伊朗雅达油田F10井钻井液技术

李希君，张景红，赵忠亮，张翔宇，秦 涛

(胜利石油管理局钻井工程技术公司泥浆公司，山东东营 257064)

伊朗雅达油田是由中石化国际石油勘探公司与伊朗石油公司PEDEC共同联合开发的油田，位于伊朗西南部的胡泽斯坦省，地处伊朗和伊拉克的边境。在该区块已施工完的几口井中，施工过程中均出现了不同程度的井下复杂情况，如缩径、石膏侵、井涌、井漏、压差卡钻等。针对这些复杂情况，现场采用KCl聚磺润滑防塌钻井液体系及非渗透润滑封堵防塌钻井液体系，该体系具有较好的屏蔽暂堵能力、良好的抑制能力、润滑防塌能力、抗污染能力及抗高温能力，现场施工经验表明，该体系能够能很好地满足钻井施工的要求。F10井是伊朗雅达油田最南端的一口井，地质构造和油区北部有较大区别，三开钻遇的地层，其中Kazhdumi地层含稠油沥青质少，但钻遇的漏失层位多，本井段漏失泥浆达1 600 m3，消耗堵漏剂累计达101.5 t，创雅达非沥青层漏失之最。四开Fahliyan地层油气压力系数高。完钻井深4 282 m，自开钻到完钻用时仅81 d，是雅达区块同类型井施工比较成功的井。

1 地质工程概况

1.1 地质概况

地质分层见表1。

表1 地质分层表

1.2 工程概况

F10井井身结构见表2。

表2 F10井井身结构

2 钻井施工技术难点

1)Aghajari、Gachsaran层泥岩段极易水化膨胀、分散，易导致井眼缩径、钻井液黏切上升，流型变差，泥浆性能调整困难，易糊井壁，造成起下钻遇阻。

2)Gachsaran层钻遇石膏层，石膏侵入泥浆，导致泥浆性能恶化，失水上升，流型变差，易缩径。

3)Asmari地层含大段砂岩，渗透性好，易形成厚泥饼。

4)Pabdeh、Gurpi地层灰岩微裂缝发育，易出现漏失。

5)Kazhdumi地层富含沥青，沥青进入泥浆后，造成泥浆的黏切增高，泥饼虚厚，同时伴生出来的H2S、CO2对泥浆性能也有一定的污染，泥浆性能难以调整。若沥青大量涌入，压井时会出现和泥浆置换，则可能无法施工造成井报废。

6)Gadvan地层的泥岩可钻性差，应力作用下，易出现剥蚀掉块，形成大肚子，易造成环空不畅，导致起下钻遇阻。

7)Fahliyan地层属高、低压同层，低压层渗透率强，在较大的压差作用下极易发生压差卡钻。

3 现场钻井液施工

3.1 一开井段(0～301 m)

本井一开采用般土浆开钻。本段地层胶结疏松，井径大，造浆严重，对性能控制以满足携砂，抑制地层造浆为主要目的。当钻至设计井深后，充分循环，在确认井眼干净后，再用1%HV-CMC稠浆封井，确保下套管作业顺利。

3.2 二开井段(301 ～1 318.5 m)

本井段采用KCl-聚合物钻井液体系，性能如表3所示。其配方如下:

2% ～3%(质量体积浓度，下同)膨润土、0.2% ～0.3%NaOH、0.2% ～0.3%Na2CO3、0.2% ～0.3%生物聚合物XCD、1% ～2%淀粉类降滤失剂ZWJS、1% ～2%纤维素类降滤失剂SNFC、5% ～8%KCl、0.2% ～0.5%聚丙烯酰胺 PHPA、1% ～2%铵盐 XNJJ、BaSO4。

表3 二开井段钻井液性能

上部地层(300～800 m)将钻遇大段的泥岩、泥砂岩互层，钻时快，地层造浆严重。钻进过程中采用“三低一适当”的处理思路，即低黏、低切、低固相及适当的钻井液滤失量，保证井眼适当的扩大率，防止钻头泥包及地层缩径。800 m以后将钻遇大段的石膏层。首先提高泥浆密度至1.42 g/cm3，防止地层缩径;其次是选择抗污染能力较强、抗盐效果好的处理剂，降低滤失量，维护泥浆性能稳定。在钻进的过程中，提前加入0.3%Na2CO3进行预处理，大量的石膏进入泥浆时，再加入NaHCO3以降低Ca2+含量，减轻石膏污染;保持聚合物PHPA和KCl的用量，保证其包被、抑制作用，聚合物用量为0.2%，KCl用量为5%;利用XNJJ铵盐、稀胶液调节流型，保证泥浆较低的黏切和良好的流型，对井壁形成适当的冲刷;充分使用好固控设备，密度提高后，开启双级离心机，降低钻井液中的固相含量，保证钻进施工顺利进行。下套管前将失水控制在8 mL以内，保证中完顺利施工。

