高密度饱和盐水钻井液在盐膏层钻进中的维护技术
- 格式：pdf
- 大小：560.31 KB
- 文档页数：5
文档推荐
-
第六章 高密度饱和盐水钻井液页数:33
-
饱和盐水泥浆配方页数:2
-
高温高密度近饱和盐水钻井液室内研究页数:3
-
饱和盐水钻井液页数:3
下载文档原格式
合集下载
盐膏层钻井技术(钻井教材)讲解
概 况（之二）
分类及其特征
第二类型复合盐层：以盐岩、石膏、膏泥岩、泥膏岩为主，
中间夹薄层泥岩、泥质粉砂岩。盐岩在该段的上、中部，石膏
、膏泥岩、泥膏岩交互沉积于全井段，在砂泥岩的孔洞、裂隙 中充填白色盐和石膏。
这种类型的复合盐层除了具有第一种类型复合盐层的特点，
还具有盐岩蠕变缩径，盐溶后井壁垮塌等特征，特别是在深井 、高温条件下盐岩层的蠕变速率可高到立即闭合卡死钻头的程 度(亚肯3井)。 这类盐层主要分布在英买力构造西部和亚肯断裂带。钻遇此 类型盐层的井有英买8、亚肯3、齐满1、牙哈1、迪那22等井。
概 况（之二）
1
2
分类及其特征
复合盐层
纯盐层
概 况（之二）
分类及其特征
纯盐层有滨海相和内陆相盐湖沉积两种成岩环 境，基本物质以氯化钠为主，也含有其他复合盐类，
如：氯化钙、氯化钾、芒硝等。其岩性在纵向剖面
上盐岩单层厚度大，质较纯，有些与砂岩成韵律层 交替出现，有些单层厚度可以达到上千米。
概 况（之三）
g / cm
3
g / cm 3
下钻盐层顺 质量优， 钻至 6208 米完钻
轮南 46 井
4.12~5.30 / 46 天
5205—5368
发生井漏。
1、双心钻头钻盐层顺利，电测时卡仪器一次，第 一次下套管井漏，堵漏后重下，最后固井顺利。 1、 双心钻头钻盐层顺利。
优良
哈2井
6.8~8.28 / 82 天
概 况（之二）
分类及其特征
根据不同岩性特征，复合盐层可分为三种主要类型 （以塔里木为例）：
第一类复合盐层：以石膏、膏泥岩、泥膏岩为主，中间夹 泥岩泥质粉砂岩形成不等厚互层，石膏主要在该段的上部及下 部，中部主要为膏质泥岩。 石膏在沉积过程中受高温高压的作用，发生脱水反应，井 眼钻开前具有硬石膏的性质，井眼钻开后，硬石膏吸水膨胀， 导致井眼缩径，夹杂在泥页岩中，充填在泥页岩裂缝中的硬石 膏吸水膨胀后，导致井壁剥落、掉块或垮塌。 该类复合盐层主要分布在英买力构造和买盖提斜坡构造， 钻遇这类盐层比较典型的井有两口：英买12井和英买901井。
浅谈钻井液现场配制和维护处理
浅谈钻井液现场配制和维护处理摘要：随着世界能源需求的增加，平均钻井深度逐年增加，深井、超深井钻探成为石油工业发展的一个重要方面。
本文针对钻井液现场的配制和维护处理进行分析。
希望本文的研究能为钻井液现场施工的发展带来新的启示。
关键词：钻井液；现场配置；维护处理一、高温高压水基钻井液研究现状钻井深度越深，井下温度、压力越来越高，地质情况愈加复杂，遇到的技术困难就越多。
而高温高压盐膏层钻井的技术难度就更大，因此高温高压盐膏层钻井液的性能稳定与否直接关系到钻井的成败。
对于深井来说，钻进井段长且有大段裸眼，同时还要钻穿许多复杂地层，因此作业条件较一般井苛刻得多，钻井液处于井底高温和高压条件下，钻井液中的各种组分都发生了显著变化，使钻井液的性能明显恶化，严重时将导致钻井作业无法正常进行。
伴随较高的地层压力，钻井液必须具有较高的密度，这势必造成钻井液的高固相，造成压差卡钻及井漏、井喷等井下复杂情况频繁发生，使得保持钻井液良好的流变性和较低的滤失量变的非常困难。
要克服钻井液在高温、高压条件下流变性恶化这一现象，一般应采取以下措施：(1)研制抗高温钻井液处理剂，提高钻井液体系的抗温、抗污染能力，有效抑制高温对粘土的各种作用并把它们的影响降到最低限度，以求使钻井液在整个温度循环过程中具备恒定的流变性能；(2)在高温下能否保持钻井液具有良好的流变性和携带、悬浮岩屑的能力非常重要，针对井下温度和压力严格控制钻井液体系中低密度固相粘土的含量及其分散特性，可以保证钻井液性能的稳定；(3)增强钻井液体系的抑制性，提高高密度钻井液中固相颗粒的分散度。
(4)具有良好的润滑性，当固相含量较高时，防止卡钻尤为重要。
此时可通过加入抗高温的润滑剂，以及混油等措施来降低摩阻。
二、准备工作1、固井侯凝期间，回收循环罐内钻井液，全面清洗循环罐、循环槽等地面循环系统。
2、检查配浆用混合漏斗及加重配套设施，确保完好，做好配浆准备。
循环罐搅拌器必须保证全负荷连续运转。
综述元坝271井膏盐层安全钻井技术
综述元坝271井膏盐层安全钻井技术1 盐膏层钻井概况膏盐层钻井是深部地层钻井施工中一大技术难题。
盐膏层会在一定的压力、温度下出现蠕变现象，从而造成卡钻、井眼失稳和固井后挤压损毁套管等事故，如果不采取有针对性的技术措施加以解决，膏盐层钻井施工将会付出高昂成本。
2 盐膏层施工钻井过程中复杂情况2.1 盐膏层普遍存在着塑性蠕动盐膏层一般来说可分为两种：(1)纯盐层。
纯盐层容易出现缩径、盐层溶解而导致井径扩大等施工不利情况。
(2)复合膏盐层。
这种除了出现第一种的不利情况外还容易发生井壁垮塌现象，从而出现卡钻问题。
2.2 利用膏盐层扩孔技术抑制膏盐层的蠕动一般方法是利用盐膏层段的扩孔方法控制膏盐层蠕动速率。
归纳起来，影响扩孔安全及效果的因素主要有：扩孔参数、扩孔的工具和扩孔措施制定等，以上三个方面的问题如果处理不好，就不能较好的控制膏盐层蠕动问题。
