第六章 高密度饱和盐水钻井液

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1、第六章高密度饱和盐水钻井液技术第一节高密度饱和盐水钻井液概述一、饱和盐水钻井液的作用和发展概况凡NaCl含量超过1%（质量分数，Cl-含量约为6000mg/l）的钻井液统称为盐水钻井液。一般将其分为以下三种类型：（一）欠饱和盐水钻井液其Cl-含量自6000mg/l直至饱和之前均属于此类。（二）和盐水钻井液是指含盐量达到饱和，即常温下NaCl浓度为3.15×105mg/l（Cl-含量为1.89×105mg/l）左右的钻井液。注意NaCl溶解度随温度变化而变化。（三）海水钻井液是指用海水配制而成的含盐钻井液。体系中不仅含有约3×104mg/

2、l的NaCl，还含有一定量的Ca2+和Mg2+。根据含盐量的多少，在国外出版的专著中又将盐水钻井液分为以下几种类型：含盐量在1%~2%时为微咸水钻井液，在2%~4%时为海水钻井液，在4%与近饱和之间时为非饱和盐水钻井液，在含盐量达最大值31.5%时则被称为饱和盐水钻井液。—186—如前所述，为了防止盐膏层发生塑性变形和盐溶而造成缩径或井塌等复杂情况的发生，提高所用钻井液的密度是非常有效和必要的，这一点已被国内外盐膏层钻井的实践所证实。例如，华北油田新家4井使用油包水乳化钻井液钻3630~4518m的盐膏层井段，当钻井液密度为1.90~1

3、.95g/cm3时，在盐岩或含盐膏泥岩处，起下钻均会遇阻。而钻井液密度提高至2.03~2.04g/cm3时，井下情况正常，下钻仅轻微遇阻，不需划眼就可通过。因此，为保证安全顺利钻穿盐膏层，必须提高钻井液密度至能够控制盐岩蠕变和塑性变形所需范围。所需密度应根据井深、井温及盐岩蠕变规律来确定，同时还要根据已钻井实际资料和岩心实测试验数据来进行修正，钻井过程中还需根据该井段的实际情况随时进行调整，以确保钻井作业的顺利进行。钻井液密度的具体确定方法和应用图版已在第四、五章详细介绍过，在此不再赘述。一般情况下，盐的溶解是造成盐膏层钻井过程中各种井

4、下复杂情况的主要原因。因此，要想顺利钻穿盐膏层，就必须采取有效的措施以控制盐的溶解速率。当钻遇盐岩层、盐膏层或盐膏与泥页岩互层时，盐的溶解会使钻井液的粘度、切力上升，滤失量剧增，因此会进一步增加盐膏层钻井的难度。若在钻井液中预先加入工业食盐，可使水基钻井液具有更强的抗盐能力和抑制性。由于饱和盐水钻井液矿化度极高，因此抗污染能力强，对地层中粘土的水化膨胀和分散有极强的抑制作用。钻遇盐膏层时，由于体系中的盐已达饱和，使盐的溶解受到抑制，因此可使盐膏层中盐的溶解减至最小程度，避免大肚子井眼的形成和井塌等复杂情况的发生，从而使井眼规则，确保钻井

5、过程的顺利进行。在20世纪80年代中期，我国就研究成功饱和盐水钻井液体系，使其顺利钻进盐膏层，基本解决了盐膏层的盐溶、缩径、井塌及卡钻等井下复杂情况。因此，现已形成了较成熟的饱和盐水钻井液体系和针对不同地层的饱和盐水钻井液配方。如胜利油田在新东风10井使用聚合物复合钾盐饱和盐水钻井液顺利通过含盐膏的红层，钻达5344.71m；青海油田在狮20井使用新型的三磺饱和盐水钻井液钻进；中原油田使用了磺化沥青三磺盐水钻井液钻进。这些井的钻井实践表明，只要根据地层实际情况对饱和盐水钻井液的配方进行适当调整，就可以顺利钻穿盐膏层。对于高密度饱和盐水钻

6、井液体系，不仅能尽可能减少盐岩的溶解，而且由于其“高密度”（2.0~2.5g/cm3），因此可以有效控制盐岩的蠕变和塑性变形，从而解决了盐膏层两大主要原因引起的复杂情况。同时由于体系中加入了抗盐、抗高温和强抑制性的处理剂，如磺化酚醛树脂、氯化钾和硅酸盐等，因此可以保证井壁稳定，并可在深井和超深井中使用。—186—二、盐的重结晶及其预防措施值得注意的是，盐的溶解度会随温度上升而有所增加（见表6-1-1）。因此在地面配制的饱和盐水钻井液，当循环到井底时就变得不饱和了，而当循环至地面时又会发生盐的重结晶。这样，使用饱和盐水钻井液钻进对下部盐膏

7、层仍会因盐溶而带来各种井下复杂情况，而盐的重结晶会给钻井工作带来困难，还会增加泵压、磨损钻具和泵的部件。此外，如在大段裸眼盐层中钻进时，盐的重结晶会使上部盐层缩径，造成起下钻遇阻卡。例如江汉油田的王深二井，表层套管下至366m，裸眼钻至5163m。该井从900m就进入盐层，全井共钻穿纯盐层1925m，当钻深部井段时，起下钻经常在2000~3400m盐层处遇阻卡。上下活动钻具比原悬重增减10~30t，因缩径，下钻时钻头受很大测向力，钻头在最薄处产生裂缝，新钻头下钻至井底没有钻进，起钻后就发现钻头直径缩小8mm。此井段在刚钻穿时，电测井径均

8、大于钻头直径，但钻深部井段时，曾多次对上部盐层进行测井，发现盐层段井径一次小于一次，后来竟小于钻头直径，但泥岩井径变化不大，而在3400~3900m井段的盐层，井径扩大。上述上部盐层由钻开时的扩径，随时间推