玉东7-4-2井钻井液技术优化及应用

肖金裕，周华安，孙俊，刘毅，陈富全，汪凯

（1.川庆钻探钻井液技术服务公司，成都 610056；2.川庆钻探新疆分公司，新疆库尔勒841000；3.塔里木油田天然气事业部，新疆库尔勒841000）

玉东地区盐下油气藏资源丰富，是塔里木油田重要的油气战略接替区，但在钻井过程中，蠕变缩径阻卡和垮塌卡钻等复杂事故严重制约了钻井提速。分析该区块钻井地质难点[1-4]，通过对玉东7-4-2井钻井液技术的优化，解决了阻卡和膏盐层井眼稳定等问题，对加快塔里木油田玉东地区盐下油气藏的勘探开发具有重要的指导意义[5-10]。

1 地质特点

玉东地区地层从上而下主要有第四系、新近系（库车组、康村组、吉迪克组）、古近系（苏维依组、库姆格列木群）、白垩系（巴什基奇克组、巴西改组、舒善河组），具有以下重要特点。①上部地层易缩径。第四系、新近系以砂泥岩为主，地层成岩性差、黏土含量高，易水化膨胀导致井壁缩径、阻卡严重，严重影响钻井提速。②膏盐层厚，且易蠕变。古近系存在137 m膏盐岩，膏盐岩层易发生蠕变缩径卡钻和垮塌卡钻。③存在高压盐水。下膏泥岩段存在高压盐水层，由于井温高、压力大、盐水矿化度高，对钻井液容易造成严重污染，导致井下复杂。

2 钻井液优化思路

1）第四系、新近系的钻井液。将原来强抑制、强包被、强封堵等控制井眼缩径措施，优化为强抑制、低膨润土含量、低黏度、低切力及高滤失措施，促进地层自然溶蚀，并利用水力作用强力冲蚀井壁，达到扩大井径，保持井眼畅通目的。同时进入易塌吉迪克组地层前，引入纳米乳液（防塌降滤失剂TYRF-1）+刚性颗粒（超细钙YX2000目）+柔性颗粒（沥青类处理剂）复配使用来实现钻井液的强封堵防塌特性。

2）古近系的钻井液。在常规欠饱和盐水体系中引入胺基抑制剂CPI，并保持（0.1%～0.2%）大分子包被剂，增强体系的抑制能力，预防盐间软泥岩的膨胀，防止其恶化膏盐层的蠕变缩径卡钻，同时进一步增强体系在复合盐（NaCl及石膏）及盐水污染条件下的稳定性。

3 现场钻井液工艺技术

3.1 一开φ444.5 mm井段（0～2000 m）

基本配方：（4%～5%）膨润土+（0.1%～0.3%）聚合物降滤失剂Redul+（0.3%～0.4%）大分子（IND30+HDN-1）

重点措施如下：①200 m前以膨润土浆（浓度为8%～10%）开钻，保持钻井液高膨润土含量，以高黏度、高切力保护井口。②200 m后密切观察振动筛返出岩屑的情况，等钻过散砂层，振动筛返出砂样比较成型后，逐步补充水化好的大分子胶液，降低钻井液黏度至40 s左右，配合大排量冲刷井壁，进行快速钻进。③根据渗透量大小，加入（1%～2%）粒径为0.025～0.015 mm（600～800目）超细碳酸钙，对渗透性地层进行封堵，改善泥饼质量、减小渗透量。④强化固相控制，100%开启四级固控设备，勤掏罐。⑤及时短起拉划井壁。⑥钻至中途完钻井深后，大排量充分循环，用稠浆将岩屑清除干净，保证井眼清洁，下套管顺利。

3.2 二开φ311.2 mm井段（2000～3000 m）

基本配方：（2.5%～3.0%）膨润土+（0.5%～1.0%）聚合物降滤失剂Redul+（0.2%～0.4%）大分子（IND30+HDN-1）+（3%～5%）KCl+（3%～5%）超 细 钙 YX（2000目 ）+（0.5%～1.0%）NFA-25+（0.5%～1.0%）防塌降滤失剂TYRF-1+重晶石。

重点措施如下。①强化包被抑制能力，维持大分子含量为0.2%～0.4%，KCl为3%～5%，Cl-浓度为15 000～30 000 mg/L。②强化封堵防塌和降低渗漏量，保持（3%～5%）超细钙和（0.5%～1%）白沥青NFA-25；改善泥饼质量，防止形成虚厚泥饼，导致阻卡。超细碳酸钙以1000～2000目的为主，600～800目的为辅。③适当控制滤失量，维持聚合物降滤失剂Redul加量0.5%～1%，保持滤失量在10 mL以内。④保持钻井液较低的黏度、切力，增加泥浆泵排量及增加润滑剂加量，防止钻头泥包及卡钻现象，控制泥饼黏附系数小于0.1。⑤强化固控设备的使用，振动筛筛布逐步从140目换成160目、180目、200目。⑥工程上保证每300～500 m进行一次短程起下钻作业，拉挂井壁，防止井壁形成太厚的泥饼，引起起下钻阻卡。

