钾钙基聚磺冲洗液在潮页1井应用

贠建林

（甘肃煤田地质局145队，甘肃张掖734000）

潮页1井位于潮水盆地东部、红柳园坳陷内，为甘肃省潮水盆地页岩气资源调查评价项目，主要目的是查明区内页岩气形成地质条件和资源潜力，优选有利区块，我队承担钻探施工任务，要求采用绳索取芯工艺，全井泥页岩取芯收获率不小于80%，目的层取芯收获率不小于90%，设计深度2600m，完井深度2786.56m，井内不同深度含粉砂岩、泥质砂岩，极为松散，特别在1800m左右易坍塌，通过对冲洗液性能的调整维护，取得了良好效果。

1 地层情况

地层自下而上主要有下元古界龙首山岩群、上石炭统、上二叠统、下侏罗统芨芨沟群、中侏罗统青土井群、上侏罗统沙枣河组、白垩系、新近系、第四系，含气目的层主要在下侏罗统芨芨沟群，井内地层在上侏罗、白垩系、新近系都有不同程度坍塌，比较严重的在白垩系地层。侏罗系以上地层岩性如下：

下侏罗统芨芨沟群：岩性以灰、深灰色为主，夹灰褐、紫杂色，岩石成分复杂，上部以巨厚层中粗粒砂岩为主，夹细砾岩，中部以粉细砂岩、砂质泥岩为主，夹炭质泥岩、油页岩，底部为巨厚层砂质砾岩、角砾岩。

中侏罗统青土井群：下岩组岩性由灰白、灰绿、灰黑色泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、砾岩及油页岩等组成，上岩组以灰绿、灰黑色为主，局部见紫红色，岩性为石英砂岩、砂质泥岩、粉砂岩。

上侏罗统沙枣河组：以紫褐、棕红、紫红、灰绿色为主，岩性为粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、细砂岩、泥岩。

上白垩统庙沟组：上岩组为杂色砂岩、粗粒砂岩、粉砂岩、钙质泥岩，下岩组为紫灰色砾岩、褐红色砾岩、泥质砂岩。

新近系上新统：岩性为砖红色砂岩、砾岩、砂质泥岩，灰、桔黄、桔红色砾岩夹紫红色砂岩，含石膏。

第四系：中下更新统岩性为浅灰色钙质砂岩、含砾砂岩夹钙质泥岩、砾岩；上更新统岩性为冲洪积砂砾和湖积砂质粘土，全新统岩性为湖积砂土、亚砂土、冲湖积砂砾及风积砂。

2 钻井结构

钻井结构如图1所示。

3 施工难点

（1）首次深井施工，设备与钻具组合也是初次使用，思想压力大，施工风险大。

（2）全孔砂质泥岩、粉砂岩较多，该层段岩芯手捏易碎，风化后成细末，加之施工时间较长，局部出现井壁不稳定情况。

（3）不稳定层位较深，下套管成本高、风险大，配置钻井液循环时间长。

（4）该地区深孔少，资料缺乏，对坍塌层位地层特性缺乏正确认识与应对。

4 冲洗液类型及性能

4.1 一开井段

4.1.1 冲洗液配方（膨润土钻井液体系）

8%~10%膨润土+0.4%Na2CO3+0.3%NaOH+0.2%~0.4%CMC+2%~3%MMH+重晶石。

4.1.2 冲洗液性能密度1.10~1.20g/cm3,漏斗粘度60~90s,API失水不大于10mL。

4.2 二开井段

4.2.1 冲洗液配方（钾钙基聚磺钻井液体系）

4%膨润土+0.2%Na2CO3+0.5%KOH+0.6%~0.8%MAN101+8%~10%KCl+0.6%~0.8%MAN104+2%~3%SMP+0.3%~0.5%NPAN+2%~3%SPNH+3%~5%磺化沥青+2%QCX+0.2%~0.5%CaO+1%~2%低莹光润滑剂+重晶石。

