东濮凹陷高密度抗高温饱和盐水钻井液

李午辰（中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉430074 中原石油勘探局钻井液技术公司，河南 濮阳457001）

贠功敏，高小芃（中原石油勘探局钻井三公司，河南 濮阳457001）

东濮凹陷高密度抗高温饱和盐水钻井液

李午辰（中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉430074 中原石油勘探局钻井液技术公司，河南 濮阳457001）

贠功敏，高小芃（中原石油勘探局钻井三公司，河南 濮阳457001）

中原油田东濮凹陷柳屯洼陷区块文九井盐层段厚、埋藏深，地层压力系数最高2.0，井底温度高达150℃。针对高温、高盐、高固相条件下钻井液流变性难以控制、高温高压滤失量与流变性难以兼顾的技术难点，进行了室内研究，确定了高密度抗高温饱和盐水钻井液配方以及维护措施，并在濮深18井、文408井成功应用，解决了“三高”条件下顺利钻进难题，形成了一套适合东濮凹陷柳屯洼陷盐层施工的高密度抗高温饱和盐水钻井液配套技术。

东濮凹陷；文九盐；高温；高密度饱和盐水

近几年，随着勘探开发力度的不断加大，中原油田深井、区域深探井的数量在逐年增加，钻井液所面临的安全、快速、油气层保护及环境保护等问题更为突出［1，2］。东濮凹陷柳屯洼陷地质条件复杂，其突出难点就是文九井盐层段厚、埋藏深，主要分布在沙三段（3000～4500m），盐污染和盐层蠕变对钻井施工影响大。另外，地层压力系数高（最高2.0），井底温度高（最高150℃）。高温高密度下的钻井液流变性能控制难度非常大，钻井液施工困难。在调研与分析邻井资料，借鉴元坝1井、红参1井等多口重点探井成功经验的基础上，确定了研究思路，经过室内评价试验，优选出了适应该区块钻井施工的高密度抗高温饱和盐水钻井液体系配方，同时制定了配套的钻井液维护工艺，成功应用于濮深18井、文408井，应用效果良好。

1 钻井液施工技术难点

东濮凹陷柳屯洼陷区块钻井液施工难点除了上部造浆严重、膨润土含量控制难度大、地层渗漏严重外，还具有以下技术难点：

1）沙一段盐底、沙二段、沙三段井壁稳定性差，极易产生掉块。

2）文九井盐层段厚、埋藏深，盐污染与盐层蠕变严重影响钻井施工。

3）井底温度高，预计在140～150℃。

4）地层压力系数高，最高设计当量密度在1.90g/cm3以上。

5）钻井液固相含量高，流变性能控制难度大。

6）目的层油气比高，且伴生有CO2，防油气侵、防HCO－3污染的难度大。

2 钻井液性能要求

1）良好的钻井液稳定性，具有抗盐、抗钙等污染的能力和抗高温能力，且具有良好的悬浮能力。

2）具有多功能的抑制性，抑制结晶盐类的溶解、抑制无机高价阳离子的污染、抑制活性粘土的水化膨胀和低活性粘土矿物的破碎和裂解等作用。

3）适当的流变性，开泵泵压低，洗井效果好，携砂和悬浮能力强。

4）具有良好的润滑性，防止在高压差下卡钻。

5）具有合理的滤失量和优良的造壁性，减少滤失量，稳定井壁。

3 室内研究

针对技术难点和要求，开展了攻关，对该区块使用的钻井液处理剂、体系配方等进行了大量的室内评价试验，优选出了适合该区块钻井施工的钻井液体系配方以及相适应的维护措施。

钻井液配方1：清水＋1%～2%钠膨润土＋0.05%NaCO3＋0.3%～0.8%降粘剂＋0.8%NaOH＋0.3%～0.6%抗盐聚合物＋0.2%～0.6%LV－CMC＋0.5%～1.5%FT－1＋3%～8%SMP－2＋3%～8%SMC＋5%～8%原油＋BaSO4。

