，容易造成粘土过度分散。坚持使用聚合物加强钻井液的抑制能力，聚合物浓度维持在 ( 0.5-0.8 )%，同时严格控制劣质固相。 钻进到3500m根据实际情况补充部分抗温材料，提高钻井液的抗温性能，控制钻井液的API失水小于5ml，HTHP失水小于15mL 3.3 三开4000m-5538.37m
膏盐层的钻进措施
盐膏层钻进技术措施（一）在膏盐层井段钻进时，由于膏盐层的塑性流动及易造成卡钻、套管挤毁事故同时由于膏盐污染泥浆体系，造成井壁坍塌，形成不规则井眼，影响固井质量为此在钻进膏盐层前，应做好充分的物资与技术准备，措施如下： 1．钻膏盐层时，每钻进0.5米上提2米划眼到底，如划眼无阻卡、无蹩劲显示则可增加钻进井段和划眼行程，但每钻进4—5米至少上提划眼一次，每钻完一单根，方钻杆提出转盘面，然后下放划眼到底；钻进4小时（或更短，短起钻过盐层顶部，全部划眼到底，若无阻卡显示，可适当延长起钻间隔，但坚持钻具在盐层段作业时间不超过12—15小时。 2．钻膏盐层时应调整机械参数，控制机械钻速，每米钻时不低于10分钟。 3．注意钻速的变化，若机械钻速减小，立即上提划眼到底。4．密切监视各种参数的变化情况，如发现任何异常，立即上提钻具划眼； 岩盐层及其上下井段要保持钻具一直处于活动状态，防止钻 具静止而卡钻。 6. 发现有任何缩径的井段都要进行短程起钻到复合盐层顶，以验证钻头能否通过。钻穿盐层和软泥岩层，应短起至套管内，静止一段时间，再通井观察其蠕变情况，检查钻井液性能是否合适。
7. 钻进出现复杂情况不宜接单根，不宜立即停转盘、停泵，应维持转动、循环，待情况好转后，再上提划眼，判断分析复杂情况发生的原因。 8. 尽可能延长开泵时间，接单根时钻具坐于转盘后方可开泵。 9. 应首先确定安全时间，如需进行取芯或下部作业需花较多时间，钻头在盐层以下时间不得超过安全时间 采用扩孔器以增大膏盐层井径。 二、复杂情况预防与处理 A、防塌措施 调整好钻井液性能，钻入易塌层段前，按钻井液设计要求一次性加入防塌剂，含量达到3%左右。 起钻必须连续向井内灌入钻井液。 起钻遇阻，应将钻具下到畅通井段开泵重新循环洗井，避免因抽吸引起井塌。 钻进中发现泵压升高、悬重下降、扭距增加、打倒车严重、钻杆内倒返浆严重现象，应停止钻进或接单根，上提钻具到畅通井段，采用冲、通、划的方法处理。 循环时，注意经常变换钻头位置，防止长时间在一个地方冲刷。循环时避开井塌层段。 因井塌造成起钻遇卡，不能硬提，要开泵上提钻具，起出后下钻划眼。 垮塌严重井段，应提高泥浆粘切，用稠泥浆封井和带砂。
塔河油田TK1040井防漏堵漏与防坍塌钻井液技术
67 2010 年第 10 期西部探矿工程 塔河油田 TK1040 井防漏堵漏与防坍塌钻井液技术 赵静杰 ( 华北石油局西部工程公司 ,新疆轮台 841600) 3 摘 : T K1040 井位于塔河油 S99 - T728 井 NN W 向的构造隆起条带南翼、要牧场北残丘群西翼斜坡。该井地层裂缝发育 ,存在两套压力系统 ,钻井过程中井漏和井塌问题非常严重 , 钻井作业十分困难。根据现场情况 ,对该井发生井漏的原因进行了分析 , 通过对室内小型实验研究出了适合该井堵漏、 防塌钻井液工艺技术 ,并进行了现场应用 ,取得了良好的效果。现场应用表明 ,该桥塞堵漏钻井液技术可以很好的解决该井的井漏问题。针对该井地层坍塌问题 ,本井采用多元醇配合沥青类防塌剂 , 能很好的起到防塌效果。关键词 : 承压堵漏 ; 桥堵 ; 防塌 ; 塔河油田中图分类号 : T E24 文献标识码 :B 文章编号 :1004 5716 ( 2010 ) 10 0067 04 T K1040 井是塔河油田 10 区奥陶系油藏 , 该井三开钻遇三叠系、石炭系、泥盆系、奥陶系地层 , 到达目的层后 ,发生漏失和地层坍塌等问题的出现。该井钻遇奥陶系良里塔格组时发生严重井漏 ,其分析为存在两套地层压力系统。并且随后发生井塌等井下复杂情况。最后通过大量的室内研究及现场反复摸索 ,研究总结出适应该地区地层特点的堵漏、防塌钻井液工艺技术 , 并成功在该井进行了应用 , 收到了良好的效果 , 为塔河油田 10 区高效优质开发提供了有力的保障。 1 工程地质简介渐新统地层 ( 0 ～ 3440m ) , 岩性以棕褐色泥岩与灰棕色粉砂岩、细砂岩互层为主。古 - 始新统地层 ( 3440 ～3520m) ,岩性主要以砂岩为主夹棕色粉砂质泥岩。白垩系地层 ( 3520 ～ 4609m ) 岩性主要为灰白色细 - 中粒砂岩、含砾砂岩夹棕褐、灰绿色泥岩。该井段地层疏松 ,由于钻速快、砂岩多井壁易渗漏。侏罗系地层 ( 4609 ～4639m) ,岩性主要为灰色细粒屑长石砂岩、长石石英砂岩夹灰、棕灰色泥岩、粉砂岩泥岩及薄煤层。