鹽水鉆井液在伊拉克東巴EBS油田的應(yīng)用

時 磊

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413）

EBS油田位于伊拉克巴格達(dá)地區(qū)東部。該油田長60km，寬14km。從前期施工情況看，該區(qū)塊的主要施工風(fēng)險是鉆井過程中發(fā)生的井壁剝落、坍塌、卡鉆等復(fù)雜事故。鉆井液的施工重點是控制合理的流變性和密度，提高抑制性、增強封堵能力[1-3]。

1 地質(zhì)情況分析

東巴格達(dá)EBS油田隸屬于伊拉克的巴格達(dá)省。該油田二開地層含泥巖、硬石膏、泥質(zhì)灰?guī)r，其中Low fars層石膏較為發(fā)育；三開井段的Shiranish和Tanuma層頁巖發(fā)育，易發(fā)生坍塌卡鉆、剝落掉塊等事故。主要目的層Khasib上部的Tanuma層巖性復(fù)雜，為泥質(zhì)石灰?guī)r夾雜頁巖，頁巖約為40%，中等硬度，扁平狀，脆性，施工難度大，對鉆井液性能要求高。

2 鉆井液技術(shù)對策

針對二開井段Low fars層石膏發(fā)育問題，主要從提高體系抗鹽能力入手，鉆遇鹽膏層時及時監(jiān)控鉆井液性能變化，避免性能大幅波動，此外還要控制合理的鉆井液密度，避免縮徑和擴徑的發(fā)生。

針對三開Shiranish、Tanuma層頁巖發(fā)育問題，主要從鉆井液密度、抑制性和封堵能力三個方面入手，將鉆井液密度控制在合理范圍內(nèi)，進(jìn)而有效平衡地層坍塌應(yīng)力；提高鉆井液抑制能力，進(jìn)一步抑制頁巖水化；增大封堵劑用量，并通過合理的封堵劑粒徑匹配對頁巖孔縫形成有效封堵[4-5]。

3 現(xiàn)場施工情況

通過控制合理的流變性和密度，提高抑制性、增強封堵能力等技術(shù)手段，在東巴格區(qū)塊的EBS-X井，使用KCl聚合物鉆井液體系順利完鉆，各項指標(biāo)均達(dá)到甲方要求。

3.1 一開鉆井液施工情況

3.1.1 一開施工難點分析

一開為17-1/2″井眼，存在的施工風(fēng)險有：①鉆遇流砂層等疏松地層易發(fā)生竄漏；②鉆速過快環(huán)空不暢，巖屑不能及時返出導(dǎo)致激動壓力高增加竄漏情況的發(fā)生。

3.1.2 技術(shù)措施及施工效果

一開使用聚合物鉆井液。鉆遇上部疏松地層時，需要控制降低鉆井液密度、適當(dāng)提高粘度，減少因嚴(yán)重沖刷井壁導(dǎo)致的地層竄漏。由于上部地層砂巖疏松，顆粒較細(xì)，振動篩返出量偏少，除砂除泥一體機返出量較大，所以在鉆進(jìn)期間，根據(jù)巖屑返出的成型度，控制包被劑膠液的加入速度和數(shù)量，最大程度抑制泥巖分散。因為一開機械鉆速較快，環(huán)空巖屑濃度高，可以適當(dāng)提高排量，保證鉆井液能夠及時將鉆屑返出井底，從而保持環(huán)空通暢。

經(jīng)過使用上述技術(shù)措施，一開完鉆后通井、下套管作業(yè)及固井施工均順利。

3.2 二開鉆井液施工情況

3.2.1 二開施工難點分析

二開井段鉆遇多個層位，不同層位之間巖性變化顯著，需要采用針對性的施工措施。在上部泥巖地層鉆進(jìn)期間，容易因泥巖膨脹導(dǎo)致縮徑；鹽膏層鉆進(jìn)過程中，鉆井液易被鹽侵導(dǎo)致失水變大、流變性變差；白云巖和灰?guī)r地層微孔隙和微裂縫發(fā)育，易發(fā)生滲漏以及因虛泥餅形成的縮徑現(xiàn)象。

