长裸眼深部膏盐层钻井工艺技术

赵树清靳威郭升涛(.渤海钻探第二钻井工程分公司, 河北 廊坊 065000；.渤海钻探第一固井工程分公司， 河北 廊坊 06550)

长裸眼深部膏盐层钻井工艺技术

赵树清1靳威2郭升涛1(1.渤海钻探第二钻井工程分公司, 河北 廊坊 065000；2.渤海钻探第一固井工程分公司， 河北 廊坊 062550)

深层膏盐在高温高压下呈塑性状态，因上覆地层压力而向低压井眼蠕动，常常引起卡钻、埋钻等工程事故。为减缓膏盐层的蠕变速率，通常提高钻井液密度，这样很容易引起盐上裸眼井段低压地层破裂漏失，造成井下复杂或事故；同时也加大了渗透性地层井段的压差，管串极易粘附；由于盐层蠕变，套管安全下入存在很大风险，施工难度极大。本文以TK1130井为例，阐述了长裸眼深部膏盐层钻井工艺技术。

长裸眼；深部膏盐层；塑性蠕变；钻井难点与对策；实例

1 膏盐层蠕变特性

(1)膏盐层化学成分。膏盐层主要化学成分是氯化钠，夹杂石膏、软泥岩等物质，盐类易溶解，软泥岩膨胀缩径。

(2)膏盐层蠕变特性。深部膏盐层蠕动的主要能量来自于上覆地层压力，其蠕变分三个阶段：①初始蠕变：又称瞬态蠕变，开始速率很高，随后速率变缓。②次级蠕变：又称稳态蠕变，蠕变速率恒定。③第三级蠕变：又称加速蠕变，岩体破坏断裂。

1.3 影响膏盐层蠕变速率的主要因素。

①井温。盐岩层的蠕变随温度的升高而急剧增大。②井深。塑性变形随其埋藏深度的增加而加剧。③钻井液密度。变形速率随钻井液密度增加而下降。④盐的组分和成因。各种盐类在相同压差下产生塑性变形的速率各不相同；在相同温度下，NaCl的膨胀率高于KCl，膏盐等复合盐更易发生塑性变形。⑤钻开膏盐层的时间。刚钻开时，作用于井壁的侧压力突然下降，膏盐以较快的速率变形(瞬态蠕变)，之后井眼变形缓慢直至恒定(稳态蠕变)，但裸露时间越长，则缩径程度越严重[1]。

2 钻井难点与对策

2.1 主要难点

①深部膏盐层初始蠕变速率很大，钻进过程中挤卡钻头，扭矩较大，易发生卡钻事故。

②钻开的井眼内，膏盐层以稳态蠕变的速率使得井径缩小，时间越长，缩径越严重。

③使用不饱和盐水钻井液体系，Cl-含量过低，井径偏大，非均质含膏塑性泥岩失去支撑而坍塌；Cl-含量过高，井眼缩径严重，同时上部井眼盐类结晶，易造成井下复杂或事故。

④高密度钻井液钻进，易发生盐上裸眼地层漏失、钻具或套管粘附。

⑤由于膏盐层的稳态蠕变，能否安全下入尾管难以确定。

2.2 钻井对策

(1)井眼准备。盐上裸眼段先期承压堵漏，达到穿盐时钻井液密度+循环环空压耗+激动压力，提高盐上裸眼段井壁承压能力，同时降低砂岩、砂砾岩等地层的渗透性。

(2)钻进措施。

①使用欠饱和盐水钻井液体系，将Cl-含量控制在合适范围，溶蚀部分蠕变盐岩；调整好钻井液性能，保证钻井液的携岩和悬岩；尽可能提高钻井液密度，以抵抗膏盐及软泥岩的塑性蠕动。

②盐层段夹杂膏泥岩、泥岩、石膏等岩性，钻时相对盐层较高。一般穿盐前首先接触的是膏泥岩，钻速较慢，如发现钻时有增快的趋势，立即上提钻具，“进一退二”。

③钻开塑性地层后其初始蠕变速率很高，因此应调整钻井参数，严格控制钻时。

(3)下尾管措施。

①采用扩孔器对膏盐层段进行扩径。

②根据间隔不少于24h井径测井数据，计算出该条件下的地层蠕变速率，从而计算出尾管安全下入时间。若计算出的时间偏小，可考虑提高钻井液密度、降低Cl-含量，扩眼后重测地层蠕变速率，计算尾管安全下入时间，直到能安全下入尾管为止。

③通井前作好一切下尾管准备工作，尽可能缩短下尾管作业时间，保证尾管安全下入。

3 TK1130井实钻情况

TK1130是塔河油田的一口长裸眼穿盐井，盐层厚度136.33m，埋藏深度5128.67～5265m。二开φ339.7mm技套下至3197.79m，穿盐前采用φ311.15mm钻头钻进至盐顶5128.67m，经承压堵漏、盐层钻进、扩眼作业，井深5285m下入φ265.1mm＋φ244.5mm复合尾管，后下入φ244.5mm套管回接至井口。