2.3 两种蠕变的应对膏盐层存在稳态蠕变和瞬态蠕变，必须采取措施加以应对才能保证安全钻井。
首先，稳态蠕变对安全钻井影响较小，但会对注入水泥和固井套管的顺利下入会造成一定的不利影响，盐膏层瞬态蠕变会对钻井安全产生重要的影响。
因此，了解和掌握盐膏层蠕变特性，发现其蠕变规律对于安全钻进膏盐层意义巨大，必须引起高度重视。
3 膏盐层安全钻井的关键技术措施结合我国境内东西部多个油田的盐膏层长期钻井经验与教训，为了有针对性的减少膏盐层塑性蠕动给钻井施工带来的不利影响，一般来说，膏盐层钻进需采用如下的技术步骤：首先在了解盐膏层类别、上下地层间压力系统的基础上，充分了解和掌握盐膏层蠕变特性，发现其蠕变规律；其次要根据盐膏层的地质特性来预防井漏现象，通常的做法是采取高密度并且欠饱和的非渗透性钻井液来进行扩孔钻进作业。
以上两种技术是保证膏盐层安全钻井的基础。
在此基础上，我们一般选用高密度欠饱和非渗透聚璜钻井液扩孔钻进技术来安全的钻穿膏盐层。
3.1 膏盐层钻井液的处理自膏盐层顶板50-60米处开始高密度欠饱和非渗透聚璜钻井液随钻扩孔，这样可在有效抑制其塑性蠕动的状态下保证安全的钻进。
连通盐井饱和盐水钻井液技术
文章编号:100125620(2006)0520074204连通盐井饱和盐水钻井液技术何振奎1 蒋建宁1 景国安1 邱建君1 张庆良1 魏春禺1 张道慈2(1.河南油田分公司石油工程技术研究院,河南南阳;2.河南油田分公司石油勘探开发研究院,河南南阳)摘要 采用连通井开发地下盐,即在盐层段进行水平钻井,钻井液技术更显得重要。
针对舞阳、叶县地区泥页岩吸水膨胀、缩径、坍塌、盐膏层段盐溶问题,研究出了一套以抗盐聚合物A 为主剂,适应于连通盐井钻井的饱和盐水钻井液。
对该钻井液配方的优选及性能评价表明,饱和盐水钻井液流变性好,滤失量低,抗污染能力强,有利于井壁稳定。
现场应用表明,饱和盐水钻井液能抑制盐层溶解、泥页岩水化膨胀缩径和砂岩段形成厚泥饼,利于水平井井眼轨迹控制;并且抗盐能力强,抑制效果好,携带能力强,有利于水平井岩屑床的清扫,解决了因井径扩大导致起下钻遇阻卡、事故频发、主力开发盐层捞不到盐样、水平段井眼轨迹不易控制及固井质量差等问题,压裂连通成功。
关键词 饱和盐水钻井液 抑制性 井眼稳定 井眼清洁 连通盐井中图分类号:TE254.3文献标识码:A 河南油田在叶县、舞阳地区钻井10多口,其中6口井在H 1和H 2段上部(1100～2200m)钻遇盐岩层。
多数使用聚合物抗盐(聚丙烯酰胺2铁铬盐、PAC141聚合物系列)钻井液。
这些井井眼溶蚀严重,盐层井径扩大率在50%以上,如舞4井在1450～2410m 盐膏层段井径扩大率为30%～120%,舞5井1450～2410m 盐膏层段为20%～74%。
田一重点探井采用欠饱和盐水聚合物钻井液钻进,但盐膏层井径扩大率依旧很大。
XL322井用欠饱和盐水钻井液钻进,当钻至井深1560m 时发生卡钻,因钻头水眼堵无法用解卡液解卡,大量钻具落入井下,因下部环空固化无法倒扣套铣而报废。
因此,采用饱和盐水钻井液开采盐,且在盐层段用水平井技术钻井。
由于该地区蕴藏丰富的氯化钠,在盐层钻井即要抗盐污染,又要防止盐层段盐溶井径扩大和盐层塑性流动缩径造成卡钻。
国内外盐膏层钻井完井技术进展和工艺特点sk
国内外盐膏层钻井完井技术进展及工艺特点1、技术进展近50年来，国外为征服盐膏层钻探复杂问题，进行了广泛深入的研究。
国内近30年来通过攻关研究也取得很大成绩。
按年代划分，防止盐膏层套管损坏的研究取得如下进展：30年代，对盐膏层和非盐膏层井眼一律采用淡水水泥浆固井，盐膏层套管损坏严重。
40年代末，首先在墨西哥湾地区，开始使用盐水水泥浆固井，但并不普遍。
50年代，越来越多的国家采用盐水水泥浆固井，并下高强度套管。
60年代，苏联和美国对盐膏层固井的有关理论和技术，以及套管挤毁理论和防挤方法进行了大量的室内试验研究。
七八十年代，世界上许多国家，特别是美国对岩盐层塑性流动机理及套管挤毁过程，进行了大量地面模拟试验和套损数据统计分析研究，总结出一套比较完善的盐膏层套管柱设计（三轴法）和固井新方法，较好地解决了中深井套损问题。
我国适时引进了相关先进技术及设备，在一定程度上解决了套损问题。
90年代，随着科学技术的全面进步和制造能力的迅速提高，开始采用系统工程和全面质量管理方法分析套损问题和设计安全作业程序。
由于钻头及套管等工具可选择的余地大了，钻井液水泥浆添加剂等材料多了，因而处理复杂情况及井下事故的成功率高了，井眼寿命延长了。
加上价值工程方法的运用，钻井液性能价格比有所上升。
但是，深井作业程序没有从根本上减少，劳动强度偏大，成本仍然较高，套损不断发生。
我国盐膏层钻探技术设计水平和国外先进国家基本同步，只不过“选择余地小，准备材料少”，加上管理水平低，往往达不到预期效果，实际水平和国外平均先进水平相差5～10年。
按照研究领域划分，可将主要技术进展归结到六个方面：⑴岩盐的流变特征和流变模式研究。
国外经过大量试验研究，提出了岩盐层的蠕变模式，并用三种方法测量或计算出岩盐层的蠕变速率（一般认为低于0.108mm/h较安全）。
我国90年代在塔里木盆地深井盐膏层钻探中也开展了同样的试验研究（沙42实测值为2.117mm/h 属不安全），并按Heard模式计算岩盐层稳态蠕变速率为：E＝42.03exp[-20.01×103/（1.98/T）]sin h（6.1б）式中，E、T、h、б分别为蠕变速率、温度、井深、压差。
