鹽水鉆井液在伊拉克東巴地區(qū)取芯井的應(yīng)用

姜 強(qiáng)

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413）

東巴格達(dá)油田探明儲量在15×108t左右，該油田是振華石油公司在伊拉克啟動的重要石油開采項(xiàng)目，大慶鉆探憑借進(jìn)年來在伊拉克區(qū)塊豐富的鉆探經(jīng)驗(yàn)和高質(zhì)量的技術(shù)服務(wù)，中標(biāo)了該油田的部分鉆機(jī)服務(wù)。從前期施工情況看，該區(qū)塊在鉆井過程中的主要風(fēng)險(xiǎn)是由剝落掉塊造成的卡鉆及坍塌。為了進(jìn)一步摸清儲層的地質(zhì)情況，進(jìn)行了取芯作業(yè)，通過鉆井液密度控制、提高體系抑制性等技術(shù)措施順利完成取芯作業(yè)，獲得了較高的巖芯收獲率。

1 地質(zhì)情況分析

東巴格達(dá)油田位于美索不達(dá)米亞盆地，歸屬于伊拉克的巴格達(dá)省管轄。該區(qū)塊二開地層泥巖和鹽膏層發(fā)育，其中Low fars 層石膏發(fā)育，石膏含量可達(dá)90%以上；易發(fā)生坍塌和縮徑；三開井段的Tanuma、Rumaila頁巖層，易因井壁失穩(wěn)造成剝落掉塊、坍塌等風(fēng)險(xiǎn)；Mauddud層有漏失風(fēng)險(xiǎn)，如發(fā)生漏失，由于液面下降井筒液柱壓力失衡，誘發(fā)上部頁巖坍塌。四開井段存在大段的泥頁巖互層，巖性膠結(jié)質(zhì)量差，頁巖發(fā)育，易發(fā)生剝落掉塊等事故，Shuaiba 層為易漏地層，需注意防漏，完鉆層位Ratawi為高壓層，易發(fā)生井涌井噴事故。

2 鉆井液技術(shù)對策

針對泥頁巖發(fā)育地層易因水化膨脹造成縮徑、剝落掉塊等問題，需提高鉆井液抑制性，加入膨潤土和磺化瀝青提高體系封堵能力，提高井眼清潔能力，增強(qiáng)鉆井液攜巖能力和循環(huán)時(shí)間并配合其他工程措施，每次起鉆前用稠漿舉砂，從而避免產(chǎn)生巖屑床[1-2]。

針對石膏層發(fā)育問題，提高鉆井液的抗鹽鈣能力，并在鉆遇鹽膏層時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控，保證體系的各項(xiàng)性能不受影響[3]。

針對鹽膏層因溶解或吸水膨脹造成的擴(kuò)徑和縮徑等問題，在鉆遇相應(yīng)井段時(shí)進(jìn)一步控制鉆井液密度。

3 現(xiàn)場施工情況

針對東巴格達(dá)油田的地質(zhì)情況，結(jié)合已有施工經(jīng)驗(yàn)，對鉆井液配方及施工方案做了進(jìn)一步調(diào)整，在EBSZ-X 取芯井施工過程中，順利完鉆，獲得了理想的施工效果及較高的巖芯收獲率。

3.1 二開鉆井液施工情況

3.1.1 二開施工難點(diǎn)分析

二開井段為大井眼，尺寸為17-1/2″，施工難度主要體現(xiàn)在環(huán)空返速低，攜砂困難，巖屑在井筒內(nèi)反復(fù)留存，易發(fā)生環(huán)空不暢、憋壓和鉆頭泥包等情況；Lower far 層為石膏和泥巖互層，容易縮徑，易造成起下鉆遇阻。