3.3 三开井段(1 318.5 ～3 876 m)

本井段采用KCl聚磺润滑防塌钻井液体系，该体系抑制性强、润滑防塌能力强、抗温抗污染能力强，性能如表4所示。该体系配方如下:

2% ～3%膨润土、0.2% ～0.3%NaOH、0.2% ～0.4%PHPA、1% ～2% 抗盐聚合物降滤失剂SNLY、1% ～2%SNFC、5% ～8%KCl、2% ～4%SNPH、3% ～5%SMP-2、2% ～3%TCFD、0.5% ～1%流型调节剂HHDN、2% ～3%聚合醇JHC、2% ～4%液体润滑剂RH200、1% ～2%超细CaCO3、BaSO4示情况而定。

表4 三开井段钻井液性能

本井段裸眼段长，且将钻遇大段的砂岩，地层渗透率好，泥浆量消耗较大。鉴于此，一方面采用物理封堵;另一方面采用化学封堵。首先，在保持合适的钻井液流变性能和环空返速的基础上，坚持以“力学平衡为主，化学抑制、物理封堵为辅”的井眼稳定原则，钻进中保持合适的钻井液密度，实现近平衡钻进;提高钻井液滤液的抑制性，保证0.3%的聚合物含量和5%的KCl含量，抑制泥页岩水化分散;随着井深的增加，加入2%聚合醇，利用聚合醇的浊点效应对地层进行有效的封堵;强化物理封堵，加入3%的沥青防塌剂及2%的超细碳酸钙，对地层微裂缝进行有效的封堵，同时通过改变颗粒的粒径分布来改善泥饼质量;随着井深的增加，加入抗盐抗高温降失水剂，如SNPH、SMP-2、SNLY等来降低滤失量，提高泥浆的抗温性，保证泥浆性能稳定，防止井壁坍塌。在充分使用好固控设备的基础上，提高泥饼的润滑性，加入2%RH200，控制摩阻和润滑性在合理的范围之内。

本井钻进至3 374 m，进入kazhdumi地层，返出砂样中有硬质沥青，振动筛上有少量的软沥青糊筛，采取的措施是往钻井液中加入0.2%乳化剂，钻穿该层位后钻井液性能仍保持良好。本井段钻进至层位Pabdah后发生了多次井漏，根据钻井液漏失速度，及时采取措施，配制15% ～45%(质量体积浓度)的堵漏剂来堵漏和承压堵漏。堵漏剂的成分主要为:粗、中、细核桃壳、云母、细和超细锯末、中、粗石灰石、单封和棉籽皮等。出现井漏时，依漏失情况制定方案。本井进行了多次堵漏和承压堵漏施工，施工的情况如表5所示。

表5 F10井堵漏和承压堵漏的情况

续表

3.4 四开井段(3 876～4 282 m)

四开钻遇的白垩系下统F地层，属高、低压同层，为孔隙型灰岩储层，渗透性好，具有孔隙型砂岩储层的特性。国内外的研究资料表明，当压差高于10 MPa后发生压差卡钻的可能性大大增加。而本井段的钻井液液柱压力与地层压力的压差高达20 MPa(钻井液相对密度1.75)，因此，该井段压差卡钻的风险极大。已完成的井HOS-2ST井、F7井、F18井、F2井、KSK-2ST井和F8井在钻进F层时，使用了KCl聚磺钻井液，采取屏蔽暂堵、添加润滑剂、降低钻井液密度等措施，卡钻9次。借鉴已经完成井的经验，本井四开采用无渗透润滑封堵防塌钻井液体系，顺利完钻，没有出现压差卡钻问题。该体系配方如下:

1.5 % ～2.5%膨润土、0.2%NaOH、0.2%Na2CO3、0.3% ～1% 非渗透 SNFST、0.2% ～0.4%PHPA、2% ～4%SNPH、3% ～5%SMP-2、2% ～4%TCFD、0.5% ～1%流型调节剂 HHDN、1% ～2%JHC、2% ～4%RH200、1% ～2%超细CaCO3、1% ～3%塑料粒子/玻璃微珠、BaSO4。

本段钻井液性能如表6所示。

表6 四开井段钻井液性能

无渗透钻井液具有以下技术特点:1)无渗透钻井液同一配方就能有效封堵不同渗透性地层，即具有广谱防漏和保护储存层效果。2)不同于常规钻井液的泥饼，无渗透钻井液井壁表面封堵层很薄，且阻隔压力传递能力强，因此，能有效避免压差卡钻。3)无渗透钻井液封堵层形成速度快且薄，位于岩石表面上，没有渗入岩石深处，所以只要消除过平衡压力，封堵膜的作用就将消弱，一旦有反向压力，封堵膜就会被清除不会产生永久堵塞损害储层。4)无渗透钻井液封堵隔层(膜)能提高漏失压力和破裂力梯度，相当于扩大安全密度窗口，能较好解决以往钻长裸眼多套压力系统或压力衰竭地层时易发生的漏失、卡钻、坍塌和油层损害技术难题。

施工过程中具体措施为:1)保持合适的钻井液密度成为关键因素。及时调整钻井液密度，在保证井下安全的情况下，尽可能地采用低密度钻进，减小井底压差，更好地预防压差卡钻。本井油气显示很好，密度逐渐提至设计上限1.72 g/cm3，才能控制全烃值在15%以下。2)充分利用四级固控设备，将振动筛的筛布换成140目，清洁器的筛布换成200目。严格控制膨润土含量及固相含量，尽最大可能减少泥浆中劣质固相的含量，保证泥浆的清洁，保证泥饼质量。3)控制般土含量为17～25 g/L，泥浆黏度为45～55 s，在保证钻屑携带和井壁稳定的前提下，保持泥浆良好的流动性，对井壁形成适当的冲刷，减少虚厚泥饼的存在。4)补充足量抗高温防塌降失水剂，使褐煤树脂、磺化酚醛树脂、磺化沥青在泥浆中的质量体积浓度分别不低于1.5%、2%、1.5%。控制泥浆的高温高压失水在10 mL以内，降低渗透量，提高泥饼质量。5)加入封堵材料，改善泥饼质量。进入FL低压地层前50 m加强封堵，加入非渗透、超细碳酸钙、沥青类材料，从而对地层进行有效的封堵，降低地层渗透能力。6)通过加入2% ～4%液体润滑剂、1% ～2%聚合醇，充分改善泥饼的润滑性能，调整泥饼质量至最佳状态，提高泥浆的润滑性能和防粘卡的能力，将摩阻和扭矩控制在合理的范围内，保证钻进及起下钻过程的安全顺利。7)在钻FL低压地层时，每钻进80 m进行短起下，短起下时将配好的润滑封堵泥浆(其配方为井浆、1%非渗透、0.5%SNDF、0.5%TCFD、1%超细CaCO3、1% ～2%玻璃微珠BLWZ)打入井底，然后起钻至套管内大排量循环，无渗透材料在20 MPa压差下在近井地带快速形成渗透率为0的封堵层，将地层压力与钻井液液柱压力隔开。

4 结论

KCl聚磺润滑防塌钻井液体系有良好的流变性能和较强的携岩能力，稳定井壁效果好，抗盐膏及油气污染能力强，高温稳定性突出，满足了伊朗雅达地区钻井施工的需要;无渗透暂堵润滑防塌钻井液体系具有较好屏蔽暂堵能力、润滑防塌能力及抗高温能力，基本上解决了Fahliyan地层的压差卡钻问题;两种钻井液体系成功的运用，为伊朗雅达油田二期钻井施工提供了很好的借鉴。

［1］任云贞.伊朗雅达地区压差卡钻机理分析与预防措施研究［J］.内蒙古石油化工，2010(11):140－141.

［2］王法治，肖超，侯立中，等.伊朗雅达油田复杂地层钻井液技术［J］.钻井液与完井液，2012，29(5):41－43.

［3］鲍洪志，杨顺辉，侯立中，等.伊朗Y油田F地层防卡技术［J］.石油钻探技术，2013，41(3):67－72.