顺北区块辉绿岩侵入体钻井液技术探讨

成增寿　汪泂

摘 要：在顺北区块普遍钻遇辉绿岩，钻进过程中出现蹩、卡等复杂。辉绿岩的井壁稳定问题给钻井带来极大挑战。本文将从钻井液的角度结合工程措施形成了辉绿岩侵入体安全钻进技术。

关键词：顺北；辉绿岩；垮塌；钻井液技术

1 辉绿岩的岩性特征

①辉绿岩岩体主要以斜长石为主，含有石英、輝石和粘土，粘土含量低；微裂缝缝宽在1-2微米；

②辉绿岩水化膨胀能力弱，且具有较高的热滚动回收率70-80%；

③辉绿岩基岩抗压强度高，抗压强度在349-392.8MPa，弹性模量较高（29-38GPa），应力高；

④微裂缝弱面效应：辉绿岩坍塌压力当量密度最高1.72g/cm3；

⑤辉绿岩富有磁性，比重高（3.02-3.08 g/cm3）；

⑥微裂缝弱面效应（影响幅度21%）>钻井液的渗流效应（影响幅度11%）>粘土水化效应（影响幅度2%）。

2 辉绿岩的垮塌机理

①辉绿岩岩体发育有细观裂缝、微裂缝，普遍为张开型无填充裂缝。微裂缝主要缝补在辉绿岩基岩块内，对辉绿岩整体力学性质影响弱；细观裂缝裂缝间无填充物，细观裂缝的弱面效应是辉绿岩岩体井壁垮塌失稳的主要诱发原因之一；

②辉绿岩岩体微裂缝较为发育，且裂缝渗流能力较高，在井底正压差的环境下井筒钻井液优先从裂缝通道向地层渗流，导致辉绿岩地层井壁岩石空隙压力增加，弱化钻井液对井壁的有效支撑作用；

③辉绿岩的粘土含量少，钻井液的水化效应对辉绿岩力学强度具有较小的影响。

3 辉绿岩处理难点

①辉绿岩强度高，可钻性性差，机械钻时高，易磨损钻头；

②辉绿岩易产生大的掉块，钻进时出现扭矩异常、憋泵、上提钻具有挂卡现象、且划眼扭矩波动大；

③辉绿岩比重高，钻井液携带困难；

④辉绿岩微裂缝，缝宽在1-2微米，存在井漏风险。

4 辉绿岩钻进钻井液现场处理分析

4.1 辉绿岩钻进采用钻井液体系

顺北7井在辉绿岩钻进时采用钾氨基聚磺体系。该体系K+、聚氨增强钻井液的抑制性；磺化材料提高体系的抗温性；高软化点乳化沥青配合抗高温镶嵌成膜防塌剂增强钻井液的防塌性。

4.2 辉绿岩钻进时泥浆性能

在钻遇第一套辉绿岩时（6629-6631m），钻井液性能：密度：1.35g/cm3；粘度：50s；塑粘：20MPa.s；动切6.5Pa；初终切：2/6Pa；坂含：30g/L；CL-：31000mg/L；Ca2+：400mg/L；K+：15000mg/L；API：3.8mL；HTHP：9.6mL；pH：9.5；Vs：12%；Cs：0.1%；K：0.5mm；Kf：0.0524。

在钻遇第二套和第三套辉绿岩时（7507-7521m、7525-7530m），钻井液性能：1.44g/cm3；粘度：53s；塑粘：23MPa.s；动切7Pa；初终切：3/8Pa；坂含：30g/L；CL-：38000mg/L；Ca2+：400mg/L；K+：18000mg/L；API：3.6mL；HTHP：9.2mL；pH：9.5；Vs：13%；Cs：0.1%；K：0.5mm；Kf：0.0524。

4.3 辉绿岩钻进现场处理

①简化钻具组合。在钻遇第一套辉绿岩时（6629-6631m），钻具组合：钻头φ215.9mm，常规钻具组合并带有φ212mm扶正器；在钻进过程中出现扭矩异常、憋泵、上提钻具有挂卡现象、且划眼扭矩波动大。在钻遇第二套和第三套辉绿岩时（7507-7521m、7525-7530m），钻时变慢且扭矩异常，后录井捞砂确认钻遇侵入体辉绿岩，预估该段辉绿岩厚度在20-30m后为了确保井下安全决定起钻简化钻具组合，甩掉扶正器（φ214mm）及螺杆。

②调整和优化钻井液的各项性能。根据井下情况提高泥浆密度，稳定井壁；适当提高钻井液的粘度和切力，增强钻井液的携砂能力；降低失水，高温高压失水控制在10mL以内。

③加大补充防塌剂材料，采用HFT，RHJ-3，SMNA-1复配，沥青类加量不少于3%。

④采用重稠浆洗井技术。配制密度在1.70-1.75 g/cm3、粘度在300秒以上的重稠浆（由于井温较高配制重稠浆的材料尽量用物理提粘的方式，土粉浆及纤维材料提粘）清扫井筒，尽可能的携带出辉绿岩地层产生的掉块，保证井眼清洁。

⑤工程上采用钻1m，上提2m通顺，再划眼至井底钻进，特别是在钻头通过辉绿岩井段时，扭矩波动明显变大，这时工程上采用控制参数，反复破碎掉块，保证井内掉块能及时被携带出来，确保井下安全。

⑥增强钻井液的抗温性。因井深较深（超过7500m，井底温度高于150°），监测好钻井液性能，对入井的钻井液材料要通过做小型试验来确定其抗温性能等，预防因高温高压而致使钻井液材料失效而致使钻井液性能变化而造成其它井下安全风险。

5 认识与建议

辉绿岩易产生掉块，钻进和划眼过程中扭矩波动大；比重高，泥浆携带困难；存在垮塌和井漏风险。在辉绿岩钻进时应注意以下事项：

①钻遇辉绿岩时，应简化钻具组合，减小井下风险；

②调整和优化泥浆性能；

③工程上应采取每钻1m，上提2m，再划眼至井底（划眼时注意扭矩波动），到底后慢慢接触井底，钻头反复磨碎辉绿岩井段产生的掉块；

④采用重稠浆重复洗井技术，保证井眼清洁；

⑤长起前，配置优质抗温防塌的封闭浆，以保证辉绿岩井段的稳定。