塔河油田深部盐膏层钻井液技术难点分析及对策
塔河油田深部盐膏层钻井液技术难点分析及对策摘要：在塔河油田钻井过程中钻遇盐膏层，极易发生井下复杂情况，如遇阻卡、缩径、垮塌、卡钻等事故，甚至会造成井报废恶性事故。
而钻井液的优选对于提高钻井成功率至关重要。
根据盐膏层易蠕变、易溶解、易垮塌，并易挤毁套管等特点，分析了塔河油田深部盐膏层钻井液的技术难点，并提出了针对性的应对策略。
关键词：塔河油田；深部盐膏层；钻井液技术1塔河油田深部盐膏层的主要特征1.1埋藏深、盐岩层厚度不均塔里木盆地石炭系盐膏层埋藏较深(在5100m以下)，温度达110-130℃，盐膏层厚度差别很大，从几十米到几百米都有，如沙106井在5142-5402m，厚度达到260m。
1.2岩性组合多变，钻进变化大据实钻情况及电测井资料分析，石炭系盐膏层以纯盐层为主。
顶部和底部夹有不等厚的泥页岩和石膏夹层。
盐层上部有lO-15m；下部有5m左右的石膏层，以白色为主，较纯而坚硬，石膏含量达95％以上。
钻进上下石膏层钻时较高(50—80min／m)。
盐层顶部有含石膏泥微晶灰岩夹深灰色泥岩，即“双峰灰岩”，厚度在20m左右，岩性致密、坚硬，钻时极高。
同时，盐膏层中夹有较薄的泥页岩，一般厚度在lm左右，以绿灰色为主。
含有粉砂颗粒及灰质。
2深部盐膏层钻井液的技术难点根据盐膏层易蠕变、易溶解、易垮塌，并易挤毁套管等特点，塔河油田所设计的井身结构都比常规井的井身结构扩大了一级，套管设计也有了更高的要求，从而给钻井施工带来了困难。
综合上述情况，本井盐膏层钻井液具有以下几方面技术难点。
(1)塔河油田6000m深的探井，一般二开井段井眼钻达井深500-1200m即可满足井身结构的要求，而盐膏层井二开设计井深为3000m．三开裸眼井段长达2412m，才钻达盐膏层。
其施工难点是井眼大、裸眼井段长，受钻机最大载荷的限制技术套管无法下至盐膏层顶部。
盐上裸露出的高渗透、易漏易卡地层给维护好上部井眼稳定带来难度。
同时，选用的钻杆泵压高，排量受到限制，将严重影响钻屑的携带。
羊塔克地区复杂地层高密度饱和盐水钻井液技术研究
主 。从 伊 利石 的 结 晶度来 看 ，多 数结 晶度较好 ，说 明该 地 区地层 矿 物 中的伊利 石 多为 自生 粘 土矿 物 。同
时对羊 塔 克地 区下第 三 系地 层岩 样分 别 做 了密 度 、膨胀 率 、阳离子 交换 容 量 、吸 附等 温线 、水 溶 性盐 和 交 换性 钙 、镁 和 Ｃ Ｔ值 等 分析 。结 果 表 明该 地层 粘 土 的分 散 和 膨 胀 性 不 是很 强 ；该 地 层 中都 含 有 较 多 Ｓ
应 用 表 明 ，该 钻 井 液 体 系对 该 地 区顺 利 钻 进 、 井 下 安 全 及 油 气 层 保 护 有 非 常 好 的 效果 。
［ 键 词 ］ 羊 塔 克 地 区 ； 复 杂 地 层 ；钻 井液 ； 井 眼 闭合 ；稳 定 井壁 关
［ 图分 类 号 ］ Ｔ ２ ４ ３ 中 Ｅ ５ ．
石油 天然 气 学 报 （ 汉 石 油 学 院 学 报 ） ２ １ 年 ６ 江 ００ 月 第３卷 第３ ２ 期
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉ ａ ｄ Ｇ ｓ ｅｈ ｏ ｇ （ ． Ｐ ） Ｊ ｎ ２ １ Ｖ １ ２ Ｎ ． ｏ ｒ ａ ｏ ｌ ｎ ａ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｊ Ｊ Ｉ ｕ ． ０ ０ ｏ ３ ｏ ３ Ｏ Ｔ ｏ ．
李 中 全 （ 塔里木油田分公司生产运行处， 新疆 ｒＦ ８１０） ｅ ＠ ４００ ｅ 严 利 咏 ，廖 升 平 ，严 敏 （ 长江大学地球科学学院， 湖北 荆州 ４４２） ３０３
［ 要 ］ 采 用 适 当 密度 的 钻 井 液 技 术是 复 杂 岩 性 地 层 钻 井 成 功 的关 键 。 通 过 对 羊 塔 克 地 区 下 第 三 系 复 杂 地 摘
羊 塔 克 地 区复 杂 地 层 高 密 度 饱 和 盐 水 钻 井 液 技 术 研 究
时对羊 塔 克地 区下第 三 系地 层岩 样分 别 做 了密 度 、膨胀 率 、阳离子 交换 容 量 、吸 附等 温线 、水 溶 性盐 和 交 换性 钙 、镁 和 Ｃ Ｔ值 等 分析 。结 果 表 明该 地层 粘 土 的分 散 和 膨 胀 性 不 是很 强 ；该 地 层 中都 含 有 较 多 Ｓ
应 用 表 明 ，该 钻 井 液 体 系对 该 地 区顺 利 钻 进 、 井 下 安 全 及 油 气 层 保 护 有 非 常 好 的 效果 。
［ 键 词 ］ 羊 塔 克 地 区 ； 复 杂 地 层 ；钻 井液 ； 井 眼 闭合 ；稳 定 井壁 关
［ 图分 类 号 ］ Ｔ ２ ４ ３ 中 Ｅ ５ ．
石油 天然 气 学 报 （ 汉 石 油 学 院 学 报 ） ２ １ 年 ６ 江 ００ 月 第３卷 第３ ２ 期
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉ ａ ｄ Ｇ ｓ ｅｈ ｏ ｇ （ ． Ｐ ） Ｊ ｎ ２ １ Ｖ １ ２ Ｎ ． ｏ ｒ ａ ｏ ｌ ｎ ａ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｊ Ｊ Ｉ ｕ ． ０ ０ ｏ ３ ｏ ３ Ｏ Ｔ ｏ ．
