酒東區塊高鈣陽離子鉆井液技術

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研究院,新疆 克拉瑪依834000:2.克拉瑪依雙信有限責任公司，新疆 克拉瑪依 834000）

1 高鈣陽離子鉆井液體系簡介

1.1 陽離子鉆井液簡介

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，二者的相互結合，使得陽離子鉆井液具有較強的抑制性、較好的穩定井壁能力，并配合陽離子降失水劑HS-1、磺化類處理劑的應用，將失水量降低到很小的范圍內，解決了垮塌問題。

1.2 鈣處理陽離子鉆井液簡介

Ca2+能夠與鉆井液中粘土礦物中的鈉離子發生交換，將鈉土轉變為鈣土。鈣土水化能力弱，分散度低，故轉化后體系分散度明顯下降；其次Ca2+本身是一種無機絮凝劑，會壓縮粘土表面的擴散雙電層，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，造成粘土顆粒分散度下降。因此該處理鉆井液具有性能穩定，具有較強的抗鈣、抗鹽和粘土污染能力，且固相含量相對較小，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，有利于井壁穩定，再者由于鈣處理鉆井液中粘土細顆粒含量較小，對油氣層的損害程度相對較小。

2 酒東區塊鉆井液技術難點分析及技術對策

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。已鉆多數井（長3-5井、長3-8井、長2-15井、長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，復雜程度不同。其中，長2-15井較為嚴重，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)，導致鉆井液受鹽水污染，且在高密度條件下易發生壓差卡鉆。

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定，易剝落掉塊發生鉆具硬卡，預計紅層3800-4150m；高密度1.85～1.95 g/cm3情況下鉆井，易發生壓差卡鉆；已鉆井實鉆和地層測壓數據顯示，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，井壁不穩定，易坍塌掉塊，造成起下鉆遇阻卡。

3 室內研究

3.1 Ca2+ 對鉆井液性能的影響

表1 CaO乳液加量試驗

取長3-2井1750m井漿進行CaO乳液加量試驗,實驗表明陽離子鉆井液中加入CaO乳液，開始加入會出現絮凝現象，隨著加量增加，鉆井液流變性改善，泥餅變薄，鉆井液結構弱化，加量超過1.5%出現失水劇增現象。

3.2 抑制性評價

表2 巖屑回收率試驗

取長3-2井1500m井漿，取長3-2井1725m的巖屑進行回收率試驗。實驗表明，陽離子鉆井液中加入CaO能顯著提高鉆井液抑制性。

3.3 抗粘土污染能力評價

表3 抗粘土污染能力評價

取長3-2井1500m井漿加入粘土進行抗粘土污染能力評價，實驗表明陽離子鉆井液中加入CaO乳液，加入土粉進行熱滾，對3%土粉加量在有較好的抗污染能力，加量為6%時鉆井液粘切值急劇升高。

4 現場應用

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

4.2 鉆井液的使用效果：采用酒東區塊完成的長209井、長3-2井、長2-7井的數據進行比對，其中長209井采用的是陽離子聚合物體系，長3-2井和長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定。②固相含量相對較少，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 結語

5.1 現場應用表明石灰處理鉆井液，Ca2+含量在1200-2000ml/L之間，堿度儲備在3000-6000mg/L之間較為適宜。依據堿度儲備，及現場生石灰有效利用率50%、口井泥漿量1500m3計算，口井鉆井液生石灰消耗量應在15-22t之間。即可滿足提高抑制性，改善泥餅質量，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 對于高鈣陽離子鉆井液的PH值應控制在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，鉆井液抑制性將會降低，將失去鈣處理的意義。

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