三叠系地层 ( 4639 ～ 5144m ) , 岩性主要为灰黑色泥岩、粉砂质泥岩夹浅灰色细粒长石岩屑砂岩、深灰色泥质粉砂岩。侏罗系、三叠系地层泥页岩地层易吸水膨胀、剥落、掉块。石炭系地层 ( 5144 ～ 5781m ) , 岩性主要为褐灰、深灰色泥岩、粉砂质泥岩 ,石炭系“双峰灰岩” ,顶部为黄段灰色泥晶灰岩夹深灰色泥岩 , 下峰含石膏 , 使用高密度钻井液体系易发生井漏。堵漏要根据实钻情况和地质解释有针对性进行。泥盆系地层( 5781 ～5821m) ,岩性主要灰色细粒、 含砾细粒岩屑石英砂岩、粉砂岩夹灰、深灰色泥岩。 2 钻井液技术概况 T K1040 井是由华北西部 60817 HB 井队施工。T K1040 井 2007 年 9 月 2 日 15 : 25 钻至井深 5925. 58m ,层位 O 3 l , 开始发生井漏 , 漏失 1. 30g/ cm3 井浆 43. 71m3 。9 月 3 日 , 继续钻进至井深 5927. 79m 时再次发生 ,井漏漏失 1. 30g/ cm3 井浆 48. 91m3 。9 月 4 日～ 5 日期间漏失 1. 30g/ cm3 井浆 359. 09m3 。9 月 6
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应用化学1205 秦玉文1201020504 国内外钻井液技术发展概述 一、国内外钻井液技术新发展概述 钻井液作为服务钻井工程的重要手段之一。从90年代后期钻井液的主要功能已从维护井壁稳定，保证安全钻进，发展到如何利用钻井液这一手段来达到保护油气层、多产油的目的。一口井的成功完井及其成本在某种程度上取决于钻井液的类型及性能。因此，适当地选择钻井液及钻井液处理剂以维护钻井液具有适当的性能是非常必要的。钻井液及钻井液处理剂经过80年代的发展高潮以后，逐渐进入稳定期，亦即技术成熟期。可以认为，由于钻井液及钻井液处理剂都有众多的类型及产品可供选择，因此现代钻井液技术已不再研究和开发一般钻井液及钻井液处理剂产品，而是在高效廉价、一剂多效、保护油气层、尽可能减轻环境污染等方面进行深入研究，以寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液及钻井液处理剂。 1．抗高温聚合物水基钻井液 所使用的聚合物在其C-C主链上的侧链上引入具有特殊功能的基团如：酰胺基、羧基、磺酸根（S03H）、季胺基等，以提高其抗高温的能力。不论是其较新的产品，如磺化聚合物Polydrill，或早己生产的产品如S.S.M.A.（磺化苯乙烯与马来酸酐共聚物）均是如此，并采取下列措施： ①利用表面活性剂的两亲作用来改善钻井液的抗温性； ②抗氧化剂可以大幅度提高磺化聚合物抗高温降滤失剂的高温稳定性能。 ③膨润土一直是水基钻井液的基础。但随着温度的升高和污染，它是最难控制和预测其性能的粘土矿物。而皂石和海泡石最重要的特征是随着温度的升高而转变为薄片状结构的富镁蒙脱石，比膨润土能更好的控制流变性和滤失量。 2．强抑制聚合物水基钻井液 随着钻井液的发展，研制成功了阳离子聚合物钻井液。这种抑制能力很强的新型钻井液与原阴离子的聚合物钻井液的本质区别就是在“有机聚合物包被剂”这一主剂上引入了阳离子基团即（-N一）基基团（如阳离子聚丙烯酰胺），另外又添加了一种分子量较小的季胺盐类，（如羟丙基三甲基氯化胺）。 另外，在PAM分子链上引入阳离子基团、疏水基团和AMPS（2-丙烯酰胺基—2—甲基丙磺酸），从而使改性的PAM赋予了新的性能。通过改性，使聚合物分子中的阳离子中和了粘土颗粒上的负电荷而减小静电斥力，使聚合物能在更多位置上与粘土发生桥链，对粘土能够起到很好的保护作用。由于分子链中含有疏水基团，使吸附在粘土表面的聚合物表现为憎水性质，故有利于阻止水分子的进入，从而能有效地抑制页岩的膨胀。 3．合成基油包水钻井液 合成基钻井完井液体系在组成上与传统的油基钻井液类似，主要由有机合成物基液、乳化剂、水相、加重剂和其它性能调节剂组成。其中有机合成物为连续相，水相为分散相，加重剂用于调节密度，乳化剂和其它调节剂用于分散体系的稳定及调节流变性。体系中常用的合成基液类型有酯类、醚类、聚-а-烯烃类和直链烷基苯类等，而尤以酯类用得最多，其次是聚-а-烯烃类。多元醇（Polyols）类和甲基多糖（Methyl Glucoside）类是合成基钻井完井液中广为使用的两种多功能添加剂，它们具有乳化、降滤失、润滑和增粘的功效，也可以单独作为多元醇钻井液和甲基多糖钻井液两种新体系的主要添加剂。合成基钻井液的乳化剂有专用的，如水生动物油乳化剂：但多数使用与普通油基钻井液相同的乳化剂，如脂肪酸钙、咪唑啉衍生物、烷基硫酸（酯）盐、磷酸酯、山梨糖醇酐酯类（Span）、聚氧乙烯脂肪胺、聚氧