3.3 二开φ311.2 mm井段（3000～4500 m）

基本配方：井浆+（0.2%～0.5%）NaOH+（2%～8%）SMP-3+（2%～8%）SPNH+（0.1%～0.2%）大分子聚合物+（5%～10%）KCl+（2%～3%）液体润滑剂 RH-220+（0.5%～1.0%）TYRF-1+（0.5%～1.0%）PGCS-1+（2%～3%）乳化沥青SY-A01+重晶石。

重点措施有以下几方面。①转化前保证钻井液清洁，控制钻井液有较低的膨润土含量和黏度、切力，转化时应彻底，一次性加足磺化处理剂。②钻井液加重时补充润滑剂RH-220、TYRF-1、乳化沥青SY-A01、聚合醇PGCS-1，提高封堵润滑防卡能力。③每天勤加KCl，逐步将Cl-浓度从30 000提高到138 000 mg/L，KCl加量达10%后配合NaCl使用。④强化固控设备使用，保持振动筛筛布200目。⑤井深4000 m后，磺化处理剂的加量靠近高限。

3.4 二开φ311.2 mm井段（4500～4721 m）

基本配方：膨润土含量为12～20 g/L的基础浆 +（0.2%～0.5%）NaOH+（0.8%～1%）Redu1+（5%～6%）SMP-3+（5%～6%）SPNH+（2%～3%）SY-A01+（0.2%～0.5%）NFA-25+（0.2%～0.5%）PGCS-1+（7%～10%）KCl+（15%～20%）NaCl+（1%～3%）RH-220+1%防塌降滤失剂TYRF-1+重晶石。

重点措施有以下几方面。①在膏盐层钻进和起下钻过程中，控制合适的钻井液密度，既要保证平衡膏盐层蠕变缩径及高压盐水的压力，又要避免当量钻井液密度过高压漏地层，并根据井下情况及时调整钻井液密度。②控制Cl-的浓度为120～140 g/L，适当溶蚀膏盐岩，防止蠕变缩径阻卡。③用高浓度胶液维护，提高钻井液抗膏盐污染能力，同时禁止向钻井液中直接加入干粉类材料。胶液配方：（0.5%～1%）烧碱+（8%～10%）SMP-1+（8%～10%）SPNH。④多短程起下钻，多划眼，防止卡钻，同时保证钻井液具备良好的流变性和润滑性能。⑤加强固控设备的使用，控制钻井液中无用固相的侵入，以便更好地控制钻井液的性能。⑥钻至中途完钻井深后，把井筒内岩屑循环携带干净，注入防卡钻井液后起钻，保证电测及下套管施工顺利。循环时必须起钻至膏盐层顶部，防止卡钻。

3.5 三开φ215.9 mm井段（4721～5047 m）

基本配方为：井浆+（0.3%～0.5%）烧碱NaOH+（2%～3%）磺化酚醛树脂SMP-3+（2%～3%）磺化褐煤SPNH+（2%～3%）磺化沥青FT-1A+（2%～3%）液体润滑剂RH-220+2%YX（600目）+2%YX（2000目）+2%油层保护剂TYZ-8。

重点措施如下。①采用补充护胶的膨润土浆和开启离心机方法降低钻井液密度至设计要求。②加足SMP-3、SPNH等抗温处理剂，保证钻井液有较强的抗高温能力和较低的高温高压滤失量。

4 应用效果

玉东7-4-2井采用优化后的钻井液技术取得了较好的效果。

表1 应用井玉东7-4-2井钻井液性能

1）钻井液流变性能好。该钻井液膨润土含量较低，具有弱凝胶特性，流变性能较好，如表1所示。

2）提速效果显著。全井井径规则，地层无缩径和垮塌现象发生，起下钻顺利，无任何复杂，易塌层段井径扩大率仅为7.5%。全井平均机械钻速达7.74 m/h，比邻井钻井周期节约20 d以上，井径数据见表2。应用井与邻井钻井周期对比见表3。

表2 应用井玉东7-4-2井井径数据

表3 应用井玉东7-4-2井与邻井钻井周期对比

5 认识及结论

1.玉东地区上部地层易缩径，下部膏盐层厚，易发生蠕变缩径卡钻和垮塌卡钻，同时存在高压盐水对钻井液的污染。

2.玉东7-4-2井优化后的钻井液性能优良，抑制能力和抗膏盐污染能力强，能够满足该复杂地层钻井要求，解决了阻卡和膏盐层井眼稳定等问题，易塌层段井径扩大率仅为7.5%，钻井周期比邻井节约20 d以上，提速效果显著。

3.采用合理的钻井液密度和控制Cl-含量，可以预防膏盐层蠕变缩径。

4.控制钻井液合适的黏度、切力和保持优质的滤饼质量，并配合及时短起拉划等工程措施能够有效预防阻卡问题的发生。