3.1.2 技術(shù)措施及施工效果

（1）調(diào)整氯離子含量，提高鉆井液抑制性。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，將氯離子含量調(diào)整到60000～80000mg/L，而鉀離子含量保持不變，含鹽量不低于5%，這樣既能夠有效抑制泥巖膨脹以及鹽巖層的溶解，同時(shí)避免了因?yàn)楹}量過高，造成粘度切力偏低的現(xiàn)象，使鉆井液仍具有優(yōu)良的攜屑能力。

（2）改善泥餅質(zhì)量。使用磺化處理劑和優(yōu)質(zhì)的坂土漿改善泥餅質(zhì)量，并將濾失量控制在3mL左右。

（3）密度控制。本井進(jìn)入石膏層后將密度提高到1.30g/cm3，通過鉆井液液柱壓力，減緩井眼縮徑的速度和幅度。

（4）稠漿舉砂措施。每次起鉆之前都進(jìn)行稠漿舉砂的施工措施，下套管之前，稠漿封井底，從而防止井筒內(nèi)泥漿沉砂過多。

3.2 三開鉆井液施工情況

3.2.1 三開施工難點(diǎn)分析

三井段依然為大井眼，施工難度主要體現(xiàn)在環(huán)空返速低，攜砂困難，巖屑在井筒內(nèi)反復(fù)留存，易造成環(huán)空不暢，憋壓，鉆頭泥包；三開井段的Tanuma、Rumaila層為頁巖層，易因?yàn)榫谑Х€(wěn)發(fā)生剝落掉塊、坍塌等風(fēng)險(xiǎn)；Mauddud 層有漏失風(fēng)險(xiǎn)，如發(fā)生漏失，由于液面下降會導(dǎo)致井筒液柱壓力失衡、地層失穩(wěn)，誘發(fā)上部頁巖坍塌。

3.2.2 技術(shù)措施及施工效果

（1）本井三開井段繼續(xù)控制鹽的含量在5%左右，氯離子含量控制在40000～60000mg/L，在滿足體系抑制性的同時(shí)，又能有效避免粘度、切力以及濾失量的下降[4]。

（2）通過加入磺化材料，改善泥餅質(zhì)量，降低泥餅厚度，有利于減少起下鉆的阻卡現(xiàn)象。

（3）三開井段密度控制在1.26～1.30g/cm3，鉆進(jìn)過程井壁穩(wěn)定，無明顯剝落掉塊。

（4）本井三開井徑平均擴(kuò)大率為1.06%，最大井徑14.93″，最小井徑10.87″。本井三開整體井徑偏小，最大井徑明顯減小，從測井?dāng)?shù)據(jù)看有縮徑現(xiàn)象，提高比重后對頁巖穩(wěn)定起到了一定作用，整個(gè)鉆進(jìn)過程中無明顯頁巖剝落掉塊，說明頁巖層得到了有效控制。三開井徑情況見圖1。

圖1 三開井徑圖

3.3 四開鉆井液施工情況

3.3.1 四開施工難點(diǎn)分析

四開為取芯段，在保證鉆井液的抑制性、攜屑性、流變性的前提下，還需要保證良好的頁巖抑制性。通過鄰井施工過程分析，四開井段存在大段的泥頁巖互層，頁巖穩(wěn)定性是需要解決的重點(diǎn)問題，可通過密度控制平衡地層壓力，配合合適濃度的K+離子，盡可能充分抑制泥頁巖的水化效應(yīng)，封堵微裂縫，穩(wěn)定井壁[5-6]。完鉆層位為Ratawi，為高壓層，要防止發(fā)生井涌井噴事故，Shuaiba層為易漏地層，需注意防漏。

3.3.2 技術(shù)措施及施工效果

（1）本井四開繼續(xù)控制鹽的含量在5%左右，氯離子控制在40000～60000mg/L 左右，既滿足體系抑制性，又能夠有效控制粘度和切力的下降，以及濾失量的控制。

