長裸眼深部膏鹽層鉆井工藝技術

趙樹清靳威郭升濤(.渤海鉆探第二鉆井工程分公司, 河北 廊坊 065000；.渤海鉆探第一固井工程分公司， 河北 廊坊 06550)

長裸眼深部膏鹽層鉆井工藝技術

趙樹清1靳威2郭升濤1(1.渤海鉆探第二鉆井工程分公司, 河北 廊坊 065000；2.渤海鉆探第一固井工程分公司， 河北 廊坊 062550)

深層膏鹽在高溫高壓下呈塑性狀態，因上覆地層壓力而向低壓井眼蠕動，常常引起卡鉆、埋鉆等工程事故。為減緩膏鹽層的蠕變速率，通常提高鉆井液密度，這樣很容易引起鹽上裸眼井段低壓地層破裂漏失，造成井下復雜或事故；同時也加大了滲透性地層井段的壓差，管串極易粘附；由于鹽層蠕變，套管安全下入存在很大風險，施工難度極大。本文以TK1130井為例，闡述了長裸眼深部膏鹽層鉆井工藝技術。

長裸眼；深部膏鹽層；塑性蠕變；鉆井難點與對策；實例

1 膏鹽層蠕變特性

(1)膏鹽層化學成分。膏鹽層主要化學成分是氯化鈉，夾雜石膏、軟泥巖等物質，鹽類易溶解，軟泥巖膨脹縮徑。

(2)膏鹽層蠕變特性。深部膏鹽層蠕動的主要能量來自于上覆地層壓力，其蠕變分三個階段：①初始蠕變：又稱瞬態蠕變，開始速率很高，隨后速率變緩。②次級蠕變：又稱穩態蠕變，蠕變速率恒定。③第三級蠕變：又稱加速蠕變，巖體破壞斷裂。

1.3 影響膏鹽層蠕變速率的主要因素。

①井溫。鹽巖層的蠕變隨溫度的升高而急劇增大。②井深。塑性變形隨其埋藏深度的增加而加劇。③鉆井液密度。變形速率隨鉆井液密度增加而下降。④鹽的組分和成因。各種鹽類在相同壓差下產生塑性變形的速率各不相同；在相同溫度下，NaCl的膨脹率高于KCl，膏鹽等復合鹽更易發生塑性變形。⑤鉆開膏鹽層的時間。剛鉆開時，作用于井壁的側壓力突然下降，膏鹽以較快的速率變形(瞬態蠕變)，之后井眼變形緩慢直至恒定(穩態蠕變)，但裸露時間越長，則縮徑程度越嚴重[1]。

2 鉆井難點與對策

2.1 主要難點

①深部膏鹽層初始蠕變速率很大，鉆進過程中擠卡鉆頭，扭矩較大，易發生卡鉆事故。

②鉆開的井眼內，膏鹽層以穩態蠕變的速率使得井徑縮小，時間越長，縮徑越嚴重。

③使用不飽和鹽水鉆井液體系，Cl-含量過低，井徑偏大，非均質含膏塑性泥巖失去支撐而坍塌；Cl-含量過高，井眼縮徑嚴重，同時上部井眼鹽類結晶，易造成井下復雜或事故。

④高密度鉆井液鉆進，易發生鹽上裸眼地層漏失、鉆具或套管粘附。

⑤由于膏鹽層的穩態蠕變，能否安全下入尾管難以確定。

2.2 鉆井對策

(1)井眼準備。鹽上裸眼段先期承壓堵漏，達到穿鹽時鉆井液密度+循環環空壓耗+激動壓力，提高鹽上裸眼段井壁承壓能力，同時降低砂巖、砂礫巖等地層的滲透性。

(2)鉆進措施。

①使用欠飽和鹽水鉆井液體系，將Cl-含量控制在合適范圍，溶蝕部分蠕變鹽巖；調整好鉆井液性能，保證鉆井液的攜巖和懸巖；盡可能提高鉆井液密度，以抵抗膏鹽及軟泥巖的塑性蠕動。

②鹽層段夾雜膏泥巖、泥巖、石膏等巖性，鉆時相對鹽層較高。一般穿鹽前首先接觸的是膏泥巖，鉆速較慢，如發現鉆時有增快的趨勢，立即上提鉆具，“進一退二”。

③鉆開塑性地層后其初始蠕變速率很高，因此應調整鉆井參數，嚴格控制鉆時。

(3)下尾管措施。

①采用擴孔器對膏鹽層段進行擴徑。

②根據間隔不少于24h井徑測井數據，計算出該條件下的地層蠕變速率，從而計算出尾管安全下入時間。若計算出的時間偏小，可考慮提高鉆井液密度、降低Cl-含量，擴眼后重測地層蠕變速率，計算尾管安全下入時間，直到能安全下入尾管為止。

③通井前作好一切下尾管準備工作，盡可能縮短下尾管作業時間，保證尾管安全下入。

3 TK1130井實鉆情況

TK1130是塔河油田的一口長裸眼穿鹽井，鹽層厚度136.33m，埋藏深度5128.67～5265m。二開φ339.7mm技套下至3197.79m，穿鹽前采用φ311.15mm鉆頭鉆進至鹽頂5128.67m，經承壓堵漏、鹽層鉆進、擴眼作業，井深5285m下入φ265.1mm＋φ244.5mm復合尾管，后下入φ244.5mm套管回接至井口。

