秋參1井高密度抗高溫鹽水鉆井液技術(shù)解讀

1、秋參1井高密度抗高溫鹽水鉆井液技術(shù)（1）、基本情況位于塔里木盆地庫車坳陷秋里塔克構(gòu)造帶西段卻勒3號(hào)背斜構(gòu)造高點(diǎn)。設(shè)計(jì)井深：6850米；目的層：下第三系、白堊系;完鉆層位：侏羅系；實(shí)際完鉆井深：6920米；井底溫度：163°C。該井受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)斷層影響，鉆遇兩套第三系地層，每套下第三系地層中分別存在219米和230米厚的鹽膏層，下盤鹽膏層埋藏深，井下溫度高、閉合速度快，鉆井難度非常大;本井憑借合理的井身結(jié)構(gòu)及優(yōu)良的鉆井液體系和性能，安全順利地鉆穿了兩套鹽膏層，并使套管順利下至設(shè)計(jì)井深，完成固井作業(yè)。具體實(shí)鉆地質(zhì)分層如下：表62地層地層代號(hào)層位劃分備注界系組底界（米）厚度（米）斷層鹽膏層新

2、生界第四系Q斷層上盤膏泥巖頂：2498米鹽頂：2643米鹽底：2862米上第三系庫車組N2K588588康村組N1-2K1346758吉迪克組N1J2030684下第三系蘇維依組E2-3S2633.5603.5庫姆格列木E1Km2995.5362上第三系庫車組N2K3739.5744斷層下盤膏泥巖頂：6257米鹽頂：6497米鹽底：6727米康村組N1-2K4458.5719吉迪克組N1J57181259.5下第三系蘇維依組E2-3S67671049庫姆格列木E1Km685386中生界白堊系K692067未穿2）、井身結(jié)構(gòu)1）、地層壓力預(yù)測(cè)該井地層壓力預(yù)測(cè)的依據(jù)是地震資料和大宛1井、羊塔1井、

3、羊塔5井等鄰井的測(cè)試資料；羊塔1井在白堊系巴什基奇克組中上部完井試油求得地層壓力系數(shù)為1.111.13；羊塔5井為1.12；大北1井在目的層白堊系中途測(cè)試，求得地層壓力系數(shù)為1.551.56；具體預(yù)測(cè)的壓力剖面見圖。«MW.2）、圖根據(jù)壓力預(yù)測(cè)剖面和鹽膏層井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，本井的井身結(jié)構(gòu)為：20套管下至101.15米，封固地表松散砂層；133/8套管下至2023米，分隔第一套第三系鹽層上部的低壓層，提高地層承壓能力，為第一套下第三系鹽膏層使用高密度鉆井液做準(zhǔn)備；95/8+97/8套管下至3469.09米，封隔第一套鹽層；75/8無接箍套管（對(duì)81/2井眼擴(kuò)眼）下至6300米，封第二套

4、上第三系砂巖發(fā)育段，提高地層承壓能力，為第二套下第三系鹽膏層使用高密度鉆井液安全鉆進(jìn)做準(zhǔn)備；51/2套管下至6579米，封固第二套鹽膏層，原則是鉆穿鹽層10米下套管，不能鉆開下第三系底砂巖；下部采用45/8鉆頭鉆進(jìn)至6920米，裸眼完井。3）、套管強(qiáng)度校核表表63套管井段（米）規(guī)范鋼級(jí)與重量安全系數(shù)備注程序長(zhǎng)度（米）壁厚段重（噸）累重（噸）抗拉抗擠抗內(nèi)壓技術(shù)套管0-1503.2995/8"*1503.29SM110TT*11.99105.23289.113.141.891.24API梯扣-3469.0997/8"*1965.8KO110T*15.875183.88183.8

5、85.661.641.45API梯扣3316.54-6271.775/8"*2955.16P110*10.92145.42145.423.662.872極線6100-673051/2"*628NCKC140B*9.1718.6918.698.991.041.23API梯扣校核說明：利用套管三軸應(yīng)力設(shè)計(jì)專用軟件計(jì)算75/8"套管：設(shè)計(jì)原始參數(shù)為：地層壓力梯度：0.0142MPa/m；上覆壓力梯度：0.023MPa/m；破裂壓力梯度：0.022MPa/m；管外泥漿密度：0.0142g/cm3；管內(nèi)最大泥漿密度：2.4/cm3；管內(nèi)最小泥漿密度：1.7g/cm3；掏空系