李 中 全 （ 塔里木油田分公司生产运行处， 新疆 ｒＦ ８１０） ｅ ＠ ４００ ｅ 严 利 咏 ，廖 升 平 ，严 敏 （ 长江大学地球科学学院， 湖北 荆州 ４４２） ３０３
［ 要 ］ 采 用 适 当 密度 的 钻 井 液 技 术是 复 杂 岩 性 地 层 钻 井 成 功 的关 键 。 通 过 对 羊 塔 克 地 区 下 第 三 系 复 杂 地 摘
羊 塔 克 地 区复 杂 地 层 高 密 度 饱 和 盐 水 钻 井 液 技 术 研 究
秋参1井高密度抗高温盐水钻井液技术
秋参1井高密度抗高温盐水钻井液技术（1）、基本情况位于塔里木盆地库车坳陷秋里塔克构造带西段却勒3号背斜构造高点。
设计井深：6850米；目的层：下第三系、白垩系;完钻层位：侏罗系；实际完钻井深：6920米；井底温度:163℃。
该井受构造运动断层影响，钻遇两套第三系地层，每套下第三系地层中分别存在219米和230米厚的盐膏层，下盘盐膏层埋藏深，井下温度高、闭合速度快，钻井难度非常大;本井凭借合理的井身结构及优良的钻井液体系和性能，安全顺利地钻穿了两套盐膏层，并使套管顺利下至设计井深，完成固井作业。
具体实钻地质分层如下：（2）、井身结构1）、地层压力预测该井地层压力预测的依据是地震资料和大宛1井、羊塔1井、羊塔5井等邻井的测试资料；羊塔1井在白垩系巴什基奇克组中上部完井试油求得地层压力系数为1.11－1.13；羊塔5井为1.12；大北1井在目的层白垩系中途测试，求得地层压力系数为1.55－1.56；具体预测的压力剖面见图。
图122）、井身结构确定根据压力预测剖面和盐膏层井身结构设计原则，本井的井身结构为：20″套管下至101.15米，封固地表松散砂层；13 3/8″套管下至2023米，分隔第一套第三系盐层上部的低压层，提高地层承压能力，为第一套下第三系盐膏层使用高密度钻井液做准备；9 5/8″+9 7/8″套管下至3469.09米，封隔第一套盐层；7 5/8″无接箍套管（对8 1/2″井眼扩眼）下至6300米，封第二套上第三系砂岩发育段，提高地层承压能力，为第二套下第三系盐膏层使用高密度钻井液安全钻进做准备；5 1/2″套管下至6579米，封固第二套盐膏层，原则是钻穿盐层10米下套管，不能钻开下第三系底砂岩；下部采用4 5/8″钻头钻进至6920米，裸眼完井。
3）、套管强度校核表校核说明：利用套管三轴应力设计专用软件计算7 5/8"套管：设计原始参数为：地层压力梯度：0.0142MPa/m；上覆压力梯度：0.023MPa/m；破裂压力梯度：0.022MPa/m；管外泥浆密度：0.0142g/cm3；管内最大泥浆密度：2.4/cm3；管内最小泥浆密度：1.7g/cm3；掏空系数：0.3；μ=0.4；地层不稳定；有气层。
关于钻井液配制与维护
关于钻井液配制与维护摘要：随着世界能源需求量的逐渐增加，深井、超深井、超深水井等钻探成为石油工业发展的主要方向之一。
钻井液在钻探施工中十分重要。
钻井液不仅仅能够预防、解决井内事故，同时也能够有效的提高钻探效益以及钻探工程的质量。
随着钻井液的广泛使用，钻井液的配制技术与维护工作逐渐受到甲方和服务施工单位的关注与重视。
笔者结合自身实践经验，针对钻井液现场的配制与维护进行探索。
关键词：钻井液；配制；维护引言：随着勘探领域逐渐向深部地层中发展，需要钻探的地层也越来越复杂。
为了能够满足钻探对钻井液技术的标准和要求，必须要对性能稳定、抗温能力强、抗污染性能好、密度大的钻井液技术进行探索。
一、高温高压水基钻井液研究现状钻井深度越深，井下温度、压力越来越高，地质情况愈加复杂，遇到的技术困难就越多。
而高温高压盐膏层钻井的技术难度就更大，因此高温高压盐膏层钻井液的性能稳定与否直接关系到钻井的成败。
对于深井来说，钻进井段长且有大段裸眼，同时还要钻穿许多复杂地层，因此作业条件较一般井苛刻得多，钻井液处于井底高温和高压条件下，钻井液中的各种组分都发生了显著变化，使钻井液的性能明显恶化，严重时将导致钻井作业无法正常进行。
伴随较高的地层压力，钻井液必须具有较高的密度，这势必造成钻井液的高固相，造成压差卡钻及井漏、井喷等井下复杂情况频繁发生，使得保持钻井液良好的流变性和较低的滤失量变的非常困难。
要克服钻井液在高温、高压条件下流变性恶化这一现象，一般应采取以下措施：(1)研制抗高温钻井液处理剂，提高钻井液体系的抗温、抗污染能力，有效抑制高温对粘土的各种作用并把它们的影响降到最低限度，以求使钻井液在整个温度循环过程中具备恒定的流变性能；(2)在高温下能否保持钻井液具有良好的流变性和携带、悬浮岩屑的能力非常重要，针对井下温度和压力严格控制钻井液体系中低密度固相粘土的含量及其分散特性，可以保证钻井液性能的稳定；(3)增强钻井液体系的抑制性，提高高密度钻井液中固相颗粒的分散度。
盐膏层固井技术及应用
收稿日期:2008-04-20作者简介:张春涛(1971),女,工程师,1992年毕业于天津大学,现在胜利石油局钻井工艺研究院工作。