（2）通過加入磺化材料，改善泥餅質(zhì)量，降低泥餅厚度，有利于減少起下鉆的阻卡現(xiàn)象。

（3）四開密度控制在1.35～1.40g/cm3，取芯前鉆進(jìn)過程井壁穩(wěn)定，無明顯剝落掉塊，取芯施工過程和后期鉆進(jìn)過程中剝落掉塊較多，主要認(rèn)為有三方面原因：①為了保證巖芯質(zhì)量，磺化瀝青的使用收到限制；②取芯鉆頭取芯后井眼偏小，鉆頭及螺扶通過需要重新劃眼，過程緩慢，基本和鉆進(jìn)新地層一樣，對井壁薄弱處沖撞；③發(fā)現(xiàn)有剝落掉塊后為了保護(hù)儲層，未增加密度，未能及時(shí)將剝落掉塊井段穩(wěn)定住，一旦形成凹陷大肚子，里面不穩(wěn)定的泥頁巖失去支撐后更容易剝落。

（4）Zubair層位到底后不盲目追求鉆速，及時(shí)準(zhǔn)確判斷Ratawi層位，同時(shí)做好井控預(yù)防，確定合理完鉆井深。

（5）四開直井眼井徑平均擴(kuò)大率為20.94%，最大井徑21.05″，最小井徑8.2″，比臨井?dāng)U大率大。分析原因認(rèn)為是由于前期地質(zhì)錄井對熒光的要求，導(dǎo)致磺化瀝青加量不足造成井壁失穩(wěn)，從而造成井徑擴(kuò)大率偏大。

3.4 取芯技術(shù)措施及效果

取芯施工過程中，要求每次下取芯筒之前必須短起下一次，再正常起鉆。由于四開泥頁巖夾層多，頻繁起下鉆導(dǎo)致鉆具在井壁未完全形成穩(wěn)定支撐的情況下，大排量，高轉(zhuǎn)速沖撞，井壁泥頁巖失穩(wěn)剝落掉塊較多。且取芯施工作業(yè)分好幾個(gè)層段，每次取芯作業(yè)完成后取芯井段都需要從新劃眼鉆頭和扶正器才能通過，對井壁進(jìn)行二次破壞。

取芯作業(yè)完成后，換正常鉆具鉆進(jìn)，上部遭到破壞的泥頁巖井段，由于失去支撐持續(xù)剝落。導(dǎo)致鉆進(jìn)期間雖然能正常施工，但是返出剝落掉塊依然很多。采用增加膨潤土含量，加大磺化材料含量（尤其是磺化瀝青），添加頁巖抑制劑，添加細(xì)目碳酸鈣封堵微裂縫等技術(shù)措施，順利鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深。短起下后剝落掉塊依然很多，通過增加通井短起下鉆次數(shù)、稠漿舉砂及打稠漿墊的方式使井眼保持穩(wěn)定、暢通，下套管作業(yè)順利。取芯收獲率達(dá)到96%以上，取得了良好的效果。現(xiàn)場巖芯圖見圖2。

圖2 四開巖芯圖

4 結(jié)論

（1）東巴格達(dá)區(qū)塊地質(zhì)情況較為復(fù)雜。二開井段泥巖和鹽膏層發(fā)育；三開井段頁巖層發(fā)育并有漏失風(fēng)險(xiǎn)；四開井段存在大段的泥頁巖互層，巖性膠結(jié)質(zhì)量差，頁巖發(fā)育，且完鉆層位Ratawi 為高壓層，易發(fā)生井涌井噴事故。

（2）針對格達(dá)區(qū)塊的地質(zhì)特點(diǎn)，通過提高鉆井液抑制性、抗鹽鈣能力、控制鉆井液密度、增強(qiáng)鉆井液攜巖能力等技術(shù)措施并配合其他工程措施，順利完成了施工。

（3）在四開取芯施工中，通過細(xì)化施工方案，合理控制鉆井液密度、提高鉆井液抑制性和封堵能力等技術(shù)措施，順利鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深。取芯收獲率達(dá)到96%以上，取得了良好的施工效果。