新疆塔里木盆地、南缘区域窄窗口钻井液技术分析

孙斌 安斌 侯文仁

摘要：由于窄窗口存在地层破裂压力低，漏失压力低且地层压力及坍塌压力高等特点，给钻井施工带来很多的难点，诸如钻井液密度使用窗口小、井壁坍塌等问题就很突出。通过对造成窄窗口地层特点的分析，在针对窄窗口钻井液技术提出了对策，并结合现场的应用情况的总结，对窄窗口钻井液技术提供了一些参考。

在勘探开发钻井施工中，窄窗口问题给施工带来很多的难题甚至大大的影响了勘探开发的进展速度。窄窗口问题广泛存在，例如塔里木盆地的山前构造、新疆南缘等。它造成了很多井事故频发，复杂升级等恶性事故。针对于此，通过分析造成窄窗口的的地层特点等，在钻井液技术提出了对策。

1.窄窗口的概念及施工的难点

1.1、窄窗口的概念

安全窄窗口是指钻井过程中不造成喷漏塌卡等钻井事故，能维持井壁稳定的钻井压力（密度）范围。既min（P、P）<P<max（P、P），式中P：为地层孔隙压力;P：为坍塌压力;P：为地层破裂压力;P：地层漏失压力。

1.2窄窗口的施工的难点

在塔里木盆地及新疆南缘地区，窄窗口问题突出严重，普遍存在的难点有：1）、地层压力高，破裂压力低，压力窗口窄造成井漏;2）、涌漏同层;3）、同一裸眼井段中多套压力系统;4）、漏失层的地层压力梯度差异大;5）、井深后循环压耗升高。

2.窄窗口形成的地层特性分析

造成窄窗口的地层一般是如下岩性：1）、粘土岩;2）、砂砾岩（在浅层、中深井段未胶结或胶结差的未成岩的砂砾层中、高渗透砂砾岩层;中深井段、深井段经成岩作用低孔、低渗的砂砾岩层）;3）、碳酸盐岩;4）、火成岩;5）、变质岩;6）烧变岩（煤层）。

3.窄窗口施工对钻井液施工的影响

由于地层岩性的特点，在这样窄窗口下，施工中給钻井液的体系选择，性能调整等都提出很多的问题。突出问题：1）、大井眼浅层的井漏;2）、长裸眼不同压力系数造成的窄密度窗口;3）、深井段的漏、塌同一裸眼。

4.针对窄窗口钻井液的钻井液技术

4.1大井眼浅层的井漏

在塔里木盆地、新疆南缘等区域，表层第四系为未成岩、粘土岩，地层压力系数低，渗透率值高，造成安全窗口窄的原因。在大井眼（26”或17.5”）施工中，钻时较快，单位时间内换空岩屑浓度高，很容易造成了井漏。针对此问题，钻井液施工中采取了随钻封堵和提高地层压力，同时配合工程的控时钻进。

钻井液体系一般为坂土——聚合物或KCL-聚合物体系，在原有体系中，加入1%TP-2、1%LR-999（聚合物碎钻堵漏剂）随钻封堵材料和0.5-1%SQD-98（细）（酸溶性堵漏剂）短纤维堵漏材料随钻堵漏，配以天然沥青干粉更好的封堵提高地层承压，使用KCL-聚合物体系时，提高坂含并加入0.5%CMC（LV或HV）。

4.2长裸眼不同压力系数造成的窄密度窗口

在这样的裸眼中，有着几套地层，既有易膨胀分散的泥页岩;也存在泥页岩与砂砾岩互层或水层以及不整合地层交界，地层渗透率增大;地层压力系数差别大，造成在施工中，钻井液密度使用窗口窄。为了能增大密度使用窗口，在钻井液施工，有针对性在低压力井段进行井壁封堵。这样的井段钻井液体系一般为聚磺或KCL-聚磺，在钻入该地层前，提前加入2-3%TP-2或LR-999、1%KGD-1（刚性堵漏剂）提高钻井液中阳离子乳化沥青含量在7-8%，天然沥青干粉1%，此时钻井液中大分子含量不低与0.2%（井底温度不高于90度，高于90适当降低）。

4.3深井段的漏、塌同一裸眼

漏塌同一裸眼段是窄窗口最难处理的情况，在山前区块比较明显，由于地层形成条件复杂，地层倾角较大，地层缺失等因素，是该区块的上部泥页岩在钻井施工中，表现的释放应力更强烈，而其下部砂砾岩地层又渗透率好，地层压力低，故此造成下漏上塌，钻井液密度窗口极小。在对付此问题，防塌是首位。在山前，因为地层倾角的存在，坍塌压力要大于地层压力，所以不能以提高密度来减弱井壁坍塌，更好的改善泥饼，低密度钻井，才能解决窄密度的问题。

在这样的井段，大部分采取的是KCL-聚磺体系钻井液。在体系中，充分发挥褐煤树脂的作用，配以阳离子乳化沥青及天然干粉沥青，维持合理的高温高压失水。在现场的实践总结了对付此问题的该体系配方：2-3坂土+0.05-0.1%大分子+3-5%SMP-3+3%SPNH+1%SF

+1%KH-N+7-8%SY-A01+润滑剂+加重剂。在钻遇砂砾岩或水层低压力地层时，提前加入2-3%TP-2或LR-999、1%KGD-1，如果地层渗漏严重，可以提高KGD-1加量或KGD-1

KGD-2复配使用。

5.认识与建议

1）、在对付窄窗口钻井施工问题，合理分析地层的特点是及其必要的，同时工程方面的配合，比如适当的控时钻进、合理排量等。

2）、对于长裸眼钻井，钻井液的防塌是解决窄窗口的关键要素，如何解决好防塌，使用低密度钻井，是需要很好研究的课题。

3）、对于钻井液的随钻封堵，掌握好颗粒的配比很关键，同时不要忽略在堵漏中CMC有着很突出的作用。

注：

【1】杨雄文、周英槽等《国内窄窗口钻井应用技术对策与实践》，《石油厂矿机械》2010，8期。

【2】、【3】罗平亚2010年西南石油大学讲座《关于提高地层承压能力的几点看法》