冀中晋45断块钻井液技术

曹成 侯建庆 侯跃 谭春 彭舒

摘 要：冀中束鹿凹陷荆丘构造带晋45断块，沙一下部为特殊岩性段，以膏盐岩、盐岩、含膏泥岩为主，采用聚合物钻井液易发生膏、盐污染，钻井液性能变差，流变性不易调控，易发生井壁缩径、井塌划眼等复杂情况。经选用KCl-有机盐钻井液体系，具有强抑制、抗污染、强封堵等特性，现场应用表明，该体系的应用解决了晋45区块施工井膏盐污染造成的流变性差、滤失量高导致井壁失稳、缩径、井塌划眼等难题，完成井井径扩大率<12%，施工中起下钻、电测、下套管顺利。

关键词：KCl;抑制性;含膏泥岩;盐岩;流变性

1 地质描述

Ed厚层紫红色泥岩夹浅棕（灰）色细砂岩为主，呈不等厚互层，紫红色泥岩极易造浆，钻井液处理有一定困难。Es1下部为特殊岩性段，为区域标志层。岩性以膏盐岩，盐岩，含膏泥岩的岩性组合，自然电位有较大异常，电阻曲线体现为特高阻特征。因此要做好钻井液膏、盐侵预案。做好井眼轨迹控制和泥浆体系的优选，及防污染防漏防垮塌防卡钻事故。

2 难点

膏盐污染后钻井液粘切和滤失量升高，性能调控困难。在晋45-115X，晋45-116X等井采用聚合物钻井液至特殊岩性井段时，钻井液粘度由46秒上升至200秒以上，API失水由3.2mL涨至8mL以上，同时切力上升;其次，盐溶后Cl‑含量升高，井径扩大率增大。资料显示在晋45-106X井在2820m测得Cl‑含量531.75mg/L，在3170m测得Cl-

含量35450mg/L，地层含盐量很高，对钻井液污染很严重，同时盐溶带来井径扩大，完成井膏盐岩段平均井径扩大率35.7%，最大井径达80%以上。

3 技术对策：

3.1 KCl-有机盐钻井液选用

KCl-有机盐钻井液使用的有机盐主要为多种低碳碱金属有机酸盐、有机酸铵盐、有机酸季铵盐以及它们的复合物。这些有机盐在水中有较高溶解度，可以形成密度较高的水溶液，利用有机盐的密度调节作用，减少加重剂用量，降低钻井液的固相含量。

经过大量实验，优选与KCl-有机盐钻井液相配伍处理剂，优化处理剂加量，调整钻井液的流变性和抗温能力。

3.2 KCl-有机盐钻井液配方

（膨润土30-40g/l）+0.3%NaOH+2%KJAN+2%WFT-108+

1% Redu1+2%SN+2%SMP-2+0.3%CFB+8%KCl+15%有机盐weigh2+加重剂。

4 现场应用

4.1 处理原则

以KCl、有机盐提高钻井液抑制性，抑制造浆，控制膨润土含量上升;CFB大分子控制粘度和切力;KJAN、Redu1、

SMP-2、SN降低滤失量;白沥青NFA-25，WFT-108，固壁剂配合改善泥饼质量，控制高温高压失水;并根据实际情况合理调整密度，达到控制盐岩和含膏泥岩的塑性蠕动，稳定地层。根据钻井液性能变化情况补充各组分的消耗量。KCl、有机盐及各处理剂应配制成胶液进行补充。使用好固控设备，清除有害固相。随着密度增高，应相应降低体系中的膨润土含量。钻进一定井段后，钾离子将被消耗而减少，须检测钻井液中的钾离子及氯根含量，补充KCl。KCl-有机盐钻井液体系含盐量高，为促进各处理剂水化基团的电离，应补充烧碱保持钻井液pH值在9～10。在KCl-有机盐钻井液体系配置性能方面，现场在（晋45-154X、155X、153X井）配浆完测试性能，钻井液性能稳定，流型好，能满足现场需要。

4.2 现场维护

①KCl-有机盐体系在晋45断块东营段施工中凸显了KCl-有机盐钻井液非常优良的抑制造浆能力，和井壁稳定能力。钻井液粘切非常稳定，也没有发生井垮等井壁不稳定的现象。从岩屑中可以看出钻头打出齿印，岩屑保存很好而且不分散，证明KCl-有机盐钻井液具有很强的抑制性。基本配方如下：清水10m3+2%KJAN+1-2%WFT-108+0.8-1%

Redu1+1-2%SN+1-1.5%SMP-2+8%KCl+15%有機盐;

②进入沙河街地层后，进入膏盐岩、盐岩、含膏泥岩地层后，同时再次优化处理剂配方，提高钻井液的成膜护壁性能，达到稳定井壁抑制垮塌的目的。具体配方如下：清水10m3+3%KJAN+3%WFT-108+1.5%Redu1+2%SN+2-3%NFA-

25+2%SMP-2+8%KCl+15%有机盐;

③KCl-有机盐体系实测膏泥岩，盐岩出现后性能变化：见上表。可以分析出：使用KCl-有机盐钻井液体系，在晋45-154X，155X，153X在井深膏泥岩，盐岩出现后，钻井液流型稳定，钻井液性能基本无变化，应用表明KCl-有机盐钻井液有着良好的抗污染能力。KCl-有机盐钻井液体系在晋45-154X，155X，153X应用表明，该体系能有效解决东营组泥岩和沙河街组大段膏泥岩、盐岩、灰色泥岩井壁稳定问题，应用的施工井没有发生过较严重的划眼现象，没有发生过任何事故与复杂，确保了钻井施工顺利。应用表明该体系稳定性好，抗温能力强，抗污染能力强;流变性易于调节，悬浮携砂能力强;泥饼质量易于改善，润滑防卡能力强。

5 完成井情况

采用聚合物钻井液和KCl-有机盐钻井液体系在晋45区块对比分析：其中在晋45-154X，155X，153X，采用KCl-

有机盐钻井液体系，在平均井深增加22.27m，平均盐膏层厚度增加26.33m情况下，平均钻井周期缩短6.23d，平均完井周期缩短5.53d;平均机械钻速提高4.53m/h;井径扩大率降低8.74%。减少井下复杂情况的发生，保证了安全钻井。使用井段的井径规则，应用该体系施工的井，创造了施工区域多项技术指标。该体系在降低事故复杂，减少事故损失;提高钻井速度，确保施工作业顺利方面具有明显的技术优势，综合经济效益十分显著。

6 总结和认识

①KCl-有机盐钻井液具有很强抑制分散能力，钻井液性能稳定，处理简单;

②该体系抗盐、抗钙污染能力强，出现膏岩，盐岩钻井液性能基本无变化;

③该体系施工的井完井周期明显缩短，减少对油层的浸泡，具有油层保护作用;

④该体系施工的井，井径比较规则，完成井井径扩大率<12%。

参考文献：

[1]范江，李晓光，张巨杰，等.高密度KCl-聚合物钻井液在阿塞拜疆的应用[J].钻井液与完井液，2010，27（5）：44-46.

[2]韩祝国，徐加放，邱正松等.KCl-欠饱和盐水钻井液技术在新疆探区的应用[J].西部探矿工程，2007（03）.

作者简介：

曹成（1984- ），男，工程师，毕业于西南石油大学应用化学专业，主要从事钻井液技术研究及管理工作。