国内外钻井液技术发展概述
国内外钻井液技术发展概述 郭保雨成效华 胜利石油管理局钻井工程技术公司山东东营 摘要：本文主要论述了国内外钻井液的发展状况及发展趋势，介绍了近年来国内外发展起来的16种新型钻井液技术，国内外钻井液技术仍以抗高温、高压、深井复杂地层的钻井液技术为主攻目标，指出了钻井液处理剂的发展方向是高效廉价、一剂多效、保护油气层、尽可能减轻环境污染，并寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液体系及钻井液处理剂。对钻井液技术发展进行了展望，由于深井、复杂井、特殊工艺井以及特殊储藏的开发、环境保护的重视，对钻井液完井液的要求越来越高，所以抗高温、高压、深井复杂地层、油气层保护仍是钻井液完井液技术发展的重要方向。 关键词：钻井液技术发展 一、国内外钻井液技术新发展概述 钻井液作为服务钻井工程的重要手段之一。从90年代后期钻井液的主要功能已从维护井壁稳定，保证安全钻进，发展到如何利用钻井液这一手段来达到保护油气层、多产油的目的。一口井的成功完井及其成本在某种程度上取决于钻井液的类型及性能。因此，适当地选择钻井液及钻井液处理剂以维护钻井液具有适当的性能是非常必要的。钻井液及钻井液处理剂经过80年代的发展高潮以后，逐渐进入稳定期，亦即技术成熟期。可以认为，由于钻井液及钻井液处理剂都有众多的类型及产品可供选择，因此现代钻井液技术已不再研究和开发一般钻井液及钻井液处理剂产品，而是在高效廉价、一剂多效、保护油气层、尽可能减轻环境污染等方面进行深入研究，以寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液及钻井液处理剂。 1．抗高温聚合物水基钻井液 所使用的聚合物在其C-C主链上的侧链上引入具有特殊功能的基团如：酰胺基、羧基、磺酸根（S03H）、季胺基等，以提高其抗高温的能力。不论是其较新的产品，如磺化聚合物Polydrill，或早己生产的产品如S.S.M.A.（磺化苯乙烯与马来酸酐共聚物）均是如此，并采取下列措施： ①利用表面活性剂的两亲作用来改善钻井液的抗温性； ②抗氧化剂可以大幅度提高磺化聚合物抗高温降滤失剂的高温稳定性能。 ③膨润土一直是水基钻井液的基础。但随着温度的升高和污染，它是最难控制和预测其性能的粘土矿物。而皂石和海泡石最重要的特征是随着温度的升高而转变为薄片状结构的富镁蒙脱石，比膨润土能更好的控制流变性和滤失量。 2．强抑制聚合物水基钻井液 随着钻井液的发展，研制成功了阳离子聚合物钻井液。这种抑制能力很强的新型钻井液与原阴离子的聚合物钻井液的本质区别就是在“有机聚合物包被剂”这一主剂上引入了阳离子基团即（-N一）基基团（如阳离子聚丙烯酰胺），另外又添加了一种分子量较小的季胺盐类，（如羟丙基三甲基氯化胺）。 另外，在PAM分子链上引入阳离子基团、疏水基团和AMPS（2-丙烯酰胺基—2—甲基丙磺酸），从而使改性的PAM赋予了新的性能。通过改性，使聚合物分子中的阳离子中和了粘土颗粒上的负电荷而减小静电斥力，使聚合物能在更多位置上与粘土发生桥链，对粘土
塔河油田盐膏层钻井液技术
塔河油田盐膏层钻井液技术 孟庆生江山红石秉忠 （中石化石油勘探开发研究院石油钻井研究所，山东德州 253005） 摘要：为探索塔北地区新构造的含油气情况，实现新构造的油气突破，中国石化新星公司西北石油局分别在塔北亚肯北1号构造、三道桥构造布置了两口深探井。这两构造均为海相沉积，上第三系吉迪克组形成了几十米到几百米不等的盐膏层，盐层中夹有泥页岩盐层和砂泥盐层，由于盐的溶解而造成井径扩大，钻井液性能不稳定，盐膏层塑性变形造成缩径卡钻，含盐泥页岩的水化分散造成井壁不稳定，钻井液增稠。针对盐膏层的复杂情况，我们研制了聚磺欠饱和盐水钻井液体系。经过两口井的现场实验，证明此体系抑制泥页岩水化分散能力强，井壁稳定，井径扩大率低，钻井液排放量少，处理维护工艺简单，降低了钻井液成本，见到了明显的技术经济效益。文中介绍了聚磺欠饱和盐水钻井液体系的室内研制及现场应用情况。 关键词：塔河油田盐膏层塑性蠕动地层压力聚磺欠饱和盐水钻井液井眼稳定 概述 为探索塔北地区新构造的含油气情况，实现新构造的油气突破，中国石化新星石油公司西北石油局分别在塔北亚肯北1号构造、三道桥构造布置了两口深探井。这两构造均为海相沉积，上第三系吉迪克组形成了几十米到几百米不等的盐膏层。由于盐的溶解易造成井径扩大和钻井液性能不稳定；由于上覆地层压力的作用，巨厚盐膏层塑性变形易造成缩径卡钻；由于含盐泥页岩中盐的溶解和泥页岩的水化分散作用易造成井壁不稳定。针对盐膏层的特点，并结合其他油田的成功经验，研制了聚磺欠饱和盐水钻井液体系。