地址:(257017)山东东营,电话:0546-8780774,E -mail:zhangct@sl of .com生产线上盐膏层固井技术及应用张春涛(中石化胜利石油管理局钻井工艺研究院) 张春涛.盐膏层固井技术及应用.钻采工艺,2008,31(3):146-148摘 要:胜利油田部分地区的深部地层分布有相当厚度的盐膏层,近年来先后在丰深区块、郝科1井、胜科1井等钻遇了大段的盐膏层,在钻井过程中会发生缩径、井壁垮塌,甚至出现盐岩的塑性流动,挤毁套管等复杂情况,给钻井和固井施工带来了严重的难题。
文章在分析盐膏层的特点和对固井工程产生的危害的基础上,着重论述盐膏层固井的工艺难点和措施,以及在丰深2井的现场应用情况。
关键词:盐膏层;盐水水泥浆;固井;丰深2井中图分类号:TE 256 文献标识码:B 文章编号:1006-768X (2008)03-0146-03一、盐膏层特点及对固井质量的影响11地层压力高且高低压层并存胜利油田盐膏层大多出现在深部地层,由于盐膏层的可塑性特点,上覆地层压力高,必须用较高密度的钻井液以平衡盐膏层的压力。
丰深3、丰深2井钻遇盐膏层时,钻井液密度分别达到了1.86g/c m 3、1.93g/c m 3。
高密度钻井液给固井施工造成的困难,首先是需要有高密度的水泥浆,以实现水泥凝固过程的压稳。
而一般理论上要求水泥浆密度要高出钻井液密度0.20g/c m 3以上,水泥浆体系既要满足固井施工的各项常规性能,又要充分考虑浆体的流动性、沉降稳定性等因素,实现有一定的难度。
其次高密度的钻井液和水泥浆相对于常规情况来说,流动性较差,施工压力高。
因此盐膏层固井要考虑平衡地层压力,防止井漏的问题。
2.地层流体的污染和抗盐侵的水泥浆体系受盐岩的水溶性和可塑性影响,钻井液钙侵严重,固井作业中如使用常规的水泥浆易被污染,水泥浆一旦被含Ca 2+离子含量高的钻井液污染,流动性显著降低,其稠化时间缩短,对固井施工造成严重威胁。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
注： H 为井深，m
表 1 28 井盐膏层钻井液抗高温试验结果表
FV
PV
YP
（ s） （ mPa·s） （ Pa）
75
52
20. 0
/
61
26. 5
64
48
16. 0
/
54
19. 0
70
48
26. 5
/
52
21. 5
63
49
16. 5
/
42
16. 5
79
56
20. 0
/
44
17. 0
FLAPI （ ml）
1 钻井液维护技术是盐膏层钻井成败 的关键
高密度饱和盐水“三磺”或“聚磺”钻井液是盐 膏层钻井常用的两种钻井液体系，同时也是应用最 多的两种体系。选用什么样的钻井液体系要根据所 钻地层特性来确定，而采用高密度饱和盐水钻井液 在钻盐膏层时的体系性能维护是至关重要的，它关 系到钻井液性能能否满足所钻地层特性和工程施工 条件，从而避免出现井下复杂的关键过程。
以上维护技术在土库曼斯坦南约洛坦气田后续 6 口井的盐膏层钻进中得以应用，全部用普通重晶 石粉加重到密度为 2. 0 g / cm3 ～ 2. 10g / cm3 的钻井 液（ 因盐膏层中含有油气层，为了井控安全，不使用 密度高的铁矿粉加重） ，流动性能良好，漏斗粘度为 50s ～ 80s，初切 10Pa 以内，终切 40Pa 以内，性能稳 定，长时间高温不增稠； 一趟钻一只钻头钻完 400 多 米盐膏层； 电测、下套管中完作业安全顺利。图 3、 图 4、表 1 是 28 井盐膏层钻进时钻井液（ 密度 2. 0 g / cm3 ～ 2. 05 g / cm3 ） 粘切变化情况和钻井液的抗高 温试验。
由于高密度饱和盐水钻井液组成上的特殊性， 在钻进盐膏层的过程中受地层物质污染的程度较 大，若维护处理不当，钻井液的粘切就会大幅度升高 而稠化，这种稠化随温度的升高 （ 井深增加） 而 加 剧，使钻井液的流动性变差，严重时在井下高温条件 下失去流动性。可导致： ①钻具遇阻遇卡； ②循环压
耗增加，形成高泵压； ③钻井液的脱气性变差，密度 降低，特别是含气地层钻井的井控风险增大； ④影响 电测工具、套管的顺利下入以及影响固井时的顶替 效果等。
以上固相颗粒水化及化学作用的分散、长时间
作者简介 蔺文洁，女，1985 年出生，在读硕 士； 地 址： （ 610500 ） 成 都 新 都 区 西 南 石 油 大 学 研 究 生 硕 08 级 8 班。电 话： 13688348289。 E － mail： wenjie19851027@ 163. com
第 34 卷 第 1 期
天然气勘探与开发
储运化工
钻井液
H = 3896m 钻井液 热滚 140℃ × 17h H = 3913m 钻井液 热滚 140℃ × 16h H = 3987m 钻井液 热滚 140℃ × 48h H = 4012m 钻井液 热滚 150℃ × 24h H = 4081m 钻井液 热滚 150℃ × 39h
2. 0 2. 4 4. 0 4. 8 3. 0 2. 8 1. 6 2. 0 2. 0 4. 8
静切力（ Pa）
10s
10min
11. 0 8. 5 8. 0 5. 0 12. 0 2. 5 6. 5 3. 0 8. 0 4. 0
26. 5 22. 0 28. 0 17. 0 40. 0 9. 0 26. 0 7. 0 37. 5 15. 0
