GIR—23D井高密度钻井液技术

周小厂++崔永军++张力

摘 要：GIR-23D井是基尔桑气田主力产层位于盐膏层之下的一口大斜度井，结合盐水钻井液特点及钙污染对钻井液性能的影响特性，室内实验有针对性地以“优质护胶、综合封堵”作为抗钙型盐水钻井液体系研发思路，确定出了抗钙盐水钻井液体系配方。本井应用表明 ，该高密度钻井液性能优良，满足了大斜度井施工的需要。

关键词：高密度；盐膏层；流变

土库曼斯坦阿姆河右岸B区块钻井施工中钻遇巨厚盐层及石膏层，前期采用的复合盐水钻井液体系在施工中存在流变性不稳定、HTHP滤失量难控制、泥饼质量差的问题，先后发生了卡钻、电测遇阻及反复大幅度处理钻井液等情况，不仅浪费了大量人力物力，而且给公司造成了不良影响。

一、工程、地质概况

GIR-23D 井是别列克特利-皮尔古伊构造主体构造高部位的一口大斜度开发井。设计斜深4080米，3070米定向，最大井斜74.85度；该地区侏罗系巨厚盐膏存在高压盐水、高温高压、地层膏盐蠕变快 ，是十分复杂的地质情况 ，尽管钻井技术在不断的进步 ，但这种巨厚膏盐地层仍然是钻井工作的主要威胁。

二、钻井液技术难点

（一）固相含量高，钻井液流变性能不易控制

（二）钻井液密度高，严重束缚了自由水及大分子聚合物的加量

（三）对重晶石粉粒度级配要求严格

（四） HTHP滤失量控制难度大

三、技术思路

为维护良好的流变性、降低HTHP滤失量、提高钻井液体系的抗钙盐能力，关键是要将膨润土、加重剂以及其它处理剂的加量控制在最低范围内，并且选用合适粒径的加重材料和抗高钙盐型护胶降虑失剂；钻井液的滤失量取决于滤液的黏度和滤饼的质量，而决定因素是滤饼质量。形成良好的滤饼的根本，在于控制和维护对形成良好滤饼有利的钻井液内部固相粒子浓度、分散度、级配以及良好的滤饼润滑性。对于高密度钻井液 ，控制滤失量的关键是要形成渗透率低的内滤饼 。具体技术措施如下：

（一） 保持钻井液粘土含量在25g/L以下，通过使用磺酸盐共聚物、天然高分子降滤失剂等抗高钙盐的处理剂进行护胶，是保证钻井液抗钙污染的基础。

（二） 三开全井钻井液加盐至氯离子达160000-180000mg/L，通过加氯化钙或超细碳酸钙提供大于1000mg/L的钙离子，是保证钻井液抗钙污染的基础。

（三） 选择使用500-2000目的超细碳酸钙、石灰、铝基聚合物等无机处理剂改善泥饼质量、控制HTHP滤失量。

（四） 使用3%无水聚合醇复配废机油提高钻井液的润滑效果，无水聚合醇并进一步降低钻井液滤失量，提高钻井液抑制性和护壁性能。

（五） 选择使用黄原胶配合适量膨润土浆解决钻井液的悬浮及携砂能力。

（六） 现场选用了密度高达4.2g/cm3的优质重晶石粉，作为加重材料。

四、现场钻井液性能维护与处理措施

三开钻井液配方： 水+2.5%钠土+ 0.5%PAM +0.5%AP-1+ 2%WNP-1 + 3%无水聚合醇 + 3%SMP-2 + 2%DSP-2 + 2%DLP-1+ 2%HX-1+1.5%碳酸钙（500-700目） + 1.5%碳酸钙（1500-2000目） + 5%KCL + 25%NaCL+ 0.02-0.03%XC

（一） 三开钻盐膏层前，控制钻井液粘土含量在20-25g/L左右，通过使用1-2%DSP-2、0.5-1%WNP-1等抗高钙盐的处理剂进行护胶，然后加盐和氯化钾至160000-180000mg/L，通过加氯化钙或超细碳酸钙提供大于1000mg/L的钙离子，是保证钻井液抗钙污染的基础。在施工中，定期检测膨润土含量，若低于15g/L，及时补充预水化且护胶的膨润土浆，确保其在钻井液中的最低有效含量；

（二） 三开一次性加入2-3%（500目-2000目）超细碳酸钙、2%铝基聚合物无处理剂改善泥饼质量、控制HTHP失水。每班根据进尺补充，保证钻井液中的有效含量；

（三） 使用25%氯化钠、5%氯化钾复配3%无水聚合、0.5%PAM、0.5%氨基聚醇提高钻井液体系的抑制性，达到劣质固相不易分散，及时被固控设备清除的目的，提高了高密度钻井液的固相容量限。从而也提高了钻井液体系的抗污染能力。

（四） 一般情况下，高密度流变性的解决意味着沉降性的不稳定的增加，GIR-23井在满足悬浮和携岩的前提下，钻井液尽量低粘切钻进，钻井液初切力低于1.5Pa时，通过补充预水化好的膨润土浆并配合使用0.02-0.03%黄原胶，以最低有效膨润土含量来解决钻井液的悬浮及携砂能力。并确保高密度、高固相钻井液的良好流变性和沉降性；

（五） 使用密度大于4.2g/cm3的重晶石粉，尽量减少固相总量，降低粘度效应；

（六） 控制分散剂的加入，维持低PH值7-7.5，确保体系的强抑制特性；

（七） 三开全过程使用120目以上细目筛布，适当使用除砂器、除泥器，间接使用离心机，清除低密度岩屑颗粒；

五、现场使用效果

GIR-23D井在三开盐膏层施工中，坚持做好日常小型试验，及时检测MBT及各种离子含量，来指导现场钻井液维护处理的方向，不断总结经验，优化配方，钻进中以WNP-1、DSP-2、DLP-1 为降失水剂 ，PAM、AP-1、KCL、CLNa为抑制剂，无水聚合醇、废机油、石墨粉为润滑剂，超细碳酸钙、石灰、改性沥青为封堵材料，结合DLP-1的化学封固作用与DSP-2的强效护胶降滤失作用，多侧面提高盐水钻井液滤饼质量及滤失性能，配合使用抑制型降粘剂0.5%XY-27调整流变性能，储备足够的重浆，密度走设计下限，最大限度地减少重晶石粉的加量，通过以上措施，三开全过程钻井液性能稳定，抑制能力强，钻进过程中没有出现井下复杂情况 ，起下钻没有遇阻遇卡现象 ，满足了安全快速钻进的需要，表明该套钻井液体系完全能够满足大斜度井段钻井需要。

参考文献：

[1]鄢捷年.钻井液工艺学[M].中国石油大学出版社，2001.

[2]裴建忠，王树永. 胜利油田钻井液工艺技术[M].中国石油大学出版社，2009.