经过两口井的现场实验，证明此体系抑制泥页岩水化分散能力强，井壁稳定，井径扩大率低，钻井液排放量少，处理维护工艺简单，降低了钻井液成本，见到了明显的技术经济效益。 难点分析及对策 1 难点分析 ①塔里木盆地石炭系盐膏层埋藏深，均分布在5100m以下的深井段, 温度在110-130℃，极易引起钻井液性能恶化，滤失量、粘度、切力上升,泥饼变厚,泥饼摩擦系数增大,从而易造成粘卡事故。 ②石炭系盐膏层厚度差别很大，且夹有不等厚的泥页岩及石膏夹层，裸眼长，剥落坍塌井径扩大,井径扩大率可达33%。形成严重的糖葫芦井眼,造成电测遇阻,固井质量差。 ③盐岩的塑性变形。若使用的泥浆液柱压力不足以平衡地层压力时,就会引起盐岩的塑性变形，使井径缩小，造成卡钻甚至挤毁套管事故。密度过高又易引起压差卡钻。
无固相有机盐钻井液技术
无固相有机盐钻井液技术 X 李保山,毛立丰,张 坤 (大庆石油公司钻探集团钻井工程技术研究院,黑龙江大庆 163413) 摘 要:随着伊拉克AHDEB 油田的开发,环境保护和保护油气层越来越受到重视,针对这一情况,研制了无固相有机盐钻井液。通过模拟井底条件开展了钻井液对油气层动态损害实验,当前使用聚磺钻井液动态损害后,岩心渗透率恢复值为55.78%,损害程度属中和弱。无固相有机盐钻井液体系动态损害后,渗透率恢复值为95.469%,损害程度为极弱。在伊拉克AHDEB 油田应用具有广阔的前景。 关键词:无固相;有机盐;储层保护;环保 中图分类号:T E 254+.3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)09—0095—02 AHDEB 油田已完钻68口井,自上而下揭示了第四系、第三系、白垩系的地层。白垩系和第三系中下部以海相沉积为主,上第三系至第四系为海陆交互和陆相沉积。钻井揭示的地层岩性特征反映出 AHDEB 油田生、 储、盖层较发育。白垩系的多孔生物碎屑灰岩为主要含油气储层。白垩系细粒、致密的灰岩既可作为烃源岩又可作为盖层,第三系的巨厚泥岩及膏岩可作为区域性的盖层。1 有机盐钻井液作用机理 1.1 无固相有机盐钻井液作用机理分析1.1.1 保护储层机理分析 甲酸盐钻井液滤液的矿化度相对较高,降低了低渗储层敏感性矿物引起的水敏性损害,表面张力低,可以降低低渗储层的水锁损害,滤液中二价离子含量较少,与储层配伍性较好,降低了结垢引起的储层损害,有利于储层的保护。 甲酸盐的甲酸根与粘土端面的正电荷相吸,在正电部位与水之间构成屏障,防止水化,稳定粘土,实现保护储层的目的。 :甲酸盐钻井液具有固相含量低、密度低、动塑比高等特性,有利于提高机械钻速,缩短钻井周期,增强对储层的保护效果。1.1.2 抑制机理分析 作为清洁盐水配制的甲酸盐钻井液可以选择使用各类抗盐效果较好的强包被剂和强抑制剂实现体系的强抑制性,从而达到稳定井壁,提高井眼质量的目的。 甲酸盐和其它无机盐相同,在水溶液中电离为HCOO -和金属离子(K +、Na +等),甲酸盐钻井液除了具有K +、Na +的抑制效果外,HC OO -与粘土端面的正电荷相吸,在正电部位与水之间构成屏障,防止水化,稳定粘土。 甲酸盐溶液的高粘度,能够延缓泥页岩的水化速度,增强钻井液的抑制性。 2 无固相有机盐钻井液体系评价研究 通过实验研究,确定无固相有机盐钻井液配方如下。 清水+35%包被剂+%增粘剂+3%成膜剂+3%防塌降滤失剂+3 -0.5%降滤失剂+0.3-0.4%粘土抑制剂+0.2-0.3%流型调节剂+20-30%有机盐+2-3%润滑剂+5-8%超细碳酸钙。根据需要采用有机盐或碳酸钙作为加重剂。2.1 常规性能评价 基本配方完成后,对配方的流变性进行了评价,该配方性能如下表1。 表1 甲酸盐钻井液基本配方老化前后性能对比 老化600/300 6/3 PV mPa s YP Pa YP/PV Gel 10″/10′Pa API ml 回收率 %前58/416/517120.7 2.5/3.52.496.8% 后 50/355/4 15 10 0.67 2/2.5 2.6 评价结果表明,该配方具有较合适的流变性,在 粘度较低的情况下,具有较高的低转速粘度和较高的动塑比,可以满足AHDEB 油田直井、定向井和水平井的施工需要。2.2 抑制性评价 选用AHDEB 油田AD 2-8-4H 井800～900m 段岩心,在120℃下滚动16h ,不同钻井液的抑制性能见表2。由表2可知,甲酸盐钻井液的回收率相对较高,保持岩屑原始尺寸强,岩屑不易分散,其抑制性要好于普通水基钻井液。 表2不同钻井液体系的抑制性钻井液不同孔径筛的回收率/% 2Lm 0.9L m 0.45Lm 0.18Lm 清水 3.6512.625.430.6K 2SO 442.650.558.764.6普通水基48.257.166.975.5有机盐 78.8 86.7 92.2 96.8 2.3 环境适应性评价 采用家鼠作为实验对象,对甲酸盐的环境适应性进行评价,在Paroln 推荐的试验中,所有甲酸盐都归入无毒或实际无毒。实验数据表明甲酸盐对环境污染极小,在环保方面具有极大的优势。 95 2012年第9期 内蒙古石油化工 X 收稿日期35 作者简介李保山(3),男,汉族,本科学历,助理工程师,从6年起从事钻井液技术研究及技术服务工作。 0.-0.0.2-0.42-2-0.:2012-0-1:198-200