由于这类高密度饱和盐水钻井液使用的处理剂 主要是磺化处理剂，如磺化酚醛树脂 SMP、磺化褐 煤 SMC、磺化沥青 FT － 1 等，它们均具有相当的分 散性，有时还配合一些铁铬木质素磺酸盐 FCLS 和 磺化丹宁 SMT 等强分散性的稀释剂。这些处理剂 理论上是在钻井液具有较高碱性环境下使用效果较 好； 同时盐膏层所钻地层基本为石膏和盐岩，钻进中 也要消耗钻井液中的碱性成分。因此，用这类钻井 液在钻盐膏层时，钻井液的维护处理通常是将处理 剂配成浓度较高的碱性胶液，加入受污染后粘切升 高的钻井液中，使钻井液发生分散作用而达到降低 粘切的目的，即“分散降粘切”。这种维护方法在钻 井液受污染不严重和短时间内是有效的，但在钻井 液长时间受到污染而反复如此处理的情况下，钻井 液中的固相成分处理一次分散一次，固相比表面积 大大增加，体系的稳定性越来越差，受污染的敏感性 也就越来越强，到一定程度就发生了质的变化——— 稠化。南约洛坦气田 15 井、16 井、24 井这三口井钻 盐膏层时，就是以这种技术思路维护的，钻进时粘切 大幅度升高，通过多次通井和钻井液替换处理完成 主要曲线的电测及技术套管下入。
·64·
第 34 卷 第 1 期
天然气勘探与开发
储运化工
图 1 24 井盐膏层粘度变化情况
图 2 24 井盐膏层切力变化情况
循环水力和机械作用的分散、高温分散等都会使钻 井液中的固相比表面积增大，表面活性增强，体系稳 定性变差。 2. 3 体系中自由水（ 或自由的液相） 含量过少
如密度 2. 0g / cm3 以上的高密度钻井液用固相 含量测定仪（ 型号 ZNG － A） 所测得的钻井液中的水 份体积分数仅有 40% 多。
（ 2） 钻进过程中应始终采取“细水长流”的方式 对钻井液进行日常性能维护，各种处理剂均应配成 较高浓度的盐水胶液，同时加重以保持密度稳定。
（ 3） 有效清除进入钻井液中的劣质固相。加强 和提高固控设备的使用效率，主要是振动筛要达到 100% 的 使 用 率，使 用 筛 布 目 数 达 到 筛 孔 孔 径 0. 14mm（ 120 目） 以细。并在保持密度稳定的前提 下，间隔使用离心机并保证其高效运转。
储运化工
天然气勘探与开发
2011 年 1 月出版
高密度饱和盐水钻井液在盐膏层钻进中的维护技术
蔺文洁1 黄志宇1 张远德2
（ 1. 西南石油大学化工学院 2. 中国石油新疆油田公司试油公司）
摘 要 针对高密度饱和盐水钻井液在盐膏层钻进中受地层物质污染粘切升高稠化的问题，研究采用“抑制 降粘切”的维护技术。用普通重晶石粉加重到 2. 0g / cm3 以上高密度饱和盐水钻井液在土库曼斯坦南约洛坦气田 含油气高压盐膏层钻井中应用，获得良好流动性能，解决了地层蠕动、钻具阻卡、油气水侵等复杂问题，取得该地区 盐膏层钻井百分之百成功率的应用效果。图 4 表 1 参 2
4 现场维护技术
高密度饱和盐水钻井液在组成上具有高固相含 量、体系固相比表面积大以及自由水含量少的特点。 因此，这类钻井液的现场维护处理要紧密围绕清除 无用固相、改变固相表面性质及相对增加自由水含
量而进行。但由于密度控制的限制（ 按照地质和工 程要求，必须达到一定的密度） ，高固相含量和自由 水含量少是客观存在的。也就是说，在钻井液配方 确定的情况下，用某一种加重材料加重钻井液到某 一密度值，体系的固相含量和自由水含量基本固定。 但钻井液中固相比表面积以及表面性质的变化是与 钻井液维护处理措施是否得当是分不开的，同时也 是这类钻井液现场维护技术的关键所在。 4. 1 “抑制降粘切”
综上所述，高密度饱和盐水钻井液的这些特点， 决定了其性能维护的难度和特殊性。
3 盐膏层钻进钻井液粘切升高稠化的 主要原因
在钻井液组成不变的情况下，钻盐膏层时粘切 升高，主要是由于受到地层物质污染后，钻井液的切 力升高。如南约洛坦 15 井钻盐膏层时钻井液切力 大幅升高其终切最高达到 145Pa，严重时有稠化脱 水现象，高温热滚后不流并有水析出。切力的升高 与钻井液中的固相有关，即体系中固相的分散程度 和表面性质有关，尽管固相主要是由具有惰性的加 重材料（ 如铁矿粉、重晶石粉等） 构成，但在长时间 的水力和机械作用下，钻井液中的固相变得非常细， 比表面积很大，体系稳定性变差，受地层物质污染的 敏感性增强，是这类钻井液钻盐膏层时粘切大幅度 升高而稠化的主要原因。
图 3 28 井盐膏层钻井液粘度变化
图 4 28 井盐膏层钻井液切力变化
5 结论与认识
（ 1） 高密度饱和盐水钻井液“抑制降粘切”的 维护技术，在土库曼斯坦南约洛坦气田含油气高压
·66·
盐膏层钻井中的应用，解决了盐膏层钻井中的地层 蠕动、钻具遇阻遇卡、油气水侵等复杂问题，钻井成 功率达到百分之百。
（ 2） 该技术从本质上克服了高密度饱和盐水
针对钻井液稠化的问题，在室内试验研究的基 ·65·
储运化工
天然气勘探与开发
2011 年 1 月出版
础上，中国石油川庆钻探公司在土库曼斯坦南约洛 坦气田后续井在盐膏层钻进时，改变钻井液维护的 技术思路： 尽量不用或少用分散性处理剂，强分散性 的稀释剂如 FCLS 等彻底不用，适量使用具有抑制 性的降粘剂（ 如两性离子稀释剂 XY － 27、硅氟降粘 剂 SF － 260 等） ； 不受磺化处理剂要在较高碱性环 境下使用和盐膏层钻进要消耗钻井液中的碱性成分 所制约，处理剂胶液中少加或不加烧碱； 配制胶液的 盐水改为氯化钾 － 盐复合盐水体系，利用 K + 的强 抑制作 用 等 进 行 维 护 处 理，即 所 谓 的“抑 制 降 粘 切”。通过 控 制 固 相 颗 粒 过 度 分 散，减 少 固 相 颗 粒 表面的亲水性，减弱固相颗粒表面与高价金属离子 之间的亲合性，从而降低了钻井液受地层物质污染 的敏感性，达到有效控制粘切升高的目的。
