鲁克沁油田英也尔构造复杂地层钻井液技术
2017-03-05杜苏樊永宁艾润星王晓东李楠西部钻探吐哈钻井公司新疆鄯善838200
杜苏 樊永宁 艾润星 王晓东 李楠(西部钻探吐哈钻井公司，新疆鄯善838200)
鲁克沁油田英也尔构造复杂地层钻井液技术
杜苏 樊永宁 艾润星 王晓东 李楠(西部钻探吐哈钻井公司，新疆鄯善838200)
鲁克沁油田英也尔构造钻井地质条件复杂，井壁失稳与斜井段粘卡问题突出，通过地层压力、地层特性研究，揭示出了该构造复杂机理和关键技术问题，针对性的优选出有机盐与阳离子钻井液体系，两种体系在抑制泥页岩膨胀分散、维持井壁稳定、降低管柱摩阻和扭矩、保持井眼清洁等方面具有明显优越性，能够满足该区域作业要求。
钻井液体系优选；英也尔构造；井壁稳定；粘卡
1 复杂机理研究
1.1 地层三压力研究
利用邻井钻井及测井资料分析计算地层压力，N1t～T2k地层孔隙压力系数0.96～1.02，属正常压力，P2w(梧桐沟组)含高压盐水，最高孔隙压力1.29；坍塌压力随井深逐步增大，J2x(西山窑组)1.35，P2w(梧桐沟组)1.38；破裂压力普遍较高，在1.45～1.88之间；完成井钻井液密度普遍超过1.45g/cm3，密度偏高，增加大斜度定向井发生粘卡的风险。
1.2 复杂地层物性分析
上侏罗系齐古组～七克台组以紫红色、灰绿色泥岩为主，易水化膨胀缩径遇阻；中侏罗系三间房～西山窑中上部为紫红色泥岩，下部为灰色泥岩与泥质粉砂岩互层，夹2～4m薄煤层，粉砂岩单层厚度5～8m，孔隙度15～30%，煤层、灰色泥岩易坍塌卡钻；三叠系克拉玛依组以厚层砂砾岩为主，单层厚度150m，总厚度375m，孔隙度23～33%，易发生粘附卡钻；二叠系梧桐沟组上部为大套褐色泥岩夹细砂岩，中下部以扇三角洲根至扇中部位的杂色砂砾岩为主，单层厚度为60m，总厚度＞150m，孔隙度一般介于17～35%，钻井液易受污染、坍塌蹩泵埋钻、粘附卡钻事故多发。
1.3 全岩矿物组分分析
取英也尔构造齐克台组(J2q)～梧桐沟组(P2w)泥岩塌块，用X-射线衍射进行矿物组分分析：地层矿物以粘土、石英和长石为主，石英含量30～45%，钾长石6～11%，斜长石22～25%，粘土矿物42～34%；粘土含量较高，侏罗系粘土含量相对三叠系、二叠系含量高，齐古组含量最高达到42%。
1.4 粘土矿物组分分析
粘土矿物以伊/蒙混层为主，伊利石次之，并含有少量的高岭石和绿泥石。其中侏罗系伊/蒙混层含量达到70%以上，间层比40～60%；三叠系、二叠系在50%左右，混层比40～60%，表明其易于水化。
1.5 泥页岩理化性能
泥页岩地层井壁失稳与其理化性能紧密相关，岩屑回收率为18.11～40.22%，回收率较低，具有较强的水化分散特性。侏罗系的齐古组J3q、七克台J2q、三间房J2s以及三叠系克拉玛依组T2k回收率小于25%，属于强分散地层，西山窑组、梧桐沟组回收率30～40%。
2 钻井液体系优选
选择抑制性强、抗污染性能好的KCL、阳离子钻井液以及目前西部油田比较流行的有机盐与聚磺钻井液进行性能对比实验。实验配方如下：
(1) 聚磺钻井液：4%土粉+0.3%ZNP-1+2%PSC+2%HS-2+3%DBFT-201+2%QCX-1+2%QCX-2+0.1%NaOH+5%WDN-5；
(2) KCL—聚磺钻井液：4%土粉+0.2%ZNP-1+7%KCL+2%SMP-2+0.5%CMC+2%SPNH+3%DBFT-201+3%WDN-5+2%QCX-1（400～600目）+2%QCX-2（600～800目）+0.2%KOH；
(3) 有机盐钻井液：4%土粉+0.2%IND30+1%NAT20+5%Weigh2+3%DBFT-201+2%QCX-1（400～600目）+2%QCX-2（600～800目）+0.1%NaOH；
(4) 阳离子钻井液：4%土粉+0.2%CHM+0.6%NW-1+1%HS-1+2%HS-2+3%DBFT-201+2%QCX-1（400～600目）+2%QCX-2（600～800目）+0.2%CaO；
实验结果说明：三种钻井液抑制性、抗盐、抗钙以及抗坂土污染能力均优于聚磺钻井液体系，封堵、抗温性能相当，KCL-聚磺钻井液对该区域泥页岩的抑制性能稍低于有机盐和阳离子钻井液，且配方较复杂，现场维护处理难度大，因此选择有机盐、阳离子钻井液进行现场试验应用。
3 现场应用
有机盐、阳离子钻井液在英也尔构造共应用8口井。抑制包被性优于聚磺钻井液，坂含固相得到有效控制，钻井液中亚微米固相含量降低，泥饼薄、韧、致密，滑动钻进轨迹控制井段“托压”现象减少90%，钻井速度提高明显；防塌效果好，井径扩大率控制在8%以内，基本杜绝蹩泵现象；复杂事故时效同比降低85%，起下钻管柱摩阻由15～20吨降为6～12吨。其中英平12井在井深3267m起钻等停4天，通井无挂卡。
4 结语
有机盐与阳离子钻井液抑制包被性优于聚磺钻井液，能有效抑制泥页岩的水化膨胀、分散，防坍塌、抗污染能力强，固相积累、粘附卡钻、岩屑床等问题得到了解决；能够满足该构造复杂地质条件下长裸眼大斜度井以及水平井钻井要求，能大幅减少滑动钻进中“托压”现象，加快钻井速度，提速效果明显。
[1]秦永和.大港油田大位移井钻井实践和技术最新进展.石油钻探技术，2006,34（4）:30-33.
[2]谢彬强，邱正松，黄维安，沈忠厚等.大位移井钻井液关键技术问题[J]．钻井液与完井液，2012，29(2)：76．82．
[3]吕开河等．“多元协同”钻井液研究及应用[J]．钻井液与完井液，2012，29(2)：1—4．
杜苏(1971－)，男，高级工程师，2009年毕业于西安石油大学石油工程专业，现在从事钻井液技术研究与管理工作。
