酒東區(qū)塊高鈣陽離子鉆井液技術(shù)

孟瀅 趙峰瀟 鄒江美 瑪依拉·鐵留太

（1.西部鉆探鉆井工程技術(shù)研究院,新疆 克拉瑪依834000:2.克拉瑪依雙信有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834000）

1 高鈣陽離子鉆井液體系簡(jiǎn)介

1.1 陽離子鉆井液簡(jiǎn)介

陽離子聚合物鉆井液是以大陽離子作為包被絮凝劑，以小陽離子作為泥頁巖抑制劑，二者的相互結(jié)合，使得陽離子鉆井液具有較強(qiáng)的抑制性、較好的穩(wěn)定井壁能力，并配合陽離子降失水劑HS-1、磺化類處理劑的應(yīng)用，將失水量降低到很小的范圍內(nèi)，解決了垮塌問題。

1.2 鈣處理陽離子鉆井液簡(jiǎn)介

Ca2+能夠與鉆井液中粘土礦物中的鈉離子發(fā)生交換，將鈉土轉(zhuǎn)變?yōu)殁}土。鈣土水化能力弱，分散度低，故轉(zhuǎn)化后體系分散度明顯下降；其次Ca2+本身是一種無機(jī)絮凝劑，會(huì)壓縮粘土表面的擴(kuò)散雙電層，使水化膜變薄，自然電位下降，從而引起從而引起粘土表面面-面，面-端的聚結(jié)，造成粘土顆粒分散度下降。因此該處理鉆井液具有性能穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抗鈣、抗鹽和粘土污染能力，且固相含量相對(duì)較小，容易在高密度條件下維持較低的粘度和切力，其次能在一定程度上抑制泥頁巖水化膨脹，濾失量較小，泥餅薄韌，有利于井壁穩(wěn)定，再者由于鈣處理鉆井液中粘土細(xì)顆粒含量較小，對(duì)油氣層的損害程度相對(duì)較小。

2 酒東區(qū)塊鉆井液技術(shù)難點(diǎn)分析及技術(shù)對(duì)策

2.1 第三系牛胳套-胳塘溝組(N2n+N1t)：泥巖極易水化分散，易縮徑、鉆頭泥包。已鉆多數(shù)井（長(zhǎng)3-5井、長(zhǎng)3-8井、長(zhǎng)2-15井、長(zhǎng)2-17井）在二開鉆遇的第三系N地層中均有起下鉆阻卡的情況，復(fù)雜程度不同。其中，長(zhǎng)2-15井較為嚴(yán)重，其在二開鉆至中完井深3451m，因起鉆遇阻、劃眼損失36h。

2.2 白堊系存在高壓鹽水層，且存在兩套異常壓力帶(第一異常帶在2500-3200m呈較低超壓，第二超壓帶在下溝組下段3800～4800m呈較高超壓)，導(dǎo)致鉆井液受鹽水污染，且在高密度條件下易發(fā)生壓差卡鉆。

2.3 白堊系下溝組（K1g3）：中下溝組地層硬脆性泥巖段、紅層井段及其交接面井壁不穩(wěn)定，易剝落掉塊發(fā)生鉆具硬卡，預(yù)計(jì)紅層3800-4150m；高密度1.85～1.95 g/cm3情況下鉆井，易發(fā)生壓差卡鉆；已鉆井實(shí)鉆和地層測(cè)壓數(shù)據(jù)顯示，白堊系下溝組上段(K1g1)底部的紫紅色泥巖易坍塌，井下復(fù)雜多阻卡、劃眼多的井段主要在K1g2～ K1g1上部地層，該段地層為泥巖，特別是K1g2底部為紫紅色泥巖，井壁不穩(wěn)定，易坍塌掉塊，造成起下鉆遇阻卡。

3 室內(nèi)研究

3.1 Ca2+ 對(duì)鉆井液性能的影響

表1 CaO乳液加量試驗(yàn)

取長(zhǎng)3-2井1750m井漿進(jìn)行CaO乳液加量試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明陽離子鉆井液中加入CaO乳液，開始加入會(huì)出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象，隨著加量增加，鉆井液流變性改善，泥餅變薄，鉆井液結(jié)構(gòu)弱化，加量超過1.5%出現(xiàn)失水劇增現(xiàn)象。

3.2 抑制性評(píng)價(jià)

表2 巖屑回收率試驗(yàn)

取長(zhǎng)3-2井1500m井漿，取長(zhǎng)3-2井1725m的巖屑進(jìn)行回收率試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，陽離子鉆井液中加入CaO能顯著提高鉆井液抑制性。

3.3 抗粘土污染能力評(píng)價(jià)

表3 抗粘土污染能力評(píng)價(jià)

取長(zhǎng)3-2井1500m井漿加入粘土進(jìn)行抗粘土污染能力評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)表明陽離子鉆井液中加入CaO乳液，加入土粉進(jìn)行熱滾，對(duì)3%土粉加量在有較好的抗污染能力，加量為6%時(shí)鉆井液粘切值急劇升高。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1 高鈣鉆井液的維護(hù)方法：在維護(hù)工藝上，要特別注意掌握好幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，包括濾液中Ca2+ 的濃度，并使用FCLS控制流變性能。石膏侵對(duì)高鈣鉆井液的性能一般不會(huì)有很大的影響。但在鉆入大段石膏地層時(shí)，鉆井液的粘度、切力及濾失量都會(huì)有所增加。正確的處理方法是，在鉆遇石膏層之前可先加適量燒堿經(jīng)行預(yù)處理以維持所需的PH值。當(dāng)鉆遇石膏層后，先不急于加石灰，待PH值開始出現(xiàn)下降時(shí)再行加入。此時(shí)若流變性和濾失量出現(xiàn)較大變化，可通過加入FCLS等處理劑進(jìn)行控制。

4.2 鉆井液的使用效果：采用酒東區(qū)塊完成的長(zhǎng)209井、長(zhǎng)3-2井、長(zhǎng)2-7井的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，其中長(zhǎng)209井采用的是陽離子聚合物體系，長(zhǎng)3-2井和長(zhǎng)2-7井都采用的是高鈣陽離子鉆井液。可以看出：①高鈣陽離子鉆井液體系密度比較穩(wěn)定。②固相含量相對(duì)較少，容易在高密度條件下維持較低的粘度和切力，有利于提高鉆速。

5 結(jié)語

5.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明石灰處理鉆井液，Ca2+含量在1200-2000ml/L之間，堿度儲(chǔ)備在3000-6000mg/L之間較為適宜。依據(jù)堿度儲(chǔ)備，及現(xiàn)場(chǎng)生石灰有效利用率50%、口井泥漿量1500m3計(jì)算，口井鉆井液生石灰消耗量應(yīng)在15-22t之間。即可滿足提高抑制性，改善泥餅質(zhì)量，增加鉆井液抗鹽鈣和粘土污染能力，改善流變性的目的。

5.2 對(duì)于高鈣陽離子鉆井液的PH值應(yīng)控制在11-12，若PH值過低，Ca2+含量增加,鉆井液的粘度及切力將超過極限范圍；若pH值過高，Ca2＋含量減小，鉆井液抑制性將會(huì)降低，將失去鈣處理的意義。

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