关键词 钻井液 高密度 盐膏层 维护
高密度饱和盐水钻井液主要用于高压盐膏层钻 井。 钻 进 中 钻 井 液 面 临 盐、石 膏 污 染，井 眼 缩 径 卡 钻，流变性能和滤失性能难以控制，以及可能钻遇的 高压盐水对钻井液性能破坏导致的井下复杂等技术 难题。这就要求钻井液具有非常强的抗石膏和抗盐 的污染能力，还要具有良好的流变性能，高温稳定性 等。钻井液过不了这一关，盐膏层就没法穿过，从而 出现大量高压盐膏层复杂井、报废井。如中亚地区 特别是土库曼斯坦的百分之三十多的工程报废井 中，有相当大的比例是由于不能顺利穿过朱罗系巨 厚盐膏层产生的［1］。
表 1 28 井盐膏层钻井液抗高温试验结果表
FV
PV
YP
（ s） （ mPa·s） （ Pa）
75
52
20. 0
/
61
26. 5
64
48
16. 0
/
54
19. 0
70
48
26. 5
/
52
21. 5
63
49
16. 5
/
42
16. 5
79
56
20. 0
/
44
17. 0
FLAPI （ ml）
1 钻井液维护技术是盐膏层钻井成败 的关键
高密度饱和盐水“三磺”或“聚磺”钻井液是盐 膏层钻井常用的两种钻井液体系，同时也是应用最 多的两种体系。选用什么样的钻井液体系要根据所 钻地层特性来确定，而采用高密度饱和盐水钻井液 在钻盐膏层时的体系性能维护是至关重要的，它关 系到钻井液性能能否满足所钻地层特性和工程施工 条件，从而避免出现井下复杂的关键过程。
以上维护技术在土库曼斯坦南约洛坦气田后续 6 口井的盐膏层钻进中得以应用，全部用普通重晶 石粉加重到密度为 2. 0 g / cm3 ～ 2. 10g / cm3 的钻井 液（ 因盐膏层中含有油气层，为了井控安全，不使用 密度高的铁矿粉加重） ，流动性能良好，漏斗粘度为 50s ～ 80s，初切 10Pa 以内，终切 40Pa 以内，性能稳 定，长时间高温不增稠； 一趟钻一只钻头钻完 400 多 米盐膏层； 电测、下套管中完作业安全顺利。图 3、 图 4、表 1 是 28 井盐膏层钻进时钻井液（ 密度 2. 0 g / cm3 ～ 2. 05 g / cm3 ） 粘切变化情况和钻井液的抗高 温试验。
由于高密度饱和盐水钻井液组成上的特殊性， 在钻进盐膏层的过程中受地层物质污染的程度较 大，若维护处理不当，钻井液的粘切就会大幅度升高 而稠化，这种稠化随温度的升高 （ 井深增加） 而 加 剧，使钻井液的流动性变差，严重时在井下高温条件 下失去流动性。可导致： ①钻具遇阻遇卡； ②循环压
耗增加，形成高泵压； ③钻井液的脱气性变差，密度 降低，特别是含气地层钻井的井控风险增大； ④影响 电测工具、套管的顺利下入以及影响固井时的顶替 效果等。
以上固相颗粒水化及化学作用的分散、长时间
作者简介 蔺文洁，女，1985 年出生，在读硕 士； 地 址： （ 610500 ） 成 都 新 都 区 西 南 石 油 大 学 研 究 生 硕 08 级 8 班。电 话： 13688348289。 E － mail： wenjie19851027@ 163. com
第 34 卷 第 1 期
天然气勘探与开发
储运化工
钻井液
H = 3896m 钻井液 热滚 140℃ × 17h H = 3913m 钻井液 热滚 140℃ × 16h H = 3987m 钻井液 热滚 140℃ × 48h H = 4012m 钻井液 热滚 150℃ × 24h H = 4081m 钻井液 热滚 150℃ × 39h
2. 0 2. 4 4. 0 4. 8 3. 0 2. 8 1. 6 2. 0 2. 0 4. 8
静切力（ Pa）
10s
10min
11. 0 8. 5 8. 0 5. 0 12. 0 2. 5 6. 5 3. 0 8. 0 4. 0
26. 5 22. 0 28. 0 17. 0 40. 0 9. 0 26. 0 7. 0 37. 5 15. 0
由于这类高密度饱和盐水钻井液使用的处理剂 主要是磺化处理剂，如磺化酚醛树脂 SMP、磺化褐 煤 SMC、磺化沥青 FT － 1 等，它们均具有相当的分 散性，有时还配合一些铁铬木质素磺酸盐 FCLS 和 磺化丹宁 SMT 等强分散性的稀释剂。这些处理剂 理论上是在钻井液具有较高碱性环境下使用效果较 好； 同时盐膏层所钻地层基本为石膏和盐岩，钻进中 也要消耗钻井液中的碱性成分。因此，用这类钻井 液在钻盐膏层时，钻井液的维护处理通常是将处理 剂配成浓度较高的碱性胶液，加入受污染后粘切升 高的钻井液中，使钻井液发生分散作用而达到降低 粘切的目的，即“分散降粘切”。这种维护方法在钻 井液受污染不严重和短时间内是有效的，但在钻井 液长时间受到污染而反复如此处理的情况下，钻井 液中的固相成分处理一次分散一次，固相比表面积 大大增加，体系的稳定性越来越差，受污染的敏感性 也就越来越强，到一定程度就发生了质的变化——— 稠化。南约洛坦气田 15 井、16 井、24 井这三口井钻 盐膏层时，就是以这种技术思路维护的，钻进时粘切 大幅度升高，通过多次通井和钻井液替换处理完成 主要曲线的电测及技术套管下入。