3.1 承壓堵漏。目的在于提高鹽上裸眼段井壁承壓能力，以確保高密度鉆井液施工時鹽上裸眼段井壁穩定。

(1)鹽上裸眼段地層巖性。

(2)承壓要求。采用1.67g/cm3的鉆井液穿鹽時上部裸眼井段穩定，按設計裸眼井壁承壓≥1.67+環空壓耗+開泵或下放鉆具激動壓力，鹽頂當量密度≥1.73g/cm3。

(3)堵漏漿成分顆粒配比。

①二疊系至雙峰灰巖：井漿+3%果殼+4%SQD-98(中粗)+4%SQD-98(細)+ 1%鋸末+2%棉子殼+2%云母+4% DF-1+4%CXD-2。

②侏羅系至二疊系底：井漿+4%果殼+4%SQD-98(粗)+4%SQD-98(細)+4%DF-1 +2%棉子殼+4%CXD-2+2%云母。

③套管鞋至侏羅系：井漿+3%果殼+5%SQD-98(細)+5%SQD-98(粗)+2%云母+2%DF-1 +4%CXD-2+2%鋸末+1%棉子殼。

(4)工藝技術。

①下入光鉆桿，將鉆井液密度提至1.50g/cm3。②將堵漏漿替漿到位(保證技套內堵漏漿不少于35m3)，起鉆至預計堵漏漿頂部，關半封閘板。

③首次承壓井口回壓值不超過當量密度1.61g/cm3，如提前破裂漏失，則以破裂壓力為準靜止憋壓，根據實際情況間隔30～60min加壓一次，保持一定壓差，幅度值為0.5～1.0MPa，直至達到預定承壓值。

④達到設計承壓值后靜止憋壓8～10h，自然降壓至當量密度1.65g/cm3后，采用節流閥每1h放壓 0.5～1MPa，直至井口回壓為0。

⑤篩除堵漏劑關井承壓，檢查堵漏效果。鹽頂當量密度1.73gcm3的井口回壓30min壓降不超過0.5MPa，如達不到要求重新承壓堵漏。

(5)實鉆情況。TK1130井經兩次承壓堵漏，達到了穿鹽要求。鹽層作業中分別在5148.99m鹽層鉆進、5250.19m鹽底鉆進、5285m鹽下泥巖鉆進、5283.92m鹽下泥巖擴孔時發生不同程度的漏失，均按以上操作堵漏成功。

3.2 鹽層鉆進

(1)施工方案與措施

①穿鹽前鉆井液Cl-含量調整在100000～110000mg/l范圍內，鉆進時控制在140000～160000mg/l，鉆井液密度提高到1.62g/cm3。

②鉆具結構：φ311.15mmPDC+φ203.2mmDC×89.86 m+φ203.2mm隨鉆震擊器×6.54m+φ203.2mmDC×18.13 m+φ139.7mmDP。

③通過控制扭矩和鉆時，達到鹽層安全鉆進。

(2)實鉆情況

鹽層鉆進曾發生三次膏泥巖或泥巖裂縫性漏失，均及時安全起出鹽層井段；起下鉆均未出現阻卡現象；采用了PDC鉆頭穿鹽，扭矩較大但機速較快，機速達到4.54m/h。

3.3 鹽層擴眼

使用YK311-365液壓式PDC擴孔器，對膏鹽層及以下井段進行擴眼。擴眼過程中，控制鉆壓與扭矩，送鉆均勻；同時對扭矩變化較大的井段反復擴劃直到通暢。

3.4 下尾管作業

TK1130井鹽層擴孔測井完畢后，按24h間隔測井數據計算：蠕變速率最大5.37mm/h，井深5152.2m，井徑由413.64mm縮至284.84mm；井深5202.6m由377.55mm縮至280.75mm，為最小井徑；鹽層段平均蠕變速率1.65mm/h。尾管安全下入時間只有18.6h。

4 結語

(1)深部膏鹽層在高溫高壓下呈塑性狀態，在上覆地層壓力作用下向低壓區蠕動。正確認識膏鹽層蠕變規律，制定科學的技術措施，可有效解決膏鹽層鉆井難題。

(2)長裸眼穿鹽施工，鹽上裸眼層段承壓堵漏是關鍵，目的在于提高鹽上裸眼段井壁承壓能力。

(3)使用欠飽和鹽水鉆井液，通過溶蝕作用，減輕鹽層段縮徑；同時盡可能提高鉆井液密度，以抵抗膏鹽及軟泥巖的塑性蠕動。

(4)通過間隔24h兩次測井井徑數據計算下尾管安全時間，確定能否進行下尾管作業，因此必須確保電測數據準確無誤，同時應根據實鉆情況合理分析井下狀況，正確處置。

[1]鄢捷年.鉆井液工藝學[M].東營：中國石油大學出版社，2013:357-372.

[2]鄭述全，胡衛東，歐云東.長裸眼多壓力系統卡鉆事故處理工藝技術應用[J].鉆采工藝，2007.30(5):139-141.

趙樹清(1973-)，男，高工，副總工程師，1997年畢業于大慶石油學院鉆井工程專業，主要從事鉆井工藝技術研究與管理工作。