哈萨克斯坦KAM油田钻井液维护与处理技术

2013-03-31张庆辉中石油长城钻探工程有限公司北京100101

长江大学学报(自科版) 2013年20期

张庆辉（中石油长城钻探工程有限公司，北京100101）

KAM油田位于哈萨克斯坦南部克孜洛尔达州。所钻井的地层0～350m有大段膏泥层、砾石层，350～1350m有大段泥岩层、砾石层、夹杂砂层和渗漏地层，探井在三开时1350～2600m有灰岩、泥岩层，地层压力系数1.11～1.17。其钻探目的层为白垩系的M2层，主要目的是扩大其油田的产能，完成油田的产能建设，同时还要勘探其油田边缘的储油情况。井深结构一般为：①导管：∅533.4mm井眼×10m；∅473.1mm套管×10m；②一开：∅444.5mm 井眼×25m；∅339.7mm 套管×24.5m；③二开：∅311.2mm井眼×370m；∅244.5mm套管×368m；④三开：∅215.6mm井眼×1330m；∅139.7mm套管×1328m。

1 钻井液技术难点

①由于膏泥岩段较长，如果加足钻压、钻速较快，就会形成大块的膏泥岩返到井口，造成堵塞井口和高架槽子，被迫停钻，大大降低了钻井时效。②钻穿完膏泥岩后，在井深300m左右又有一段非常易垮塌的砾石层，在此地层常常造成中完电测遇阻。③下部地层主要以灰岩为主，并且多数情况是斜井段，很容易发生粘附卡钻和键槽卡钻。④对砂岩的承压能力和油气层保护有较高要求。

2 钻井液体系的选择及配方

根据地层特点，选用强抑制性的两性离子聚合物钻井液体系配合屏蔽暂堵技术。利用体系的强抑制性控制大段泥岩的水化膨胀、分散造浆，利用屏蔽暂堵剂提高砂岩地层的承压能力和保护油气层。钻井液配方如下：①导管钻井液一般密度控制在1.04～1.10g／cm3，黏度为50～70s，具体配方为：4%～5%膨润土＋0.4%Na2CO3＋0.4%FA－367两性离子包被剂＋0.4%XY－27两性离子降粘剂；②一开钻井液一般密度控制在1.04～1.12g／cm3，黏度为50～70s，具体配方为：4%～5%膨润土＋0.4%Na2CO3＋0.4%FA－367两性离子包被剂＋0.4%XY－27两性离子降粘剂；③二开钻井液一般密度控制在1.10～1.12g／cm3，黏度为45～60s，具体配方为：4%～5%膨润土＋0.4%Na2CO3＋0.4%～0.5%FA－367两性离子包被剂＋0.5%～0.6%XY－27两性离子降粘剂；④三开钻井液一般密度控制在1.10～1.12g／cm3，黏度为45～60s，具体配方为：4%～5%膨润土＋ 0.4%NaM2CO3＋0.4%～0.5%FA－367两性离子包被剂＋0.6%～0.8%XY－27两性离子降粘剂＋2%～3%ZD－1超细碳酸钙＋2%EP－1油溶性暂堵剂。

3 钻井液的现场实践

3.1 一开（444.5mm井眼）0～25m

1）开钻前的准备井队搬家时尽量备足钻井液材料。循环系统安装、调试好后，用50m3清水加150kg纯碱和3t膨润土配制原浆50m3，循环均匀，充分水化，通过水力剪切，机械搅拌12h。同时用30m3清水，200kg的FA367和200kg的XY－27配置维护胶液待用。

2）维护与处理将FA－367两性离子包被剂与XY－27两性离子降粘剂复配成的30m3胶液与50m3膨润土浆均匀混合。进行钻大小鼠洞，导管井钻进及一开钻进。起钻前加入膨润土0.5t配制稠钻井液，封闭裸眼，确保下套管、固井施工顺利。

维护处理的重点是控制地层造浆和维持合适的流变参数。因井眼较大，如粘切过低，影响井内钻屑的携带，钻屑堆积，易造成沉砂卡钻；而粘切过高，钻井液液流对井壁清洗能力差，易出现钻头泥包。因此一开钻进，关键是维持钻井液合适的黏度和切力，当钻井液黏度、切力高时，用FA－367两性离子包被剂与XY－27两性离子降粘剂按1∶1的比例配成1.0%浓度配胶液处理。

3.2 二开（311.2mm井眼）－350m

1）二开前的预处理由于该井段地层有膏泥岩层，因此控制泥岩地层造浆是重点，所以二开前，应视一开期间泥岩的造浆程度对一开钻井液进行适量的稀释处理，同时将75kg的FA－367两性离子包被剂、75kg的XY－27两性离子降粘剂复配成胶液10m3，与井内钻井液循环混合均匀，适当提高钻井液中处理剂的含量。

2）二开的维护与处理二开走小循环，使用所有的固控设备清除钻井液中有害固相，及时补充大、中、小分子处理剂，钻完此井段的膏泥层后应大排量（约50L／s）清洗井壁一次，彻底清除井壁及井底沉砂和假泥饼，达到井眼畅通无卡挂，然后将钻井液密度加重到1.14g／cm3，同时加入FT－367两性离子包被剂、XY－27两性离子降粘剂配制稠钻井液封闭裸眼，确保了电测、下套管、固井顺利测完。二开钻井液维护处理的重点是控制地层造浆和控制钻井液的流变性，保持钻井液的低黏度，避免钻头泥包和大块的膏泥岩返到井口以及易垮塌的砾石层影响电测、下套管、固井等中完作业。