4.2.2 冲洗液性能

密度1.20~1.30g/cm3,漏斗粘度45~80s,API失水不大于5mL，泥饼不大于0.5mm,pH8~10,含砂量不大于0.5。

4.3 三开井段

4.3.1 冲洗液配方（钾钙基聚磺钻井完井液体系）

4%膨润土+0.2%Na2CO3+0.5%KOH+0.6%~0.8%MAN101+8%~10%KCl+0.6%~0.8%MAN104+2%~3%SMP+0.5%~0.7%NPAN+2%~3%SPNH+5%磺化沥青+2%QCX+1%WC+0.2%~0.5%CaO+1%~2%低莹光润滑剂+重晶石。

4.3.2 冲洗液性能

密度1.30~1.35g/cm3,漏斗粘度45~80s,API失水不大于4mL，泥饼不大于0.5mm,pH8~10,含砂量不大于0.5。

5 冲洗液配置工艺

5.1 一开井段

（1）按照设计要求在清水中加入纯碱、烧碱、8%~10%膨润土充分予水化24h后再加入CMC搅拌均匀，用重晶石调整至设计范围，方可开钻。

（2）表层含砾，以MMH提高体系静止时的悬浮力，注意防塌、防漏、防水浸。

（3）正常钻进中将CMC补充到钻井液中。

（4）保证固控设备运转良好并合理使用。

5.2 二开井段

（1）重新配置4%的膨润土冲洗液，加入适量MAN101后按照设计加足KCl，再按照设计加入各种处理剂，将性能调至一起范围后开钻。

（2）要防止粘土矿物水化膨胀，以MAN104和KCl加强抑制，以MAN101、SMP-1、SPNH控制钻井液滤失量，以磺化沥青改善滤饼质量，以低荧光润滑剂防卡，处理剂要按照比例补充维护，避免波动过大。

（3）通过钠离子、钙离子复配使用强化对井壁及钻屑抑制作用。

（4）CaO的补充采取逐步增多的方式，初次加入控制在0.2%以内，最大不超过0.5%。

5.3 三开井段

（1）用二开冲洗液钻掉水泥塞后开动固控设备清除无用的固相，调整到设计范围的低限，依次加入各种处理剂，冲洗液性能达到要求后开始钻进。

（2）通过钠离子、钙离子复配使用强化对井壁及钻屑抑制作用。

（3）要防止粘土矿物水化膨胀，以MAN104和KCl加强抑制，以MAN101、SMP-1、SPNH控制钻井液滤失量，以磺化沥青改善滤饼质量，以低荧光润滑剂防卡，处理剂要按照比例补充维护，避免波动过大。

（4）防塌、堵漏、加重材料要储备充足。

6 冲洗液管理要点

（1）一开钻完后要充分洗井，调整好冲洗液，确保下表套、固井顺利。

（2）钻水泥塞时加入适量纯碱清除钙离子，防止造成污染。

（3）冲洗液性能的保持应以维护为主、处理为辅的方式进行，各种粉状处理剂配成不同浓度胶液均匀加入。

（4）对冲洗液加重时，除严格控制总固相含量外，护胶剂和润滑剂应向设计上限靠近，并同时使用好降粘剂，调节和控制好冲洗液的流变性。

（5）随着井深增加，应逐步按照1.5%比例加入高效润滑剂，减小冲洗液的摩阻系数，提高钻井的润滑防卡能力。

（6）施工中充分利用净化系统，降低冲洗液中有害固相含量。

7 体会及效果

（1）深井施工一定要准备充分，不仅思想准备充分，而且材料、设备要准备充分，不仅钻井设备要准备充分，而且泥浆配置的设备、测试的仪器也要准备充分。

（2）泥浆配比设计一定要根据地层岩性特点现场及时调整，切勿一成不变。

（3）现场泥浆管理一定要有专人，配置后性能一定要达到要求。

（4）如果地层有出入，一定要按照配置工艺及管理要点做，深井调整泥浆需要时间长，一定要等到调整后性能达到要求才能钻进，切勿投机取巧。

（5）经过5个月施工，顺利完井，实际井深2786.56m，岩芯采取率93%，开创了我队乃至甘肃省绳索取芯深度纪录，取得了良好的经济效益和社会效益。