油田盐膏层钻井技术

　收稿日期：２００４－１２－２６　作者简介：王建华（１９６３－），男（汉族），河北内邱人，中国地质科学院勘探技术研究所，钻探工程专业，从事勘探技术研究工作，河北省廊坊市金光道７７号。

油田盐膏层钻井技术王建华（中国地质科学院勘探技术研究所，河北廊坊０６５０００）

摘　要：分析了巨厚盐膏层在复杂的压力系统及高温高压下发生塑性蠕动、井径缩小，易发生埋钻、卡钻、下套管困难等严重复杂情况；探讨了盐膏层钻井有关承压堵漏、钻盐膏层的钻井液、钻盐膏层随钻扩孔、盐膏层井径稳态蠕变率测定工艺等问题。关键词：盐膏层；钻井技术；钻井液；工艺措施中图分类号：ＴＥ２４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－７４２８（２００５）０４－００４７－０３ＤｒｉｌｌｉｎｇＴｅｃｈ．ｏｆＳａｌｔｙｌａｙｅｒｉｎＯｉｌＦｉｅｌｄ／ＷＡＮＧＪｉａｎｇ－ｈｕａ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ＣＡＧ，ＬａｎｇｆａｎｇＨｅｂｅｉ

０６５０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｐｌａｓｔｉｃｗｒｉｇｇｌｅ，ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｗｅｌｌｄｉａｍｅｔｅｒ，ｂｉｔｂｕｒｙｉｎｇ，ｂｉｔｊａｍｍｉｎｇａｎｄｂｅｉｎｇｄｉｆｆｉｃｕｌｔｆｏｒｃａｓｉｎｇ

ｅｔｃ．ｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｅｘｔｒｅｍｅｌｙｔｈｉｃｋｌａｙｅｒ．Ｌｏａｄｂｅａｒｉｎｇａｎｄｂｌｏｃｋｉｎｇ，ｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄ，ｕｎｄｅｒｒｅａｍｉｎｇｗｈｉｌｅｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｔｏｒａｔｉｏｏｆｓｔａｂｌｅｗｒｉｇｇｌｅｉｎｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎｓａｌｔｙｌａｙｅｒａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｌｔｙｌａｙｅｒ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

盐膏层在我国东西部油田广泛分布，由于盐膏层的塑性蠕变、非均质性、含盐泥岩的垮塌等地质因素，及上下压力系统差异，在钻井施工过程中常常引起卡钻、埋钻、套管挤坏、固井管外水泥挤空等工程事故，施工作业风险极大，甚至因盐膏层影响无法钻达设计井深或中途报废。巨厚盐层是良好的油气盖层，顺利钻穿盐膏层是盐下油气勘探开发技术难点之一。１　盐膏层钻井技术难题１．１　盐膏层塑性蠕动一般盐膏层除含有大量氯化钠外，还含有石膏、软泥岩等，具有塑性蠕动性和流动性，易溶解，钻井时会引起井径扩大或缩小，发生严重井壁垮塌，甚至造成卡钻事故。１．２　复杂的压力系统盐膏层上下地层压力存在差异，为平衡下部井段盐膏层的塑性蠕变，需要调整泥浆密度来平衡盐膏层地层压力。一般使用高密度欠饱和盐水钻井液平衡盐膏层地层压力及溶蚀盐膏层以控制其蠕动速率。当钻井液液柱与地层压差超过临界压差时，易压漏上部地层，给钻井施工带来极大困难。必须对上部低压力地层进行承压堵漏，以提高其承压能力。１．３　盐膏层扩孔技术难题为抑制盐膏层蠕动，一般采用盐膏层段扩孔技术控制其蠕动速率。扩孔工具的选择、参数的优选、措施的制定等都对最终的扩孔安全、扩孔效果产生重要影响。１．４　解决瞬态蠕变和稳态蠕变问题

盐膏层的瞬态蠕变对钻井安全产生重大影响，而稳态蠕变对于套管的顺利下入和注水泥固井构成严重威胁。掌握盐膏层的瞬态蠕变和稳态蠕变的规律及特性是钻进盐膏层的关键技术。

２　盐膏层钻井技术总结我国东西部各油田盐膏层钻井经验和教训，为减少盐膏层塑性蠕动给钻井施工带来的风险和危害，盐膏层钻进采用以下技术程序：识别盐膏层类别、上下地层压力系统、盐膏层的瞬态蠕变和稳态蠕变规律和特性；根据盐膏层的地质特性，采取上部地层承压堵漏、高密度欠饱和盐水钻井液扩孔钻进技术。一般高密度欠饱和盐水泥浆随钻扩孔自盐膏层顶板５０～６０ｍ开始，可有效抑制盐膏层的塑性蠕动，保证安全钻进。若因盐膏层上下地层压力系统存在差异，钻盐膏层使用高密度欠饱和盐水钻井液时处于同一裸眼井段的上部低压力地层，因高当量密度钻井液而诱发井漏及压差卡钻时，现场多采用