6、數(shù)：0.3；p=0.4；地層不穩(wěn)定；有氣層。51/2"套管：設(shè)計(jì)原始參數(shù)為：地層壓力梯度：0.024MPa/m；上覆壓力梯度：0.024MPa/m；破裂壓力梯度：0.024MPa/m；管外泥漿密度：2.4g/cm3；管內(nèi)最大泥漿密度1.7/cm3；管內(nèi)最小泥漿密度：1.3g/cm3；掏空系數(shù)：0.3；p=0.5；地層不穩(wěn)定；有氣層。（3）、鉆井液技術(shù)1）、鉆井液面臨的難題第一套鹽膏層（2498-2862米）有膏泥巖、泥膏巖、石膏、純鹽層，又有大段的軟泥巖。軟泥巖強(qiáng)度低、塑性大、孔隙壓力高、粘土含量高、鉆井過程中表現(xiàn)出很強(qiáng)的流變性，要求鉆井液有很強(qiáng)的抑制地層蠕變能力；第二套鹽膏層埋藏深

7、（6257-6727米）、井下溫度高，鹽膏層閉合速度快，要求高密度鹽水鉆井液在高溫井況下各項(xiàng)性能指標(biāo)都必須滿足鹽膏層安全鉆井需要。2）、鉆井液密度的確定根據(jù)本井地層壓力預(yù)測(cè)及羊塔克地區(qū)鹽膏層蠕變規(guī)律研究成果和大宛1井、羊塔1井、羊塔5井、大北1井等井的實(shí)鉆情況，確定第一套鹽膏層安全鉆井液密度為1.60-2.0g/cm3,第二套鹽膏層安全鉆井液密度為2.0-2.4g/cm3,在進(jìn)入主要目的層白堊系后，應(yīng)依據(jù)鉆井情況，及時(shí)調(diào)整鉆井液密度和性能。3）、鉆井液體系的確定通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定了的鹽膏層鉆井液體系,現(xiàn)場(chǎng)兩套鹽膏層鉆進(jìn)時(shí)的鉆井液配方及性能見下表。表64井段，m2643-3493層位及巖性E膏泥巖

8、、泥膏巖、石膏、純鹽層、軟泥巖鉆井液體系聚合醇聚磺Kcl飽和鹽水鉆井液鉆井液配方3%搬土+2%燒堿+8-11%磺化降失水劑+3%YL-100+2-3%FT-l+3%聚合醇+3-5%潤(rùn)滑劑+5%KCl+Nacl至飽和+重粉和鐵礦粉至所需密度鉆井液性能p，g/cm31.6-2.0FV，s50-60PV，mPas45-55YP，Pa5-10Tg，Pa3-13APIFL,ml/mm1.5-2.5/0.5HTHPFL，ml/mm5-7/3MBT,g/l21-35Kf0.06pH9.5-10固含，g/l28-42油冰3-4/55-68Cl-濃度，mg/l16萬-18萬Ca2+濃度，mg/l200表65井段

9、，m6497-6760層位及巖性E膏泥巖、泥膏巖、石膏、純鹽層夾少量褐色軟泥巖鉆井液體系聚合醇硅酸鹽聚磺Kcl近飽和鹽水鉆井液鉆井液配方1.5-2.5%搬土+1.5-2%燒堿+4-6%聚合物降失水劑+6-9磺化降失水劑+1-3%FT-1+1-3%YL-120+3%聚合醇+3%硅酸鉀+2-3%潤(rùn)滑劑+5-7%KCl+Nacl至飽和+鐵礦粉至所需密度鉆井液性能p，g/cm32.30-2.32FV，s85-98PV，mPas82-100YP，Pa15-20Tg，Pa2-5/5-15APIFL，ml/mm1.5-3/0.5HTHPFL,ml/mm7-10/2-4MBT,g/l18-20Kf0.1pH8

10、-10固含，g/l45-47油冰2/51-53含砂量，%0.1%Cl-濃度，mg/l173,000-179,800Ca2+濃度，mg/l3204）、鉆井液維護(hù)要點(diǎn)使用鐵礦粉（密度5.0g/cm3）加重，根據(jù)實(shí)際鉆進(jìn)及起下鉆情況隨時(shí)調(diào)整鉆井液密度，由2.05g/cm3/2.25g/cm3/2.26g/cm3/2.28g/cm3/2.30g/cm3，保證了本井工程的需要，并且在加膠液維護(hù)泥漿時(shí)，及時(shí)補(bǔ)充加重材料以維護(hù)所需的密度。鉆井液流變性控制：高密度飽和鹽水由于固相含量高，加上軟泥巖、泥巖分散很容易造成高粘低切，使鉆井液流變性難以控制，主要的維護(hù)措施是：嚴(yán)格控制MBT值在20g/l左右，膨潤(rùn)土必