钻井液经过井下循环以后，能否依然保持稳定的性能，对深井钻井作业的顺利试验至关重要［3］。因此，按照上述配方配制钻井液，对钻井液的热稳定性、沉降稳定性、润滑性、抗污染等性能进行了评价。

3.1 抗温性能

钻井液配方1在不同温度下的抗温试验结果见表1。从表1可见，钻井液在常温和高温下老化后性能均较稳定，API滤失量、HTHP滤失量等参数变化幅度不大，抗温可达180℃，可以满足高温深井地层钻探的要求。

表1 不同温度下的钻井液性能测试结果

3.2 沉降稳定性

钻井液配方1的沉降稳定性试验结果见表2。从表2可见，钻井液在120℃和180℃高温静置48h后，钻井液密度差均小于0.06g/cm3，沉降稳定性好，钻井液的流变性在可控范围之内，能够满足现场需要。

表2 钻井液高温密度差

3.3 润滑性能评价

钻井液的润滑性试验结果见表3。从表3可见，钻井液配方1和配方2均具有良好的润滑性，在配方1中加入固体防塌润滑剂得到的配方2的润滑效果更佳。

3.4 抗污染性能

钻井液配方2的抗钙、镁污染试验结果见表4。从表4可见，0.1%CaCl2和MgCl2将引起钻井液粘度、切力降低，而钻井液滤失量略有增大，在可控范围之内，表明钻井液体系能够抗一定量的钙盐和镁盐的污染。

表3 钻井液的润滑性能

表4 钙、镁盐对钻井液性能的影响

4 现场应用

4.1 施工井概况

濮深18井、文408井是中原油田分别布置在东濮凹陷柳屯洼陷北翼、东北翼断鼻构造的2口重点预探井，勘探目的是了解柳屯洼陷北翼、东北翼文九井盐下沙三中亚段储层发育情况及物性情况；预探柳屯洼陷北翼、东北翼文九井盐下沙三中亚段含油气情况、油气藏类型及规模。濮深18井设计垂深4800m，最高设计密度1.95g/cm3，于2009年6月30日开钻，2009年10月10日完钻，完钻井深4470m，最高使用密度2.02g/cm3，最大井斜14.77°，最大水平位移151.89m。文408井设计垂深4800m，最高设计密度1.90g/cm3，于2010年1月14日开钻，2010年6月4日完钻，完钻井深4671m，最高使用密度1.90g/cm3，最大水平位移54.81m。

4.2 钻井液配方及维护处理措施

根据东濮凹陷柳屯洼陷的地层特点、室内评价试验，制定了相适应的钻井液配方及钻井液维护措施，同时对井壁稳定技术、穿盐膏层等技术进行了研究，形成了一套高密度抗高温的钻井液配套技术。

配方：清水＋1%～2%钠膨润土＋0.2%～0.4%Na2CO3＋0.5%LV－CMC＋0.5%LF－1＋0.5%SD－17W＋5%SMC＋5%SMP－2＋1%～2%FT－1＋0.8%～1.2%NaOH＋36%NaCl＋5%～8%原油，充分溶解后加重至1.85g/cm3。

维护措施：

1）钻井过程中及时补加饱和盐水胶液，配方为：8～10m3清水＋0.24～0.3tSMP－2＋0.24～0.3t SMC＋3tNaCl＋0～35kg抗盐聚合物，三磺类处理剂和聚合物的加量可根据钻井液具体情况增加或减少，以保持钻井液抗温性能和抑制性能。

