无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液体系在伊朗油田的应用

孙 仲

(中国石油天然气集团公司长城钻探工程有限公司物资分公司，北京 100021)

伊朗某油田是一个平行于两伊边境，宽20 km、长60 km、北南方向的长轴型背斜，位于伊朗西南部。该油田钻井施工在三开井段时存在石膏层、岩盐层和高压盐水层，钙离子质量浓度最高达44 000 mg/L以上，对高密度钻井液污染极其严重，且在该井段泥岩段中存在大量的劣质土，极易造浆，钙侵严重，需要钻井液密度控制在1.60～2.20 g/cm3，且抗盐、抗钙污染能力强。低固相聚合物饱和盐水体系在使用过程中因受到了钙侵和盐水侵，出现了钻井液黏度难以控制、钻井液流动困难、动切力较大、循环水动力不足等问题。经研究改用无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液体系，改善钻井液的流变性，减缓地层钙离子对钻井液性能的影响。该井段施工要解决的技术难点有1 500 m及1 800 m左右存在两层高压盐水层，易发生盐水侵;膏泥岩塑性变形引起的起下钻困难;高密度钻井液受地层水污染后的流变性控制困难;高密度钻井液的井漏问题。

1 钻井液体系的研究

1.1 无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液配方实验

该钻井液体系以淀粉为主降失水剂、PAC-LV 为流型调节剂、SPF-2为抗高温降失水剂、K-inhib为泥页岩抑制剂，加盐至饱和。无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液实验配方见表1。

表1 无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液配方实验

通过对比表1中加料顺序不同的配方的流变性发现，先加入盐，后加入淀粉，悬浮能力增强。将钻井液加热至80℃后检测其塑性黏度、动切力、静切力以及API滤失量等性能，与常温测定的各性能值相比，钻井液性能变化不大，完全能够满足施工要求。

1.2 无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液钙侵处理方法研究

室内实验采用加入土粉和CaCl2对无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液的抗黏土和抗钙离子污染性能进行研究，并采用纯碱进行处理。无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液黏土侵和钙侵处理实验见表2。

表2 无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液钙侵处理实验

表2实验结果表明，无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液体系抗钙离子和抗黏土污染能力较强，在钙污染后可通过加入适量的纯碱进行处理来恢复钻井液性能，符合三开井段施工要求。

2 钻井液体系现场应用

选用表2中配方1进行现场应用，施工工艺及维护处理如下:

1)防止钙质泥岩吸水膨胀、垮塌、缩经及盐层溶解形成大肚子井眼，是该井段钻井液工作的重点;同时及时调整钻井液密度，防止钻井液受地层钙离子的污染，保持钻井液性能优质、稳定;控制失水小于5 mL，主要处理剂为 SPF-2、PAN-2、NaCl、PAC-LV、Super-4、K-inhib、淀粉、纯碱及加重料等。补充上述钻井液材料，配制成胶液缓慢加入井浆中。该段开始应加足大分子抑制剂K-inhib，并随钻补充，防止劣质土分散，减少钻井液的土含量。

2)钻进过程中，及时补充降失水剂控制失水。根据地质预告钻遇盐膏层及高压盐水层前，及时加入重晶石、铁矿粉，提高钻井液密度，防止盐侵。

3)该段存在两个高压高钙水层，第一个水层在1 500 m左右，地层压力相对较低，及时控制钻井液密度在1.8～2.18 g/cm3。第二个水层在1 800～1 850 m，地层压力相对较高，控制钻井液密度在2.0～2.28 g/cm3，要求在第一时间控制住地层流体的侵入，减缓钙离子对钻井液流变性的影响，对钻井液流变性控制非常有利。因第二个水层要求密度较高，容易在第一个水层附近造成漏失，易漏井段要控制加重速度，形成好的泥饼以后再缓慢提高密度，以控制第二个高压水层。

4)平衡地层水是该段的关键点，即使在没有地层水侵入井筒的情况下，在水层位置也存在地层水和钻井液的置换问题，表现为钻井液静置时间长后，井筒内钻井液黏度升高，切力变大，失水变大，钙离子升高，密度降低。适当清除钙离子后，钻井液恢复正常。

5)维持钻井液pH值在9～11，有利于钻井液的抗钙能力和提高钻井液材料的使用效率。

6)特别关注钻井液净化系统的使用，尽可能使用细目筛布，合理使用除砂器、除泥器，减少劣质固相对高密度钻井液流变性的影响。

7)加强钻井液滤液分析，发现氯离子及钙离子质量浓度增加时，及时进行处理，防止因侵入离子质量浓度过高引起钻井液性能大幅度波动。为确保维护处理方案的合理性和可行性，在每次维护和处理钻井液前需要进行大量的小型实验，调整钻井液配方，直到实验结果符合施工要求后，才进行井内钻井液处理。

3 钻井液体系应用效果

2011年9月27日15∶00于井深1 332.5 m处用″钻头三开钻进，于2011年10月6日2∶30钻至井深1 893 m三开完钻。使用无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液体系。在钻至井深1 830 m前，将钻井液密度由2.20 g/cm3调整到2.25 g/cm3;当进入井深1 830 m后，将钻井液密度调整到2.28 g/cm3。由于及时提高钻井液密度，压稳了高压盐水层，没有出现盐水侵的现象;经过通井、下套管的实钻检验，井底无沉砂，起钻、下套管无阻卡。钻井液单位成本控制在600 USD/m以内，取得了很好的经济效益。

4 结论

无土相淀粉聚合物饱和盐水钻井液体系能够在膏泥岩层段有效控制膏泥岩的缩径和垮塌的情况。该体系在高密度下流变性容易控制，能够有效处理高压盐水的污染问题，容易维护，值得推广使用。

［1］ T16783.水基钻井液现场测试程序［S］.1997.