伊朗雅达FX井盐膏层钻井液技术
伊朗雅达 FX 井盐膏层钻井液技术 X 周成华1,胡德云1,张 珍1,邓天安3 (1.中石化西南石油局钻井工程研究院;2.西南石油大学石油工程学院;3.中石化西南石油局固井公司) 摘 要:伊朗雅达FX 井是中石化部署在Kushk 地区北部脊背构造部署的一口重点预探直井,该井Gachsar an (1027m-1408m)地层含有大量石膏层和盐层(盐膏含量占80%),易造成溶、塌、缩、卡、喷、漏等井下复杂情况。针对FX 井地层特点,采用饱和盐水钻井液体系。室内和现场应用表明,应用的钻井液具有良好的流变性能和较强的携岩能力,稳定井壁效果好,抗盐膏及油气污染能力强,高温稳定性突出,满足了钻井的施工需要,保证了安全、优快钻进。 关键词:FX 井;盐膏层;饱和盐水钻井液;抑制性 中图分类号:T E254 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0098—03 FX 井是中国石化集团国际石油勘探开发有限公司伊朗分公司Yadavaran 项目部在Kushk 地区北部脊背构造部署的一口重点预探直井。设计井深4482.00m ,完钻井深4588m ,主要目的层为 Fahliyan 。 该井盐膏层较厚、含量大、分布广,易造成泥包、缩径、卡钻、井塌等复杂事故。从邻井资料可以得出,KSK-2钻遇盐膏层至1184m 、1444m 时发生缩径、倒划眼、泥包情况,HOS-2钻至1170m 时也发生了这些复杂情况。因此,为顺利钻穿盐膏层本井三开采用饱和盐水钻井液技术。1 工程地质简况1.1 工程简况 FX 井使用660.4mm 钻头一开高坂含钻井液钻进至152m ,套管下入149.69m ;二开使用444.5mm 钻头钻至1043m,套管下入1027m;三开盐膏层使用311.15钻头钻进至1408m,套管下入1406m;四开使的较为容易进行的一个方面。例如:贯叶连翘提取物是目前国际流行的十大植物提取物之一,主要用于治疗忧郁症。提取物是用贯叶连翘药材经水煮或醇提、浓缩、干燥而得。采用超临界CO 2萃取工艺,达到出口标准,比传统工艺优越。 2.2.2 SFE 与中药化学成分的研究 这里主要是指超临界CO 2萃取分离技术应用于中药有效成分的研究或中药化学成分的系统研究,即植物化学范畴。它是新药研究的基础。用超临界CO 2萃取技术进行植物化学的研究,可大大简化提取分离步骤,能提取分离到一些用传统溶剂法得不到的成分,节约大量的有机溶剂。例如:超临界CO 2提取姜黄油,其收油率是水蒸汽的1.4倍,生产周期只是旧工艺的1/3。对所得的姜黄油进行GC/MS 分离鉴定,其化学组成主要由姜黄酮等26个成分组成,其组成与水蒸汽的差不多。姜黄油的超临界CO 2提取已应用于生产中。用超临界CO 2进行中药挥发油或脂肪油化学成分的研究较为简单,只要1～2h 提取油后,直接进行GC-MS-计算机联用技术分析,即可鉴定油中化学成分。在黄花蒿、当归等挥发油的研究中,SFE 能提取出水蒸汽蒸馏法提取不出的成分。3 结论 超临界CO 2萃取新技术完全可用于改造传统中药产业,和传统中药生产工艺比,具有极大优越性和市场潜力。这一领域将是超临界CO 2萃取技术的主要方向。虽然SFE 技术在应用过程中面临设备一次性投资较大的问题,但和传统溶剂提取法相比,由于它在生产过程中投资较小,以及具有很多优越性,因此在实现中药现代化和国际接轨的战略行动中将会发挥较大的作用。 [参考文献] [1] 李菁,葛发欢,黄晓芬,等.超临界CO 2萃取当 归挥发油的研究[J].中药材,1996,19(4).[2] 唐梅.超临界流体萃取技术在中药新药研发中 的应用[J].西北药学杂志,2007,(5). 98 内蒙古石油化工 2012年第3期 *收稿日期5 作者简介周成华(3),男,年毕业于西南石油大学油气井工程专业,获工学硕士学位。现就职于中石化西 南石油局钻井工程研究院伊朗项目部,伊朗雅达项目泥浆工程师。 :2011-12-1:198-2009
油田盐膏层钻井技术