2）进入易塌井段前加入防塌材料，加量控制在2%，钻进过程中及时补充，同时控制钻井液中压滤失量、高温高压滤失量、钻井液密度，保持井壁稳定。

3）深井段施工中加入10%原油或者2%～3%润滑剂，钻井过程中根据具体情况及时补充，同时充分利用固控设备，降低钻井液中有害固相含量，维持钻井液良好的润滑性能。

4）合理控制钻井液密度，严密监测盐层情况，防止文九井盐层蠕变。

5）盐层钻井过程中严格控制钻井液中压滤失量小于5ml、高温高压滤失量小于12ml。

6）调整好钻井液流型，控制合适的动切力、塑性粘度、环空返速和流性指数、稠度系数值，确保环空为平板型流动，达到最佳的携屑效果。

7）及时补加烧碱，维持钻井液pH值在9～10之间。

8）为了控制钻井液中低密度固相含量，使用2台离心机（1台高速，1台低速）对固相进行控制。保证所有的循环钻井液都必须流经振动筛。使用振动筛时，要注意观察其实际使用效果，如果钻井液覆盖筛网面积小于50%，就应换用更细的筛布。除砂器应连续使用，除泥器可间歇使用。

9）使用沥青（加量＞2%）、石蜡制品，特别是存在裂隙微裂隙的泥岩、泥页岩地层，以利于有效封堵，改善泥饼质量，使之形成致密的滤饼。

10）盐水钻井液要保持足量的Cl－浓度（饱和盐Cl－＞17×104mg/L），防止“盐溶”现象发生而影响盐层上下井壁的稳定。

4.3 应用效果

在濮深18井、文408井整个钻井施工中钻井液性能指标符合钻井液设计要求，三开使用高密度抗高温饱和盐水钻井液体系，在保证井下安全的前提下钻井液密度和高温高压滤失量均控制在要求范围内，并且井壁稳定，润滑效果好，成功应对了大段文九井盐层，满足了各阶段钻井工艺的要求；高密度抗高温饱和盐水钻井液体系，抗温性好，携砂能力强，润滑性好，钻井液整体性能稳定，成功克服了密度高（濮深18井最高2.02g/cm3）、井温高、严重气侵等技术难题，做到了接单根正常、携砂正常、井下正常；不仅保证了钻井施工的安全、快速、高效、环保，还满足了地质录井的需要。2口井中完电测、完井电测一次成功率均为100%，三开井段平均井径扩大率分别为10%、10.6%。钻井液在该井的初步使用基本达到预期设想。

5 结 论

1）通过优选处理剂和适当控制膨润土含量的基础上，形成了适合中原地区抗高温高密度饱和盐水钻井液配方。

2）濮深18井、文408井的现场应用表明，饱和盐水钻井液抗高温、抗污染能力强，流变性和润滑性好，性能稳定，维护简单，能够满足中原地区深层文九井盐层钻井施工的需求。

［1］王中华.钻井液技术现状及发展方向［J］.断块油气田，2004，11（5）：59～62.

［2］王中华.国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识［J］.中外能源，2011，16（1）：48～60.

［3］汪海阁，刘岩生，杨立平，等.高温高压井中温度和压力对钻井液密度的影响［J］.油田化学，2000，23（1）：42～46.

A High Density and High－temperature Resisting Salt－water Drilling Fluid Used in Dongpu Depression

LI Wu－chen，YUN Gong－min，GAO Xiao－peng（First Author's Address：College of Engineering，China University of Geosciences，Wuhan430074，Hubei，China；Drilling Fluid Company，Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau，SINOPEC，Puyang457001，Henan，China）

In Liutun Depression Block of Dongpu Depression in Zhongyuan Oilfield，salt beds were thick and deeply buried，formation pressure was as high as 2.0，bottom－hole pressure was as high as 150℃.In consideration of the problems of rheologic property hard to controlled under the conditions of high temperature，high salt content and high solid and filtration rate and rheology hard to ensure under HTHP，experimental study was performed to determine the formula of high density and high－temperature resisting salt－water drilling fluid and its maintenance measures.It is used successfully in Well Pusheng 18and Well Wen 408，the problems of“3high indexes”are solved，a matching technique for the high density and high－temperature resisting salt－water drilling fluid is determined in Dongpu Depression.

Dongpu Depression；Wenjiu Salt Bed；high temperature；high－density saturated salt water

TE254

A

1000－9752（2012）05－0095－04

2012－02－20

李午辰（1966－），男，1988西南石油大学毕业，高级工程师，现主要从事钻井液技术研究与现场管理工作。

［编辑］ 苏开科