3.3 三开（200.1mm井眼）－1350m

1）三开前的预处理在钻水泥塞时，放掉被水泥污染的钻井液，同时加入200kg的Na2CO3对钻井液的污染进行处理。对二开时所用钻井液进行适量的稀释，将75kg的FA－367两性离子包被剂、100kg的XY－27两性离子降粘剂复配成胶液10m3，与井内钻井液循环混合均匀进一步提高钻井液中处理剂的含量。

2）三开的维护与处理因为该井段有砾石层、强分散水敏性泥岩层和砂岩层。因此要重视地层垮塌、造浆以及钻井液渗漏的防范，保持好各处理剂的浓度、使钻井液具有较好的抑制性和流变性，控制大段泥岩的水化膨胀和分散造浆。

钻进时不断地用胶液进行维护。每天加入胶液10m3左右，同时可补充2～4m3清水。如遇渗漏地层，及时补充胶液或者加入1～2t土粉补充钻井液量，同时可加入1～2tZD－1超细碳酸钙以减缓漏失。值得注意的是在井深约850～1230m左右有大段泥岩层，造浆性很强，为抑制地层造浆，必须坚持使用好四级固控设备，并根据情况及时调整胶液配方比例，并且转出部分钻井液，然后做稀释处理，使钻井液保持合适的粘切。若起下钻或短起下钻时有掉块，则提高钻井液密度至1.17～1.18g／cm3左右，保持井壁稳定以保证电测、下套管和固井顺利。

对于探井的钻井液维护处理，在井深1350m以前与上诉方法相同，在井深1350m以后，地层主要以灰岩为主，并且极有可能是斜井段，很容易发生粘附卡钻和键槽卡钻，所以这一阶段的维护处理很关键。首先，考虑钻井液的密度，使钻井液密度在保证井壁稳定情况下尽量走设计下限，以防止粘附卡钻。其次，与密度参数同等重要的另一个钻井液参数滤失量也应认真对待。在井下条件允许的前提下，适当加入FT－367两性离子包被剂，能够改善泥饼质量使其致密、坚韧，从而有效控制滤失量，尤其是高温高压滤失量，这样不仅有助于井壁稳定，还能有效降低钻井液对地层（储层）的污染。

三开钻井液维护处理的重点不仅是控制地层造浆和控制钻井液的流变性，保持钻井液的低黏度，避免钻头泥包。而且还有在进入油层前加入浓度2%～3%的屏蔽暂堵剂，改造钻井液为保护油气层的完井液，将防漏与油气层保护相结合。

3.4 电测前钻井液的维护处理

电测作业是整个钻井作业的一个重要环节，通过该环节可以获得KAM油田各项地质资料，可为今后在该区域施工提供一系列科学实钻参数，为了保证电测仪器能够顺利下到井底，在钻井液方面要做到如下几点：①采用合适的钻井参数，尤其是钻井液密度，以平衡地层压力，满足井壁力学稳定要求，控制好粘切以及滤失量。②在钻完设计井深后必须进行短起下。③适量加大循环排量，提高钻井液携砂能力，彻底清洗井眼。④在循环过程中，钻具间断转动，且大幅度活动。

3.5 钻井液维护与处理过程中的油气层保护

KAM油田对油层保护要求很高。根据储层特点及可能被损害的因素制定油气层保护措施非常必要。

1）优选钻井液完井液类型两性离子聚合物钻井液体系，能够适应KAM油田地层。采用该体系能够保证井下安全、控制泥岩段造浆、稳定井壁效果明显，由于其良好的抑制能力和较好的造壁性，使钻井液滤失量小，有效的防止对储气层的污染从而达到了油气层保护的目的。

2）采用屏蔽暂堵技术屏蔽暂堵保护油层技术是对井浆进行改造、添加与油层孔喉直径相匹配的暂堵剂，调整井浆中固相颗粒的分布，将钻井液转化成保护油层完井液，达到保护油气层的目的［1］。在KAM油田适当使用ZD－1超细碳酸钙，在井壁附近形成良好的屏蔽带，同时配合使用FT－367两性离子包被剂改善滤饼质量，从而有效阻止钻井液滤液及有害固相的侵入，保护了储层。

3）采用近平衡压力钻井技术正压差会迫使有害固相进入地层造成油气层污染，但是负压也同样会造成对储层的损害，过大的负压会引起油气层出砂，裂缝闭合，井壁不稳定，反而对油气层会有损害。通过实钻资料、dc指数（地层的可钻性指数）检测地层压力、测井资料预测地层压力及中途测试等手段，预测地层压力系数从而确定适当的钻井液密度［2］，采用近平衡钻井技术施工，能够有效避免储层损害。为此，严格控制钻井液密度，全井施工钻井液密度控制在1.11～1.17g／cm2，较好地满足了井下要求，达到了保护储层的目的。

3.6 固控设备的使用

为了保持钻井液性能，积极做好固控工作尤为重要。在一开之前就要把震动筛、除砂器、离心机、离心机安装就位，并根据施工进度合理使用固控设备，及时去除钻井液中的有害固相。这样不仅使钻井液的密度、黏度以及含砂量都得到了有效控制，同时也降低了钻头、钻具和机械设备的磨损。

①在不影响钻井液性能的情况下，少量、间断往振动筛上喷水，可以有效减少筛布包复现象和阻塞效应，提高振动筛的钻井液处理量。②振动筛的筛布使用在一开、二开时使用20～40目筛布，三开使用40～60目的筛布，振动筛的使用率必须达到100%。③使除砂、除泥器的底流尽可能呈伞形喷雾状，杜绝绳流现象（“绳状”排出可以通过调节底流口的大小来克服，但当固相颗粒输入严重超载时，只能通过改进振动筛的使用或增加旋流器数目等措施来加以防止［3］）。使用率尽量达到100%。④离心机的使用率应达到40%～50%左右，但是在三开井段进入油层前的泥岩层时要不间断地使用，以尽可能的清除劣质固相。