高密度钻井液工艺技术

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1、高密度钻井液工艺技术刘有成1王祥武2逯登智3徐珍焱4（青海油田井筒服务公司油化分公司甘肃敦煌）摘要；青海油田柴达木盆地冷湖七号构造、红沟子构造和狮子沟构造地层极为复杂，地应力大，地层破碎，地层裂缝发育，极易发生井漏和井下出盐水。钻遇盐岩、盐膏层、易塌页岩、大倾角易破碎地层时，井塌严重，造成多次卡钻，严重时解卡无效，被迫采用侧钻。由于钻井过程中漏、塌、斜、涌等复杂情况频繁发生，严重制约了钻井生产的进行。冷七2井、狮25-1井和沟六井是布置在三个构造上的重点科学探井，对这三口井进行钻井液技术研究，建立适合

2、地层特点的钻井液体系，最大限度地减少对储层的污染，有效防止复杂事故的发生，对柴达木盆地安全钻井有重要意义。本文通过对各区块钻井的调查，依据地层特点，并从技术难点入手，认真分析井壁不稳定、井漏和钻井液污染的原因，探讨使用聚磺防塌钻井液体系、聚磺饱和盐水钻井液。在室内配方研究的基础上应用于现场，安全地钻穿了复杂地层，成功地解决了井塌、井漏、钻井液污染等复杂问题。经过现场应用，证明聚磺防塌钻井液体系具有较强的防塌能力，热稳定性高，抗污染能力强、防卡效果好，钻井液性能易维护处理等优点。为青海油田在深井钻井液技

3、术方面积累了成功的经验。主题词聚磺钻井液、高密度、井眼清洁、井壁稳定、抗污染、油气层保护一、地质工程简况1.地质简况沟六井是青海油田尕斯-英雄岭油气勘探项目的一口重点预探井。其目的是为了进一步探明沟五井西断块E32油藏含油气情况。狮子沟组（N23），以灰色、棕黄色泥岩、砂质泥岩为主；油砂山组（N22），以泥质粉砂岩与灰色泥岩互层为主；干柴沟组（E32），深灰色泥岩、砂质泥岩、钙质泥岩为主。冷七2井是冷湖构造上的一口垂深最深的重点深井。该地区油砂山组上部岩性软，以棕黄色、灰绿色砂质泥岩为主。钻遇的地层胶

4、结性较差，可塑性强。加之该井出现较多的逆断层，且含混合灰岩地层，局部形成次生孔隙带，极易发生井漏、井塌等复杂事故。狮25-1水平井是青海油田柴达木盆地西部坳陷区茫崖坳陷亚区狮子沟——油砂山背斜带一个三级构造上的一口高密度水平井。该井深层岩性主要为各种不纯的碳酸盐岩，硭硝、石膏等盐岩层。储层类型以裂缝孔隙型为主。裂缝的发育程度受断层、岩性及构造等因素的控制。裂缝既是储油空间又是渗透通道，平均裂缝宽度范围为1-20μm，兼有大量溶孔，其粘土矿物以伊利石、绿泥石为主，盐类矿物以硫酸盐为主，地层水矿化度达32

5、万ppm。2.工程简况沟六、冷七2井一开均为φ444.5mm钻头钻至设计井深，下入φ339.7mm表层套管。二开用Φ311.15钻头钻至设计井深，下入φ244.5mm技术套管。三开用φ215.9mm钻头钻至设计井深，沟六井下入φ177.8mm尾管，封固高压盐水层。四开分别用φ149.25mm、φ8165.1mm钻头，钻达设计井深4400m、5304.8米完钻。沟六井挂φ127.0mm尾管完井，采用近平衡法固井完井。冷七2井未钻达设计井深5500米而提前完钻。狮25-1水平井是利用狮25井φ215.9井

6、眼从3941.92m处进行裸眼定向侧钻的一口中曲率半径水平井，经修复套管，打水泥塞封固裸眼井段后，开窗侧钻，完钻井深4431.63m，垂深4138.90m，水平位移378.63m，水平井段长178.63m，最大井斜角890，钻井周期97天21小时。二、技术难点1、对于以灰色泥岩、砂质泥岩为主、夹泥质粉砂岩，成岩性差这样的地层，钻井液抑制性是关键；2、钻井液受地层CL-、Ca2+、Mg2+严重污染，提高钻井液的抗污染能力是关键；3、封堵高压盐水层，平衡地层压力是钻井液技术的难点4、由于特殊的井身结构，钻

7、井液上返速度低（＜0.1m/s），提高钻井液携带能力是关键。5、为保护井壁的稳定，防止浅部地层在钻进过程中井漏、井塌和井眼缩径是一个技术难点。6、解决好深井高密度钻井液的抗温性能和热稳定性是一个技术难点。7、解决好高密度水平井钻井液的防卡润滑性是一个技术难点。三、室内实验针对三口井钻开高压盐水层，井底温度160℃情况下使用2.10g/cm3以上的钻井液的实际情况，实验室内进行了加重实验，用重晶石粉将井浆分别加重至2.10g/cm3和2.20g/cm3以及用铁矿粉（密度：4.8g/cm3）将井浆分别加重

8、至2.20g/cm3和2.30g/cm3在160℃下热滚16h，降低至40℃后测量性能。确定提高钻井液比重时所使用的加重剂。表1用重晶石粉及用铁矿提高钻井液比重的性能配方密度g/cm3粘度S塑性粘度mPa·S动切力PaAPI滤失量ml高温高压滤失量mlPH值井浆+重晶石粉2.1010538155.5149井浆+重晶石粉2.2015542225.2129井浆+铁矿粉2.208926195.6129井浆+铁矿粉2.309636185.6129通过实验可以看出