收稿日期：２００４－１２－２６ 作者简介：王建华（１９６３－），男（汉族），河北内邱人，中国地质科学院勘探技术研究所，钻探工程专业，从事勘探技术研究工作，河北省廊坊市金光道７７号。 油田盐膏层钻井技术 王建华 （中国地质科学院勘探技术研究所，河北廊坊０６５０００） 摘 要：分析了巨厚盐膏层在复杂的压力系统及高温高压下发生塑性蠕动、井径缩小，易发生埋钻、卡钻、下套管困难等严重复杂情况；探讨了盐膏层钻井有关承压堵漏、钻盐膏层的钻井液、钻盐膏层随钻扩孔、盐膏层井径稳态蠕变率测定工艺等问题。 关键词：盐膏层；钻井技术；钻井液；工艺措施 中图分类号：ＴＥ２４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－７４２８（２００５）０４－００４７－０３ＤｒｉｌｌｉｎｇＴｅｃｈ．ｏｆＳａｌｔｙｌａｙｅｒｉｎＯｉｌＦｉｅｌｄ／ＷＡＮＧＪｉａｎｇ－ｈｕａ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ＣＡＧ，ＬａｎｇｆａｎｇＨｅｂｅｉ０６５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｐｌａｓｔｉｃｗｒｉｇｇｌｅ，ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｗｅｌｌｄｉａｍｅｔｅｒ，ｂｉｔｂｕｒｙｉｎｇ，ｂｉｔｊａｍｍｉｎｇａｎｄｂｅｉｎｇｄｉｆｆｉｃｕｌｔｆｏｒｃａｓｉｎｇｅｔｃ．ｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｅｘｔｒｅｍｅｌｙｔｈｉｃｋｌａｙｅｒ．Ｌｏａｄｂｅａｒｉｎｇａｎｄｂｌｏｃｋｉｎｇ，ｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄ，ｕｎｄｅｒｒｅａｍｉｎｇｗｈｉｌｅｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｔｏｒａｔｉｏｏｆｓｔａｂｌｅｗｒｉｇｇｌｅｉｎｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎｓａｌｔｙｌａｙｅｒａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｌｔｙｌａｙｅｒ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 盐膏层在我国东西部油田广泛分布，由于盐膏层的塑性蠕变、非均质性、含盐泥岩的垮塌等地质因素，及上下压力系统差异，在钻井施工过程中常常引起卡钻、埋钻、套管挤坏、固井管外水泥挤空等工程事故，施工作业风险极大，甚至因盐膏层影响无法钻达设计井深或中途报废。 巨厚盐层是良好的油气盖层，顺利钻穿盐膏层是盐下油气勘探开发技术难点之一。 １ 盐膏层钻井技术难题１．１ 盐膏层塑性蠕动 一般盐膏层除含有大量氯化钠外，还含有石膏、软泥岩等，具有塑性蠕动性和流动性，易溶解，钻井时会引起井径扩大或缩小，发生严重井壁垮塌，甚至造成卡钻事故。１．２ 复杂的压力系统 盐膏层上下地层压力存在差异，为平衡下部井段盐膏层的塑性蠕变，需要调整泥浆密度来平衡盐膏层地层压力。一般使用高密度欠饱和盐水钻井液平衡盐膏层地层压力及溶蚀盐膏层以控制其蠕动速率。当钻井液液柱与地层压差超过临界压差时，易压漏上部地层，给钻井施工带来极大困难。必须对上部低压力地层进行承压堵漏，以提高其承压能力。１．３ 盐膏层扩孔技术难题 为抑制盐膏层蠕动，一般采用盐膏层段扩孔技术控制其蠕动速率。扩孔工具的选择、参数的优选、 措施的制定等都对最终的扩孔安全、扩孔效果产生重要影响。１．４ 解决瞬态蠕变和稳态蠕变问题 盐膏层的瞬态蠕变对钻井安全产生重大影响，而稳态蠕变对于套管的顺利下入和注水泥固井构成严重威胁。掌握盐膏层的瞬态蠕变和稳态蠕变的规律及特性是钻进盐膏层的关键技术。 ２ 盐膏层钻井技术 总结我国东西部各油田盐膏层钻井经验和教训，为减少盐膏层塑性蠕动给钻井施工带来的风险和危害，盐膏层钻进采用以下技术程序：识别盐膏层类别、上下地层压力系统、盐膏层的瞬态蠕变和稳态蠕变规律和特性；根据盐膏层的地质特性，采取上部地层承压堵漏、高密度欠饱和盐水钻井液扩孔钻进技术。 一般高密度欠饱和盐水泥浆随钻扩孔自盐膏层顶板５０～６０ｍ开始，可有效抑制盐膏层的塑性蠕动，保证安全钻进。若因盐膏层上下地层压力系统存在差异，钻盐膏层使用高密度欠饱和盐水钻井液时处于同一裸眼井段的上部低压力地层，因高当量密度钻井液而诱发井漏及压差卡钻时，现场多采用 ７ ４ ２００５年第４期 探矿工程（岩土钻掘工程）
11塔河油田深井超深井钻井液技术