11、須經(jīng)預(yù)水化之后再加入到鉆井液中；嚴(yán)格要求鉆井液的pH范圍在9-10；加強(qiáng)鉆井液對(duì)軟泥巖、泥巖的抑制。保持井漿中KC17-8%、K2SiO31-2%、聚合醇2-3%；必須保證固控設(shè)備處于良好的狀態(tài)，井內(nèi)返出的鉆井液必須嚴(yán)格經(jīng)過四級(jí)固控設(shè)備，使用3臺(tái)直線高頻振動(dòng)篩，振動(dòng)篩布要求使用80-100目，在鉆進(jìn)過程中固控設(shè)備若有問題，要及時(shí)維修或更換，從而有效控制鉆井液中劣質(zhì)固相含量。確保鉆井液的封堵能力，提高泥漿的防塌能力：重點(diǎn)控制HTHP濾失量，以磺化聚合物為主的抗鹽、抗高溫降濾失劑，使鉆井液有較強(qiáng)的抗高溫能力和穩(wěn)定的性能，有較好的泥餅質(zhì)量及較小的失水量；配合使用聚合醇、YL-120、FT-1、硅酸鉀

12、等，在井壁上形成物理化學(xué)強(qiáng)封堵層，比較好地防止井塌的發(fā)生。經(jīng)常補(bǔ)充燒堿維持pH值在9-10,避免處理劑效能的降低及鉆井液性能的破壞；加入足量的純堿、硅酸鉀以對(duì)付地層中石膏對(duì)泥漿的鈣污染，堿、硅酸鉀配成膠液補(bǔ)充；保持鉆井液的潤(rùn)滑性以降低摩阻和防止卡鉆：由于本井第二套鹽膏層埋藏深，裸眼長(zhǎng)，上部井斜大，從而先天摩阻較大，為了減小摩阻，防止井下復(fù)雜情況的發(fā)生，要在井漿中一直保持2-3%的潤(rùn)滑劑，以及0.5%左右的SP-80；本井井底溫度較高而地面溫度較低，從而鹽結(jié)晶比較嚴(yán)重造成扭矩大、摩阻大，為了及盡量減小鹽結(jié)晶程度采取了以下方式：增加鹽結(jié)晶抑制劑的加量，達(dá)0.5%左右；定期地補(bǔ)充一定量的細(xì)鹽，使其在

13、地面條件下保持3-5kg/m3過量鹽；膠液加量較大，膠液的氯根含量低，從而使泥漿的氯根濃度穩(wěn)定。努力解決好流變性與失水之間的矛盾：多做小型實(shí)驗(yàn)，精心確定處理維護(hù)方案，調(diào)整膠液配方，在將粘切控制下來以后，采取高濃度膠液來降低失水，而對(duì)粘切又沒有太大影響。5）、小結(jié)經(jīng)以上措施維護(hù)后，泥漿的流變性、潤(rùn)滑性和熱穩(wěn)定性都較理想，配合四級(jí)固控設(shè)備，以等濃度的膠液細(xì)水長(zhǎng)流的維護(hù)處理，井下基本正常，無垮塌和嚴(yán)重阻卡現(xiàn)象，每次起下鉆均能一次到底，阻卡最大噸位20-30噸，均屬于正常現(xiàn)象。在各方的配合下，歷經(jīng)94天安全鉆穿2643-2862米的第一套鹽膏層，至3493.09米中完，電測(cè)一次成功，平均井徑13.35

14、；歷經(jīng)40天安全鉆穿6257-6727米的第二套鹽膏層，鉆至6760米中完，電測(cè)一次成功，平均井徑61/2，下套管、固井基本順利。（4）、鹽膏層鉆井技術(shù)措施1）、鉆遇鹽膏層之前，必須認(rèn)真檢查鉆具，對(duì)鉆鋌要進(jìn)行探傷，隨鉆震擊器必須工作正常，用螺旋鉆鋌，不加扶正器。2）、鉆進(jìn)中送鉆均勻，勤送少送，密切注意轉(zhuǎn)盤扭矩、泵壓和返出巖屑變化，盡可能的避免蹩停，發(fā)現(xiàn)扭矩增大，應(yīng)立即上提劃眼。3）、每鉆進(jìn)0.30.5m上提劃眼1次，上提23m，每累計(jì)鉆進(jìn)2m,上提劃眼1次，上提距井底68m。24小時(shí)之內(nèi)短起下一次拉井壁。4）、.接單根前劃眼一次，方鉆桿提出后，停泵通一次井眼，不遇阻卡，方可接單根，否則重新劃眼