·64·
第 34 卷 第 1 期
天然气勘探与开发
储运化工
图 1 24 井盐膏层粘度变化情况
图 2 24 井盐膏层切力变化情况
循环水力和机械作用的分散、高温分散等都会使钻 井液中的固相比表面积增大，表面活性增强，体系稳 定性变差。 2. 3 体系中自由水（ 或自由的液相） 含量过少
如密度 2. 0g / cm3 以上的高密度钻井液用固相 含量测定仪（ 型号 ZNG － A） 所测得的钻井液中的水 份体积分数仅有 40% 多。
（ 2） 钻进过程中应始终采取“细水长流”的方式 对钻井液进行日常性能维护，各种处理剂均应配成 较高浓度的盐水胶液，同时加重以保持密度稳定。
（ 3） 有效清除进入钻井液中的劣质固相。加强 和提高固控设备的使用效率，主要是振动筛要达到 100% 的 使 用 率，使 用 筛 布 目 数 达 到 筛 孔 孔 径 0. 14mm（ 120 目） 以细。并在保持密度稳定的前提 下，间隔使用离心机并保证其高效运转。
储运化工
天然气勘探与开发
2011 年 1 月出版
高密度饱和盐水钻井液在盐膏层钻进中的维护技术
蔺文洁1 黄志宇1 张远德2
（ 1. 西南石油大学化工学院 2. 中国石油新疆油田公司试油公司）
摘 要 针对高密度饱和盐水钻井液在盐膏层钻进中受地层物质污染粘切升高稠化的问题，研究采用“抑制 降粘切”的维护技术。用普通重晶石粉加重到 2. 0g / cm3 以上高密度饱和盐水钻井液在土库曼斯坦南约洛坦气田 含油气高压盐膏层钻井中应用，获得良好流动性能，解决了地层蠕动、钻具阻卡、油气水侵等复杂问题，取得该地区 盐膏层钻井百分之百成功率的应用效果。图 4 表 1 参 2
4 现场维护技术
高密度饱和盐水钻井液在组成上具有高固相含 量、体系固相比表面积大以及自由水含量少的特点。 因此，这类钻井液的现场维护处理要紧密围绕清除 无用固相、改变固相表面性质及相对增加自由水含
量而进行。但由于密度控制的限制（ 按照地质和工 程要求，必须达到一定的密度） ，高固相含量和自由 水含量少是客观存在的。也就是说，在钻井液配方 确定的情况下，用某一种加重材料加重钻井液到某 一密度值，体系的固相含量和自由水含量基本固定。 但钻井液中固相比表面积以及表面性质的变化是与 钻井液维护处理措施是否得当是分不开的，同时也 是这类钻井液现场维护技术的关键所在。 4. 1 “抑制降粘切”
综上所述，高密度饱和盐水钻井液的这些特点， 决定了其性能维护的难度和特殊性。
3 盐膏层钻进钻井液粘切升高稠化的 主要原因
在钻井液组成不变的情况下，钻盐膏层时粘切 升高，主要是由于受到地层物质污染后，钻井液的切 力升高。如南约洛坦 15 井钻盐膏层时钻井液切力 大幅升高其终切最高达到 145Pa，严重时有稠化脱 水现象，高温热滚后不流并有水析出。切力的升高 与钻井液中的固相有关，即体系中固相的分散程度 和表面性质有关，尽管固相主要是由具有惰性的加 重材料（ 如铁矿粉、重晶石粉等） 构成，但在长时间 的水力和机械作用下，钻井液中的固相变得非常细， 比表面积很大，体系稳定性变差，受地层物质污染的 敏感性增强，是这类钻井液钻盐膏层时粘切大幅度 升高而稠化的主要原因。
图 3 28 井盐膏层钻井液粘度变化
图 4 28 井盐膏层钻井液切力变化
5 结论与认识
（ 1） 高密度饱和盐水钻井液“抑制降粘切”的 维护技术，在土库曼斯坦南约洛坦气田含油气高压
·66·
盐膏层钻井中的应用，解决了盐膏层钻井中的地层 蠕动、钻具遇阻遇卡、油气水侵等复杂问题，钻井成 功率达到百分之百。
（ 2） 该技术从本质上克服了高密度饱和盐水
针对钻井液稠化的问题，在室内试验研究的基 ·65·
储运化工
天然气勘探与开发
2011 年 1 月出版
础上，中国石油川庆钻探公司在土库曼斯坦南约洛 坦气田后续井在盐膏层钻进时，改变钻井液维护的 技术思路： 尽量不用或少用分散性处理剂，强分散性 的稀释剂如 FCLS 等彻底不用，适量使用具有抑制 性的降粘剂（ 如两性离子稀释剂 XY － 27、硅氟降粘 剂 SF － 260 等） ； 不受磺化处理剂要在较高碱性环 境下使用和盐膏层钻进要消耗钻井液中的碱性成分 所制约，处理剂胶液中少加或不加烧碱； 配制胶液的 盐水改为氯化钾 － 盐复合盐水体系，利用 K + 的强 抑制作 用 等 进 行 维 护 处 理，即 所 谓 的“抑 制 降 粘 切”。通过 控 制 固 相 颗 粒 过 度 分 散，减 少 固 相 颗 粒 表面的亲水性，减弱固相颗粒表面与高价金属离子 之间的亲合性，从而降低了钻井液受地层物质污染 的敏感性，达到有效控制粘切升高的目的。
关键词 钻井液 高密度 盐膏层 维护
高密度饱和盐水钻井液主要用于高压盐膏层钻 井。 钻 进 中 钻 井 液 面 临 盐、石 膏 污 染，井 眼 缩 径 卡 钻，流变性能和滤失性能难以控制，以及可能钻遇的 高压盐水对钻井液性能破坏导致的井下复杂等技术 难题。这就要求钻井液具有非常强的抗石膏和抗盐 的污染能力，还要具有良好的流变性能，高温稳定性 等。钻井液过不了这一关，盐膏层就没法穿过，从而 出现大量高压盐膏层复杂井、报废井。如中亚地区 特别是土库曼斯坦的百分之三十多的工程报废井 中，有相当大的比例是由于不能顺利穿过朱罗系巨 厚盐膏层产生的［1］。