塔河油田深井超深井钻井液技术 郭才轩1王悦坚2宋明全1 （1、中国石化石油勘探开发研究院德州石油钻井研究所，2、中国石化西北分公司）摘要塔河油田主力油藏深度一般在5300m以下，是我国目前陆上油气层埋藏最深 的一个大型整装油田。由于油气埋藏深，钻遇的地层多、而且复杂，曾一度给油气田的 开发和扩展带来了困难。后通过技术攻关和技术引进，成功解决了塔河油田三叠、石炭 系硬脆性泥页岩地层的坍塌，奥陶系地层大型裂缝溶洞地层漏失，塔河油田新区巨厚盐 膏层塑性蠕变卡钻等制约塔河油田的瓶颈问题。技术进步使塔河油田在解决复杂问题的 能力上得到大幅提升，6000m左右的开发井建井周期从原来的100多天缩短到70天以内，新区超深盐层钻井成功率从2002年前不足40%提高到现在100%。 主题词超深井井眼稳定欠平衡钻井承压封堵欠饱和盐水 塔河油田是中国石化在西部地区的一个大油田，近年来原油产量一年一个台阶，2004年原油产量达到357万吨。原油产量的大幅提高，除了得益于油藏地质技术进步外，钻井技术，尤其是钻井液技术的发展也是重要的动力源之一。塔河油田的主力油藏位于奥陶系的裂缝型灰岩地层中，埋深在5300m以上，有二套地层，一套不含盐膏，位于塔河油田老区块；另一套含有巨厚盐膏层，位于塔河油田外围新区。中国石化西北分公司针对塔河油田存在的主要钻井液技术问题，组织联合攻关，通过近5年的努力，较好解决了三叠、石炭系井眼坍塌，巨厚盐膏层塑性蠕变卡钻和奥陶系裂缝性油气藏的损害等技术难题，为塔河油田增储上产、降本增效做出了巨大贡献。 一、塔河油田存在的主要钻井液技术问题分析 1、三叠、石炭系井眼坍塌问题 长期钻井实践表明：塔河油田三叠、石炭系存在严重的井眼坍塌问题，钻井中经常会遇到大面积突发性井眼坍塌，严重时必须反复划眼和通井，不仅影响了钻井速度，而且影响了成井质量，给后期的测井、固井、测试等作业埋下了隐患。我们随机的对2002年和2003年施工的30口井进行了统计分析，5000m以下地层扩大率在0-10%的井7口、10-15%的井6口、15-20%的井5口、大于20%的井12口。统计数据说明塔河油田三叠系、石炭系地层存在严重的扩径问题。从井径曲线看，三叠、石炭系井径很不规则，小的缩径率达2%以上，大的井径测不到边。 2、巨厚盐膏层钻井液问题 塔河油田外围新区石炭系的膏盐层具有埋藏深、厚度大、蠕变速度快，钻井中极易发生塑性蠕变卡钻。早期在该区及其外围施工30余口井，虽然沙10、沙24、沙42、乡1、轮南46等井成功地钻穿了巨厚盐膏层，但大多数井都发生了不同程度的井漏、阻卡、套管变形甚至挤毁等问题，半数以上井因井漏、盐膏层蠕变卡钻、井眼坍塌埋钻等事故而被迫提前完钻或弃井。综合分析认为：①井身结构上没有采取专打专封的方案，使上低下高不同的压力体系处于三开同一裸眼段，地层岩性特征、孔隙压力和坍塌压力变化大，为了安全钻进石炭系的膏盐层，需要提高钻井液密度以减少盐膏层蠕变速度，而高的钻井液密度会把上部地层压漏，因此在进入盐层前提高地层承压能力是盐层钻井的技术难题之一；②盐膏层塑性蠕变速度快，而钻井液密度因地层原因又不能提的很高，所以选择钻井液含盐浓度是一个技术关键，高了会降低盐层溶蚀速度，甚至在上返过程中形成盐重结晶，而低了又不能保证井眼稳定，因此控制钻井液氯根平衡范围也是盐层钻井成败的关键技术之一。
高密度饱和有机盐钻井液在羊塔克5井的应用
高密度饱和有机盐钻井液在羊塔克5井的应用 陈 建,贾 标,张玉红,党战锋,严利咏 (西部钻探定向井技术服务公司,新疆乌鲁木齐 830026) 摘 要:羊塔克地区下第三系井壁失稳问题一直是油田勘探与开发的技术难点,采用适当密度的钻井液技术是复杂地层钻井成功的关键。通过对该地层不稳定因素及其对钻井液施工技术难点分析研究,对钻井液的配伍进行改进,优选了适合该地区的高密度饱和盐水钻井液体系。该钻井液体系具有良好的流变性、造壁性、润滑性和抑制性。现场应用表明,该钻井液体系对该地区的顺利钻进、井下安全及油气层保护有非常好的效果。 关键词:有机盐钻井液;稳定井壁;卡钻;油气层保护 中图分类号:T E254 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)16—0137—02 羊塔克构造带地处新疆新和县西60km左右,属于塔北隆起羊塔克断裂构造带,该区古生界构造层区域南倾,中新生界构造层则为区域性北倾。该构造带十分复杂,特别是中新生界的下第三系地层,存在着大量的盐岩、盐膏、石膏和含膏含盐软泥岩,给钻井作业带来了巨大的困难。针对这种复杂地层,研究并选择合适的钻井液类型,对羊塔克地区的油田开发工程中提高钻速、减少井下复杂情况发生具有重要意义。 1 有机盐钻井液特点[1-2] 1.1 流变性好 有机盐加重剂在水中溶解度较高,其水溶液密度最高可达1.50g/cm3以上,用其配成的钻井液在较大密度(1.05～1.60g/cm3)范围内不用惰性加重剂(铁矿粉、重晶石等)调节,在较高密度时才用惰性加重剂调节。