７４　２００５年第４期 探矿工程（岩土钻掘工程）承压堵漏提高其承压能力。２．１　钻盐膏层承压堵漏作业由于钻盐膏层时使用高密度欠饱和盐水泥浆，需要对上部低压力地层进行承压堵漏，提高其承压能力。在钻井液密度的选择上，需兼顾上下两个压力系统，选择钻井液密度需控制钻井液液柱与地层压差不超过临界压差，以减少诱发井漏及压差卡钻的事故。承压堵漏的施工步骤如下。（１）钻盐膏层前对上部井段进行工程电测。（２）下入随钻扩孔工具通井，承压堵漏后避免随钻扩孔时破坏井壁。（３）下光钻杆进行承压堵漏作业。为满足下部盐膏层高密度泥浆安全钻进的要求，承压堵漏作业一般采用全裸眼井段堵漏，注浆后采用少量多次的原则憋入堵漏浆，以强化堵漏承压能力，保证全裸眼段达到承压堵漏目的。（４）根据我国东西部各油田盐膏层上下地质特性选择不同桥塞堵漏浆配方。如塔河油田承压堵漏配方为：井浆＋２％ＳＱＤ－９８＋３％ＰＢ－１＋２％云母片＋２畅５％棉籽＋３％粗核桃壳＋３％细核桃壳＋１％锯末＋１％ＱＳ－２＋３％ＣＸＤ。桥塞堵漏浆配方根据岩性分析及钻井过程中的情况，选择堵漏剂中的大、中、小颗粒桥塞，以大、中、小颗粒兼顾，软硬配合为原则。在实际作业中根据封堵效果和不同层位的地质特点加以合理调整，保证地层的承压能力大于盐膏层蠕动的平衡压力当量密度，小于上部地层破漏压力当量密度。２．２　盐膏层钻井液技术为抑制盐膏层的塑性蠕动，钻开盐膏层前对上部低压力系统地层进行承压堵漏成功后，进行井浆高密度欠饱和盐水泥浆体系的转换工作。（１）欠饱和盐水钻井液转型前，对原钻井液的无用固相进行清除，土般土含量控制在３０～３５ｇ／Ｌ。（２）承压堵漏实验成功后，充分循环钻井液，清除无用固相，调整土般土含量，视情况放掉部分老浆。（３）钻具置于套管内，配制一定量的胶液，首先将地面及套管内的原钻井液进行转换，即按井浆∶胶液＝２∶１，边循环边混入均匀后，连续均匀干加２５％ＮａＣｌ、３％ＫＣｌ充分循环。（４）下钻至井底，地面配制胶液，替出裸眼段内钻井液继续进行转换。（５）加盐完毕后，充分循环均匀，将密度提至盐膏层蠕动的平衡压力当量密度，加重时要补充适量润滑剂，使钻井液具有良好的润滑效果，达到钻井液设计要求。（６）钻进过程中，注意Ｃｌ－变化，合理使用ＮａＣｌ

和ＫＣｌ，保持Ｃｌ－含量大于１６００００ｍｇ／Ｌ，ｐＨ值保持在８畅５～１０。（７）由于钻井液密度较大，为防止压差粘附卡钻，加强固控设备的使用，把钻井液中劣质固相含量控制在最低范围，并不定期加入降粘、降失水及液体润滑剂，调整钻井液润滑性。（８）由于井段井眼大，裸眼长，钻井液粘度和切力的控制很重要，为避免粘土过度分散形成恶性循环，使性能失控，应少用强分散剂和稀释剂。２．３　盐膏层随钻扩孔技术

