羊塔克地区复杂地层高密度饱和盐水钻井液技术研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年6月第32卷第3期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Jun．2010Vo1．32No．3羊塔克地区复杂地层高密度饱和盐水钻井液技术研究蒋明英(茎薹耄三湖~,,北100荆08州3。。)龚文平(油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北~U611434023)李中全(塔里木油田分公司生产运行处，新疆reeF@841000)严利咏，廖升平，严敏(长江大学地球科学学院，湖北荆州434023)[摘要]采用适当密度的钻井液技术是复杂岩性地层钻井成功

2、的关键。通过对羊塔克地区下第三系复杂地层不稳定因素及其对钻井作业的潜在危害进行分析研究，对钻井液的配伍进行改进，优选了适合该地区的KCI／聚合物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顺利钻进、井下安全及油气层保护有非常好的效果。[关键词]羊塔克地区；复杂地层；钻井液；井眼闭合；稳定井壁[中图分类号]TE254．3[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2010)03—0281—04羊塔克构造带地处新疆新和县西60kin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

3、生界构造层则为区域性北倾。古生界构造层在该区为一个边界受逆断层控制的断隆带，在断隆带高部位，古生界构造层遭受强烈的剥蚀，只保存了部分下古生界构造层。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地层岩石特性对羊塔克地区所钻几口井的岩屑进行了分析。x射线衍射全岩矿物组分分析表明羊塔克地区下第三系地层从其矿物组分上可以分为两大类：第一类为纯度较高的盐岩或石膏岩；另一类为粘

4、土含量在3O左右的软泥岩，这类软泥岩中一般都含有较高的盐或石膏，而其中的石膏形态属于无结晶水的硬石膏；X射线衍射粘土矿物分析表明羊塔克地区下第三系地层(纯膏、盐岩除外)中的粘土矿物均以伊利石为主，其次为伊／蒙混层，再次是绿泥石，另外还含有少量的高岭石，其中伊／蒙混层又以伊利石为主。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CST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的可溶性盐类，以石

5、盐和石膏为主；在相对湿度超过0．755以后，地层矿物相对吸水量急剧增大。因此，为了保持井壁稳定lI]，应尽量使用水活度在0．755以内的钻井液体系。[收稿日期]2010—02—26[基金项目]中国石油天然气股份有限公司科技风险创新研究项目(o7—06D-01—04—02os)。[作者简介]蒋明英(1979一)，女，2004年大学毕业，助理研究员，工程硕士生，现从事环境污染控制技术研究工作。学兔兔www.xuetutu.com·282·石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年6月2复杂地层对钻井作业的影响2．1膏、盐岩地层塑性蠕变的影响通过试验得知，孔隙度极

6、低且渗透性可忽略不计的膏、盐岩地层，在较低的应力条件下就能表现出塑性的趋势。它们在室温和普通压缩条件下表现出的特征是脆性破坏，其特性与岩石非常相似。但在三轴压缩条件下，哪怕是相当低的应力时，则表现为塑性，破坏方式不再是剪切破坏，而是以流动或蠕变的形式表现出明显的塑性。同时这种塑性蠕变随温度升高和上覆地层应力(井深)增大而增加[2]。2．2软泥岩地层塑性蠕变的影响软泥岩对钻井作业的影响与膏、盐岩相同，都可以产生塑性蠕变而引起卡钻，但软泥岩的塑性比膏、盐岩更强，塑性变形所需应力亦比膏、盐岩低。因此，一旦钻开软泥岩，在较大应力差的状态下亦会产生严重的井眼闭合。。2．

7、3硬质无水石膏的影响下第三系泥岩中存在着许多硬质无水石膏，它们以夹层或以杂合的形式与泥岩共生。这些石膏在上覆沉积物重量的作用下，经过漫长地质年代的压实，自由水已被驱除。但在钻井过程中通过吸附泥浆内的水，会产生很大的膨胀，促使井眼缩小。3钻井液技术对策3．1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泥岩的稳定，尤其是钾离子的阳离子的交换对伊／蒙混层粘土中的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]

8、，结合羊塔克地区下第三系地层粘土矿物组