因此该钻井液流变性比常规钻井液好得多。 1.2 抑制性强 有机盐加重剂在水中可电解为一价阳离子M+及有机盐酸根阴离子XmRCOO-,阳离子可吸附于层状粘土晶格中,阴离子XmRCOO-可吸附于粘土片状结构的边缘上,对粘土分散抑制能力都很强。 1.3 造壁性好 有机盐钻井液体系中的降滤失剂,可改善泥饼质量,降低滤失量。沥青类与无荧光白沥青产品中水溶部分可起吸附、乳化作用,油溶部分有润滑性并在温梯下在压差作用可形成薄而韧的泥饼,油溶部分可发生塑性流动,挤入地层微裂缝,达到防塌、防卡作用。 1.4 保护油气层效果好 有机盐钻井液中离子浓度及离子强度、离子活度较高,水的活度小,根据活度平衡理论,井壁向钻井液失水,钻井液不会向井壁失水,并且钻井液中组分不会与地层水中组分形成沉淀,可实现对油气储层的有效保护。 2 钻井液技术对策 2.1 钻井液体系的确定 伊利石对钾离子的选择性极强,钾离子可以取代任何其他离子,使伊利石晶层紧紧地联接在一起保持稳定,尤其是钾离子的阳离子的交换对伊利石和蒙脱石都起作用,大大降低了它们之间的膨胀差异。因此对含有大量伊利石或伊/蒙混层的粘土,钾离子效果最好。根据钾离子抑制作用理论及试验效果[3-4],结合羊塔克地区下第三系地层岩性特征,选用了饱和有机盐钻井液体系。 2.2 钻井液流变性的控制 在膏盐岩地层钻进,泥浆流变性除受到石膏和盐岩的影响外,还与泥浆般土含量和粘土颗粒浓度有关,般含和粘土颗粒浓度越高,流变性越不稳定[5-6]。因此,为了获得良好的流变性能,必须严格控制般含和低密度固相颗粒浓度,尤其是在转化前通过稀释法严格控制泥浆般含,低密度固相颗粒则通过固控设备加以清除。 2.3 钻井液润滑性的控制 由于该井较深,泥浆密度高,产生的井眼液柱压力必然很大,因此必须重视提高泥浆润滑性,防止渗透性较好的粉砂岩发生压差粘附卡钻。 2.4 钻井液造壁性的控制 根据羊塔克地区下第三系岩性描述得知,硬质石膏,吸水膨胀十分严重,因此在该段钻井中控制比较小的失水特别是高温高压失水,建立薄而韧的优质泥饼尤其重要。 3 现场应用 3.1 基本情况 羊塔克5井基本情况为井深结构( 137 2012年第16期 内蒙古石油化工 收稿日期5::20in1in :2012-0-18
膏盐层的钻进措施
膏盐层的钻进措施 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
盐膏层钻进技术措施（一） 在膏盐层井段钻进时，由于膏盐层的塑性流动及易造成卡钻、套管挤毁事故同时由于膏盐污染泥浆体系，造成井壁坍塌，形成不 规则井眼，影响固井质量为此在钻进膏盐层前，应做好充分的物资 与技术准备，措施如下： 1．钻膏盐层时，每钻进米上提2米划眼到底，如划眼无阻卡、无蹩劲显示则可增加钻进井段和划眼行程，但每钻进4—5米至少上提划眼一 次，每钻完一单根，方钻杆提出转盘面，然后下放划眼到底；钻进4 小时（或更短，短起钻过盐层顶部，全部划眼到底，若无阻卡显示， 可适当延长起钻间隔，但坚持钻具在盐层段作业时间不超过12—15小 时。 2．钻膏盐层时应调整机械参数，控制机械钻速，每米钻时不低于 10分钟。 3．注意钻速的变化，若机械钻速减小，立即上提划眼到底。 4．密切监视各种参数的变化情况，如发现任何异常，立即上提钻 具划眼； 1）岩盐层及其上下井段要保持钻具一直处于活动状态，防止钻 具静止而卡钻。 6. 发现有任何缩径的井段都要进行短程起钻到复合盐层顶，以验证 钻头能否通过。钻穿盐层和软泥岩层，应短起至套管内，静止一段 时间，再通井观察其蠕变情况，检查钻井液性能是否合适。
7. 钻进出现复杂情况不宜接单根，不宜立即停转盘、停泵，应维持转动、循环，待情况好转后，再上提划眼，判断分析复杂情况发生的原因。 8. 尽可能延长开泵时间，接单根时钻具坐于转盘后方可开泵。 9. 应首先确定安全时间，如需进行取芯或下部作业需花较多时间，钻头在盐层以下时间不得超过安全时间 2）采用扩孔器以增大膏盐层井径。 二、复杂情况预防与处理 A、防塌措施 3）调整好钻井液性能，钻入易塌层段前，按钻井液设计要求一次性加入防塌剂，含量达到3%左右。 4）起钻必须连续向井内灌入钻井液。 5）起钻遇阻，应将钻具下到畅通井段开泵重新循环洗井，避免因抽吸引起井塌。 6）钻进中发现泵压升高、悬重下降、扭距增加、打倒车严重、钻杆内倒返浆严重现象，应停止钻进或接单根，上提钻具到畅通井段，采用冲、通、划的方法处理。 7）循环时，注意经常变换钻头位置，防止长时间在一个地方冲刷。循环时避开井塌层段。 8）因井塌造成起钻遇卡，不能硬提，要开泵上提钻具，起出后下钻划眼。 9）垮塌严重井段，应提高泥浆粘切，用稠泥浆封井和带砂。