玉北1—8井钻井液技术

王立建

【摘要】本文介绍了玉北1-8井钻井液技术施工中的难点和重点，通过优化钻井液体系和配方，有效解决了该地区钻井施工中上部地层起下钻阻卡、三开井段玄武岩、泥页岩的掉块垮塌问题，创造了玉北地区四开井最快钻井纪录，为以后在该地区快速优质钻井提供了丰富的经验。

【关键词】钻井液 钻井体系 配方

1 钻井液技术难点及重点

（1）一开井段钻遇第四系西域组和新近系阿图什组地层，岩性以细砂岩、粉砂岩为主，夹少量泥岩，地层疏松，大井眼携岩问题和井壁稳定问题是上部地层钻进的关键。

（2）二开裸眼段长，钻遇多个不同地层压力系数地层，为平衡古近系膏盐层井段，钻井液密度高达1.75g/cm3，同一井段所需平衡地层的钻井液密度差别大，上部砂岩层段疏松且渗透性强，上下压差大，易造成压差卡钻。要切实做好上部地层封堵工作，提高钻井液的润滑性。

（3）三开二叠系沙井子组砂泥岩互层，泥岩易剥落掉块，砂岩渗透性好，在后期钻进过程中易出现粘卡现象，二叠系开派兹雷克组玄武岩易出现剥落掉块、库普库兹曼组地层含有一套硬脆性灰白色泥岩，该岩性水敏性极强，易吸水分散造成地层突然垮塌，引起卡钻等恶性事故。石炭系卡拉沙依组地应力高、地层破碎、岩性硬脆、胶结性差，井壁稳定能力差，易产生剥落掉块，造成垮塌卡钻。如何解决三开井段的垮塌是三开井段的重点和难点。2 分井段钻井液技术

（1）一开（0-1000米）使用膨润土聚合物钻井液体系，钻井液基本配方：6～7%膨润土+0.1～0.2%纯碱+0.1～0.2%烧碱+0.2～0.5%P++ +0.2～0.5%高粘羧甲基纤维素钠+0.3-0.5%中分子降失水剂+0.2～0.4%聚丙烯酸钾+0.3～0.5%水解聚丙烯腈铵盐。

由于上部地层疏松，为保护圆井基础，开钻前200米维持较高的钻井液粘切和膨润土含量，粘度控制在70-80秒，提高护壁能力，减少冲刷力。200米后可适当降低钻井液粘切，提高泵排量，增强钻井液的携岩和冲刷能力，600米左右地层有泥岩出现，提前加入大分子包被剂提高抑制包被能力，防止泥岩分散。开始钻进后，逐渐补入溶解好的胶液。日常维护中所有聚合物类处理剂必须配成胶液，充分水化后，按循环周均匀补入井浆，防止钻井液性能大幅度波动。由于砂岩地层钻井液消耗量大，钻井液中加入1%超细碳酸钙，提高封堵能力，钻进过程中根据钻井液切力和膨润土含量变化，适当补充预水化膨润土浆。

一开钻井液粘切采取两头高，中间低的措施，即开钻前200米和中完前控制较高的粘切，有利于保护上部地层不发生垮塌和中完顺利下套管。中间井段采取适当低的粘切，一般控制在45-50秒之间。前200米和中完下套管前粘度不低于60秒为宜。加强了四级固控设备的使用，有效控制了钻井液中的劣质固相含量，控制钻井液比重不超过1.10 g/cm3。一开钻进、下套管顺利。

钻井液性能：密度：1.06-1.08g/cm3，粘度80-45秒，塑粘 10-15mPa.s， 動切力：3-5Pa，静切力：1-2/4-8 Pa， 失水：10ml，固含：5%，含砂：0.3%般含 40-50g/l

（2）二开井段上部地层（1000-3000米）使用氯化钾聚合物钻井液体系，3000米后，使用氯化钾聚磺钻井液体系。所使用钻井液配方如下：

氯化钾聚合物钻井液配方：3～4%膨润土+0.1～0.2%烧碱+0.1～0.3%聚丙烯酸钾+0.1～0.3%乳液包被剂+0.5～1%聚丙烯腈铵盐+0.5～1%CMC-LV+0.5～1%中分子降滤失剂+1～3%乳化沥青/磺化沥青粉+0.5～1.0%液体润滑剂+3～5%KCL+0.1～0.3%固相化学清洁剂。