15、。5）、鹽膏層鉆進(jìn)，應(yīng)保證盡可能大的泥漿排量和較高的返速，有利于清洗井底，沖刷井壁上吸附的厚虛假泥餅。6）、在鹽膏層段起下鉆，應(yīng)控制速度，提鉆遇阻不能超過10噸，活動(dòng)鉆具以下放為主，在能下放的前提下，倒劃眼提出；下鉆遇阻，活動(dòng)鉆具以上提為主，劃眼解除。7）、在裸眼段內(nèi)要連續(xù)活動(dòng)鉆具，以上下活動(dòng)鉆具為主，活動(dòng)距離應(yīng)大于3米以上，因設(shè)備檢查等情況，鉆具必須提入套管內(nèi)。8）、切實(shí)加強(qiáng)地層對(duì)比，卡準(zhǔn)地質(zhì)層位，防止井漏；鉆臺(tái)留1名鉆工值班，每15分鐘記錄一次鉆進(jìn)參數(shù)，特別是鉆壓與懸重；加強(qiáng)坐崗，5分鐘監(jiān)測(cè)一次液面，專人觀察泥漿出口，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)匯報(bào)。9）、嚴(yán)格執(zhí)行泥漿工程師指令，維護(hù)好泥漿性能，保證入口

16、密度。10）、加強(qiáng)設(shè)備管理，以設(shè)備保井下。11）整個(gè)五開作業(yè)中，鉆井監(jiān)督、平臺(tái)經(jīng)理、鉆井工程師必須24小時(shí)值班，以保證井下安全，避免卡鉆事故。（5）、固井技術(shù)1）、水泥漿配方及性能吸取以前鹽膏層使用固井水泥漿成功的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本井鹽膏層地層和鉆井液密的特點(diǎn)，本井水泥漿的配方及性能如下： 第一套鹽膏層的固井水泥漿（封固95/8+97/8套管）配方：D801x0.3%+D80Ax2%+D158x2.3%+D047x0.2%+NaClx2%+阿克蘇H級(jí)水泥70°C、28MPa條件下性能：a、水泥漿密度1.95g/cm3b、稠化時(shí)間：在292minc、流動(dòng)度25cm，初始稠度W30BCd、AP

17、I失水量82ml/30minX7MPaXBHCTe、24小時(shí)強(qiáng)度（抗壓）±14MPa（24小時(shí)X21.7MPaXBHSTf、析水0.1 第二套鹽膏層的固井水泥漿（封固51/2套管）配方：D028x0.2%+D80Ax2%+D168x3.5%+D047x0.2%+D149x0.03%+NaClx5%+阿克蘇H級(jí)水泥：鐵礦粉（100：100）103°C、55-60MPa條件下性能：a、水泥漿密度2.30g/cm3b、稠化時(shí)間：在350min/40BC、352min/100BCc、流動(dòng)度20cm，初始稠度W30BCd、API失水量57ml/30minX7MPaXBHCTe、24小

18、時(shí)強(qiáng)度（抗壓）±14MPa（24小時(shí)X21.7MPaXBHSTf、析水0.1g、W/L：0.322）、鹽膏層固井工藝技術(shù) 為了把套管順利下入到設(shè)計(jì)的井深并固好井，結(jié)合塔里木的鉆井工藝技術(shù)，采取“五個(gè)提前、四個(gè)快、一個(gè)平衡”的工藝措施。 在鹽膏層段使用高抗擠毀厚壁套管，封固第一套鹽膏層的套管結(jié)構(gòu)為：97/8（K0110T*15.88）套管（1503.29-3469.09）米+95/8套管（SM110TT*11.99）（0-1509.29）米；第二套鹽膏層采用高抗外擠的HC140B*9.17mm的51/2套管封固。 提首做好固井各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，各項(xiàng)固井準(zhǔn)備工作（包括套管、水泥、固井工具附件、固井用水及其現(xiàn)場(chǎng)復(fù)查試驗(yàn)）必須在鉆開鹽巖層前完成，確保鹽巖層鉆完后可立即轉(zhuǎn)入固井工序。 為保證套管的順利下入，有必要在鉆完鹽巖層后短起鉆至上層套管鞋內(nèi)觀察一個(gè)起鉆下套管時(shí)間，再下鉆到底檢查有無阻卡存在。若有阻卡存在，不可盲目下入套管，應(yīng)采取措施消除并再次