無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液體系在伊朗油田的應用

孫 仲

(中國石油天然氣集團公司長城鉆探工程有限公司物資分公司，北京 100021)

伊朗某油田是一個平行于兩伊邊境，寬20 km、長60 km、北南方向的長軸型背斜，位于伊朗西南部。該油田鉆井施工在三開井段時存在石膏層、巖鹽層和高壓鹽水層，鈣離子質量濃度最高達44 000 mg/L以上，對高密度鉆井液污染極其嚴重，且在該井段泥巖段中存在大量的劣質土，極易造漿，鈣侵嚴重，需要鉆井液密度控制在1.60～2.20 g/cm3，且抗鹽、抗鈣污染能力強。低固相聚合物飽和鹽水體系在使用過程中因受到了鈣侵和鹽水侵，出現了鉆井液黏度難以控制、鉆井液流動困難、動切力較大、循環水動力不足等問題。經研究改用無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液體系，改善鉆井液的流變性，減緩地層鈣離子對鉆井液性能的影響。該井段施工要解決的技術難點有1 500 m及1 800 m左右存在兩層高壓鹽水層，易發生鹽水侵;膏泥巖塑性變形引起的起下鉆困難;高密度鉆井液受地層水污染后的流變性控制困難;高密度鉆井液的井漏問題。

1 鉆井液體系的研究

1.1 無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液配方實驗

該鉆井液體系以淀粉為主降失水劑、PAC-LV 為流型調節劑、SPF-2為抗高溫降失水劑、K-inhib為泥頁巖抑制劑，加鹽至飽和。無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液實驗配方見表1。

表1 無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液配方實驗

通過對比表1中加料順序不同的配方的流變性發現，先加入鹽，后加入淀粉，懸浮能力增強。將鉆井液加熱至80℃后檢測其塑性黏度、動切力、靜切力以及API濾失量等性能，與常溫測定的各性能值相比，鉆井液性能變化不大，完全能夠滿足施工要求。

1.2 無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液鈣侵處理方法研究

室內實驗采用加入土粉和CaCl2對無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液的抗黏土和抗鈣離子污染性能進行研究，并采用純堿進行處理。無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液黏土侵和鈣侵處理實驗見表2。

表2 無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液鈣侵處理實驗

表2實驗結果表明，無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液體系抗鈣離子和抗黏土污染能力較強，在鈣污染后可通過加入適量的純堿進行處理來恢復鉆井液性能，符合三開井段施工要求。

2 鉆井液體系現場應用

選用表2中配方1進行現場應用，施工工藝及維護處理如下:

1)防止鈣質泥巖吸水膨脹、垮塌、縮經及鹽層溶解形成大肚子井眼，是該井段鉆井液工作的重點;同時及時調整鉆井液密度，防止鉆井液受地層鈣離子的污染，保持鉆井液性能優質、穩定;控制失水小于5 mL，主要處理劑為 SPF-2、PAN-2、NaCl、PAC-LV、Super-4、K-inhib、淀粉、純堿及加重料等。補充上述鉆井液材料，配制成膠液緩慢加入井漿中。該段開始應加足大分子抑制劑K-inhib，并隨鉆補充，防止劣質土分散，減少鉆井液的土含量。

2)鉆進過程中，及時補充降失水劑控制失水。根據地質預告鉆遇鹽膏層及高壓鹽水層前，及時加入重晶石、鐵礦粉，提高鉆井液密度，防止鹽侵。

3)該段存在兩個高壓高鈣水層，第一個水層在1 500 m左右，地層壓力相對較低，及時控制鉆井液密度在1.8～2.18 g/cm3。第二個水層在1 800～1 850 m，地層壓力相對較高，控制鉆井液密度在2.0～2.28 g/cm3，要求在第一時間控制住地層流體的侵入，減緩鈣離子對鉆井液流變性的影響，對鉆井液流變性控制非常有利。因第二個水層要求密度較高，容易在第一個水層附近造成漏失，易漏井段要控制加重速度，形成好的泥餅以后再緩慢提高密度，以控制第二個高壓水層。

4)平衡地層水是該段的關鍵點，即使在沒有地層水侵入井筒的情況下，在水層位置也存在地層水和鉆井液的置換問題，表現為鉆井液靜置時間長后，井筒內鉆井液黏度升高，切力變大，失水變大，鈣離子升高，密度降低。適當清除鈣離子后，鉆井液恢復正常。

5)維持鉆井液pH值在9～11，有利于鉆井液的抗鈣能力和提高鉆井液材料的使用效率。

6)特別關注鉆井液凈化系統的使用，盡可能使用細目篩布，合理使用除砂器、除泥器，減少劣質固相對高密度鉆井液流變性的影響。

7)加強鉆井液濾液分析，發現氯離子及鈣離子質量濃度增加時，及時進行處理，防止因侵入離子質量濃度過高引起鉆井液性能大幅度波動。為確保維護處理方案的合理性和可行性，在每次維護和處理鉆井液前需要進行大量的小型實驗，調整鉆井液配方，直到實驗結果符合施工要求后，才進行井內鉆井液處理。

3 鉆井液體系應用效果

2011年9月27日15∶00于井深1 332.5 m處用″鉆頭三開鉆進，于2011年10月6日2∶30鉆至井深1 893 m三開完鉆。使用無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液體系。在鉆至井深1 830 m前，將鉆井液密度由2.20 g/cm3調整到2.25 g/cm3;當進入井深1 830 m后，將鉆井液密度調整到2.28 g/cm3。由于及時提高鉆井液密度，壓穩了高壓鹽水層，沒有出現鹽水侵的現象;經過通井、下套管的實鉆檢驗，井底無沉砂，起鉆、下套管無阻卡。鉆井液單位成本控制在600 USD/m以內，取得了很好的經濟效益。

4 結論

無土相淀粉聚合物飽和鹽水鉆井液體系能夠在膏泥巖層段有效控制膏泥巖的縮徑和垮塌的情況。該體系在高密度下流變性容易控制，能夠有效處理高壓鹽水的污染問題，容易維護，值得推廣使用。

［1］ T16783.水基鉆井液現場測試程序［S］.1997.