氯化钾聚磺钻井液配方：3～4%膨润土+0.1～0.2%烧碱+0.1～0.3%聚丙烯酸钾+0.2～0.3%乳液包被剂+0.5～1%聚丙烯腈铵盐+0.5～1%LV-CMC+0.5～2%中分子降滤失剂+1～3%乳化沥青/磺化沥青粉+0.5～1.0%液体润滑剂+1～2%SMP-2+1～2%TSH-2+5～8%KCL。

二开钻井液性能：钻井液密度：1.10-1.72g/cm3，粘度40-65秒，失水8-2.8ml，PH值8-9，塑性粘度10-35mpa.s，动切力3-10Pa，初切/终切1- 3/3-12Pa，含砂量0.2%，般含30-35g/l ， 氯根13000-30000mg/l

（3）三开井段（3498-5344米）使用氯化钾聚磺防塌钻井液体系，钻井液配方： 3～3.5%膨润土+0.1～0.2%烧碱+0.2～0.3%大分子乳液聚合物+0.1～0.3%聚丙烯酸钾+0.1～0.3%GQ-1+0.5～1%CMC-LV+1～2%抗高温抗盐降滤失剂+2～5%磺化酚醛树脂-2～3%磺化褐煤树脂+2%液体润滑剂+3%高温高压屏蔽剂+3%阳离子乳化沥青胶+3～5%KCl

利用二开钻井液钻塞，加入适量纯碱清除钙离子，防止污染，开钻后，补充新配的抗高温降滤失剂胶液和预水化膨润土浆，配合离心机降低钻井液密度，调整钻井液性能，达到设计要求。沙井子组地层为提高钻井速度，使用设计比重低限，为防止泥岩掉块垮塌，一方面通过加入聚合物包被剂、氯化钾、固相清洁剂、硅醇抑制剂来提高钻井液的抑制性，抑制粘土水化分散，另外适当加入磺化沥青粉、阳离子乳化沥青胶等防塌材料来稳固井壁。进入开派兹雷克组火成岩后，提高钻井液密度至1.52-1.55 g/cm3，在力学防塌的同时加大阳离子乳化沥青胶的含量达到2-3%，同时辅配高软化点沥青粉，实践证明，阳离子乳化沥青胶对付垮塌地层是极其有效的。进入库普库兹曼组，加大抑制剂的加量，配合加入0.3-0.5%的胺基页岩抑制剂，抑制灰白色泥页岩的水化分散。防止地层突然垮塌。钻过二叠系后，随着井底温度的增加，防塌剂以高软化点沥青粉为主，主要使用高温高压屏蔽剂HTLM和DYFT-2，提高防塌能力，稳固石炭系卡拉沙依泥岩地层。

钻井液性能方面，进入火成岩后，适当提高钻井液粘切，保证钻井液足够的携带能力和悬浮能力，确保剥落的掉块能及时携带出来，防止掉块下沉聚集造成井下复杂。

通过采取上述措施顺利钻完三开井段，下套管，固井施工顺利。

三开井段钻井液性能：钻井液密度控制在1.42-1.55/cm3、粘度50-65秒，失水3-3.8ml，PH值9-10，塑性粘度22-31mpa.s，动切力8-13Pa，初切/终切2-4/5-12Pa，含砂量0.2%，般含30g/l，固含16-18%， HTHP失水12-9ml

3 结论

（1）钻井液施工中要高度重视钻井液体系的抑制性，通过加入包被抑制剂、固相化学清洁剂、粘土抑制剂、硅醇抑制剂、胺基页岩抑制剂和氯化钾等材料可以大大提高钻井液的抑制能力，对解决井眼缩径、井壁稳定有良好的效果。

（2）玉北地区上部地层采用低密度钻进可以解决起下钻阻卡问题，并且大大提高钻井速度。

（3）阳离子乳化沥青胶对解决火成岩和泥页岩垮塌问题非常有效。

（4）必须强化固控设备尤其是离心机的使用，固控的好坏直接影响钻井液性能的控制，井下安全。