在钻盐膏层过程中，由于盐膏层在高温、高压下发生塑性蠕动易发生卡钻事故，采用随钻扩孔技术有利于盐膏层安全钻进。对盐膏层上部地层承压堵漏、井内浆液被高密度欠饱和盐水泥浆体系转换后，开始盐膏层随钻扩孔钻进。注意使用随钻扩孔工具之前的钻具应带扶正器。（１）按照设计组合下部钻具。下钻时扩眼工具部分通过转盘、防喷器、套管鞋时，控制起下速度，注意小心缓慢通过，防止碰挂扩眼工具部分。在裸眼遇阻划眼时要用尽可能大的排量。（２）根据工程测井曲线提示的缩径井段，控制下放速度，小心缓慢地通过可能缩径的部分。当领眼钻头快到井底时，放慢下放速度，小心探底，再提起钻具，大排量开泵循环，冲洗井底沉砂。（３）随钻扩孔工具的井底磨合。启动转盘４０～６０ｒ／ｍｉｎ，尽可能用大的排量，缓慢接触井底，钻压２０～３０ｋＮ。当进尺至扶正器进入新井眼时，适当增加钻压。直到扩眼部分进入新地层，钻速变慢，可适当增加钻压，密切注意转盘扭矩的变化情况，出现异常时应及时上提钻具，调整参数。（４）接单根动作要快，尽可能缩短钻具静止时间。接完单根，开泵到最大排量，启动转盘４０～６０ｒ／ｍｉｎ，缓慢下放到底，逐渐加到正常参数，并随时注

意情况变化，不断优化参数。（５）优化扩孔钻进参数：进入新地层后，进行试钻，增加钻压和转速，摸索出适合当前地层的优化参数，保持较高钻速，试钻过程中密切注意转盘扭矩变化，出现异常应及时上提钻具，调整参数。送钻均匀，操作平稳，防止憋钻及因憋钻引起的猛打倒车。２．４　盐膏层井径稳态蠕动控制

盐膏层钻井中随钻扩孔可有效地解决地层盐膏

８４探矿工程（岩土钻掘工程） ２００５年第４期　层蠕变，正确测定稳态蠕变速度、控制稳态蠕变时间是保证钻井安全的前题。盐膏层稳态蠕动速度测定方法有测井法和起下钻验证法两种。２．４．１　测井法根据两次验证盐膏层井径稳态蠕动的工程测井资料，计算出地层稳态蠕变速度：Ｇｄ＝（Ｄ１－Ｄ２）／Ｔ式中：Ｇｄ———地层稳态蠕变速度，ｍｍ／ｈ；Ｄ１———第一次测量井径，ｍｍ；Ｄ２———第二次测量井径，ｍｍ；Ｔ———两次测井时间差，ｈ。２．４．２　起下钻验证法在盐膏层钻进１ｍ左右，泥浆循环１次，短起钻至套管内。数小时后下钻至盐层顶缓慢下探，如无遇阻、遇卡显示，则停待时间为安全时间。否则应重新钻井１ｍ盐层，循环泥浆，短起钻停待，直至测出安全时间。在盐膏层钻进，首先确定安全时间，钻头在盐膏层中及以下钻进不得超过安全时间。２．５　盐膏层防卡技术（１）钻盐膏层时，钻进０畅５ｍ上提２ｍ再划眼到底。如划眼无阻卡、无憋劲显示，则可逐渐增加钻进段长和划眼行程，但每钻进４～５ｍ至少上提划眼一次，每钻完一单根，方钻杆提出转盘面，然后下放划眼到底；钻进４ｈ（或更短），短起钻过盐层顶部，全部划眼到底，若无阻卡显示，可适当延长短起钻间隔，但坚持钻具在盐层段作业时间不超过１２～１５ｈ。（２）应及时调整钻井参数，控制机械钻速，盐膏岩钻进每米钻时不低于１０～１５ｍｉｎ。注意钻速变化，若机械钻速变慢，立即上提钻具划眼。（３）密切监视各种参数的变化情况，如发现任何异常，立即上提钻具划眼。钻盐膏岩层及其顶底板上下井段要保持钻具一直处于活动状态，防止钻具静止而卡钻。钻进中出现复杂情况时不宜接单根，不应停转盘、停泵，应维持转动，循环；待情况好转后，再上提划眼，并判断分析发生的原因。（４）所有盐膏岩井段都要进行短程起钻至盐膏岩顶部，以验证钻头的通过性。钻穿盐层和软泥岩层，应短起钻至套管内，静止一段时间，再通井观察其蠕变情况，检查确认钻井液抑制盐膏岩蠕动性能是否合适。（５）用随钻扩孔技术以增大盐膏层井段井径。

３　结语（１）盐膏层存在严重的瞬态蠕变和稳态蠕变，钻井施工中必须针对这两种蠕变采取相应的措施。采用欠饱和盐水钻井液体系可保证钻盐膏层钻井液性能的稳定性，利用欠饱和盐水钻井液的溶蚀作用解决盐膏层的瞬态蠕变问题。（２）使用随钻扩孔工具之前的钻进中应使用带扶正器的钻具组合，避免下钻遇阻而被迫长井段划眼。（３）采用间歇式顶替桥堵工艺，可有效地解决多套压力系统下的漏失问题，对提高地层承压能力较为理想。