3.1 承压堵漏。目的在于提高盐上裸眼段井壁承压能力，以确保高密度钻井液施工时盐上裸眼段井壁稳定。

(1)盐上裸眼段地层岩性。

(2)承压要求。采用1.67g/cm3的钻井液穿盐时上部裸眼井段稳定，按设计裸眼井壁承压≥1.67+环空压耗+开泵或下放钻具激动压力，盐顶当量密度≥1.73g/cm3。

(3)堵漏浆成分颗粒配比。

①二叠系至双峰灰岩：井浆+3%果壳+4%SQD-98(中粗)+4%SQD-98(细)+ 1%锯末+2%棉子壳+2%云母+4% DF-1+4%CXD-2。

②侏罗系至二叠系底：井浆+4%果壳+4%SQD-98(粗)+4%SQD-98(细)+4%DF-1 +2%棉子壳+4%CXD-2+2%云母。

③套管鞋至侏罗系：井浆+3%果壳+5%SQD-98(细)+5%SQD-98(粗)+2%云母+2%DF-1 +4%CXD-2+2%锯末+1%棉子壳。

(4)工艺技术。

①下入光钻杆，将钻井液密度提至1.50g/cm3。②将堵漏浆替浆到位(保证技套内堵漏浆不少于35m3)，起钻至预计堵漏浆顶部，关半封闸板。

③首次承压井口回压值不超过当量密度1.61g/cm3，如提前破裂漏失，则以破裂压力为准静止憋压，根据实际情况间隔30～60min加压一次，保持一定压差，幅度值为0.5～1.0MPa，直至达到预定承压值。

④达到设计承压值后静止憋压8～10h，自然降压至当量密度1.65g/cm3后，采用节流阀每1h放压 0.5～1MPa，直至井口回压为0。

⑤筛除堵漏剂关井承压，检查堵漏效果。盐顶当量密度1.73gcm3的井口回压30min压降不超过0.5MPa，如达不到要求重新承压堵漏。

(5)实钻情况。TK1130井经两次承压堵漏，达到了穿盐要求。盐层作业中分别在5148.99m盐层钻进、5250.19m盐底钻进、5285m盐下泥岩钻进、5283.92m盐下泥岩扩孔时发生不同程度的漏失，均按以上操作堵漏成功。

3.2 盐层钻进

(1)施工方案与措施

①穿盐前钻井液Cl-含量调整在100000～110000mg/l范围内，钻进时控制在140000～160000mg/l，钻井液密度提高到1.62g/cm3。

②钻具结构：φ311.15mmPDC+φ203.2mmDC×89.86 m+φ203.2mm随钻震击器×6.54m+φ203.2mmDC×18.13 m+φ139.7mmDP。

③通过控制扭矩和钻时，达到盐层安全钻进。

(2)实钻情况

盐层钻进曾发生三次膏泥岩或泥岩裂缝性漏失，均及时安全起出盐层井段；起下钻均未出现阻卡现象；采用了PDC钻头穿盐，扭矩较大但机速较快，机速达到4.54m/h。

3.3 盐层扩眼

使用YK311-365液压式PDC扩孔器，对膏盐层及以下井段进行扩眼。扩眼过程中，控制钻压与扭矩，送钻均匀；同时对扭矩变化较大的井段反复扩划直到通畅。

3.4 下尾管作业

TK1130井盐层扩孔测井完毕后，按24h间隔测井数据计算：蠕变速率最大5.37mm/h，井深5152.2m，井径由413.64mm缩至284.84mm；井深5202.6m由377.55mm缩至280.75mm，为最小井径；盐层段平均蠕变速率1.65mm/h。尾管安全下入时间只有18.6h。

4 结语

(1)深部膏盐层在高温高压下呈塑性状态，在上覆地层压力作用下向低压区蠕动。正确认识膏盐层蠕变规律，制定科学的技术措施，可有效解决膏盐层钻井难题。

(2)长裸眼穿盐施工，盐上裸眼层段承压堵漏是关键，目的在于提高盐上裸眼段井壁承压能力。

(3)使用欠饱和盐水钻井液，通过溶蚀作用，减轻盐层段缩径；同时尽可能提高钻井液密度，以抵抗膏盐及软泥岩的塑性蠕动。

(4)通过间隔24h两次测井井径数据计算下尾管安全时间，确定能否进行下尾管作业，因此必须确保电测数据准确无误，同时应根据实钻情况合理分析井下状况，正确处置。

[1]鄢捷年.钻井液工艺学[M].东营：中国石油大学出版社，2013:357-372.

[2]郑述全，胡卫东，欧云东.长裸眼多压力系统卡钻事故处理工艺技术应用[J].钻采工艺，2007.30(5):139-141.

赵树清(1973-)，男，高工，副总工程师，1997年毕业于大庆石油学院钻井工程专业，主要从事钻井工艺技术研究与管理工作。