3.2.2 技術(shù)措施及施工效果

二開使用KCl聚合物鉆井液體系，從物理平衡和化學(xué)抑制兩方面著手來提高鉆井液的穩(wěn)定井壁能力。物理平衡主要是通過調(diào)節(jié)鉆井液密度，利用液柱壓力來平衡地層壓力，防止井眼縮徑和坍塌?；瘜W(xué)抑制是通過調(diào)節(jié)濾液的含量和濾液的性質(zhì)來抑制地層礦物質(zhì)水化膨脹，防止縮徑和坍塌。由于使用的KCl聚合物鉆井液屬于強抑制性鉆井液體系，配漿期間為防止大段泥巖和石膏層的縮徑坍塌情況，按設(shè)計加量加足KCl，使濾液的礦化度遠(yuǎn)高于地層流體礦化度，通過K+抑制地層粘土的吸水膨脹分散，高礦化度抑制鹽膏層的溶解，而下部白云巖和灰?guī)r地層盡管含有泥質(zhì)，但由于該體系抑制性較強，導(dǎo)致井眼擴大率較小，甚至輕微縮徑。具體施工方法如下：在上部泥巖段鉆進(jìn)過程中，為防止水敏性泥巖水化膨脹、縮徑、堵塞環(huán)空，根據(jù)進(jìn)尺速度不斷補充抑制劑膠液，使鉆井液具有較強的包被抑制性，增強泥漿對泥巖的包被抑制能力，及時將泥巖返出地面。進(jìn)入鹽膏層前進(jìn)一步提高密度，利用液柱壓力來抑制鹽膏層蠕變縮徑；鹽膏層鉆進(jìn)過程中，因為大量鈣離子的影響，鉆井液pH值下降較快，濾失量明顯上漲，因此一方面要補充KOH溶液來保證體系的堿度，控制鈣離子含量，維持鉆井液pH值為8～10之間，提高鉆井液的抗鹽抗鈣侵能力；另一方面要補加降濾失劑膠液，控制失水。進(jìn)入白云巖和灰?guī)r地層之前，要加入磺化材料，改善泥餅質(zhì)量，封堵地層微孔隙和微裂縫，防止?jié)B漏以及虛泥餅形成的縮徑現(xiàn)象。此外通過加入流型調(diào)節(jié)劑優(yōu)化鉆井液流變，提高攜屑能力，保證鉆井液性能的穩(wěn)定性。完鉆后通過多次稠漿舉砂作業(yè)，進(jìn)一步保證環(huán)空通暢。提高四級固控設(shè)備使用率，做好鉆井液清潔工作。加大一級固控中振動篩篩布目數(shù)，除砂器和除泥器使用率達(dá)到100%，中速離心機和高速離心機搭配使用，總使用率達(dá)到75%，保證低固相鉆井液能夠充分發(fā)揮提高機械鉆速方面的優(yōu)勢。

二開施工期間，盡管鉆進(jìn)速度較快，鉆進(jìn)周期較短，但施工較為順利。二開期間進(jìn)行了多次起下鉆通井，通井均比較順利。個別井段進(jìn)行了劃眼通井，比臨井劃眼井段大幅減少，降低了劃眼通井復(fù)雜時率。

3.3 三開鉆井液施工情況

3.3.1 三開施工難點分析

三開井段的Shiranish和Tanuma層為頁巖層，易因為井壁失穩(wěn)發(fā)生剝落掉塊、坍塌等風(fēng)險。三開的重點是提高鉆井液抑制性減少泥頁巖層位水化分散和坍塌剝落；控制適合的密度來平衡地層壓力減少頁巖剝落；改善泥餅質(zhì)量增強鉆井液封堵效果來保持井壁穩(wěn)定；改善流變性提高攜巖能力保證巖屑及時返出。

3.3.2 技術(shù)措施及施工效果

在優(yōu)化固相控制方面：更換振動篩布加大篩步目數(shù)，從一級固控開始有效地清除大部分的鉆屑固相；一體機配合振動篩同步開啟，去除泥漿中200目以上的有害固相，并每日適量開啟中高速離心機，進(jìn)一步去除泥漿中的細(xì)小劣質(zhì)固相。

在改善泥餅質(zhì)量方面：在鉆井液中加入足夠瀝青類磺化材料，提升泥餅質(zhì)量并降低失水，隨著井底溫度逐漸升高，接近軟化點的瀝青會更好地吸附到井壁上，進(jìn)一步改善泥餅質(zhì)量，并加強了封堵效果。

在改善攜屑能力方面：通過保持適當(dāng)?shù)呐驖櫷梁浚浜细叻肿泳酆衔锬z液，將鉆井液漏斗粘度提高至50s以上，將鉆井液的動切力提高至20lb/100ft2以上，這樣可以解決頁巖返出地面的問題，提升粘切后，每鉆完一個立柱后，劃眼后的鉆井液的各項指標(biāo)均有明顯改善。在鉆遇泥頁巖層位時，發(fā)現(xiàn)剝落掉塊后，配備足量的稠漿，在每次短起下，打入稠漿對井底進(jìn)行清掃。

在控制密度方面：在鉆進(jìn)至頁巖含量較高的井段之前，將鉆井液密度調(diào)整至接近密度上限，利用鉆井液液柱壓力平衡地層壓力，減少頁巖剝落掉塊。

三開使用KCl聚合物鉆井液體系順利鉆穿目的層位，鉆井液性能較為穩(wěn)定。三開直井眼井徑平均擴大率為2.5%。井徑最大處為頁巖發(fā)育井段，因發(fā)生剝落掉塊現(xiàn)象造成了井徑擴大；井徑最小處為鉆速較快井段，巖性為灰?guī)r，鉆速較快，螺扶修整井壁不夠充分，造成了井徑縮小。三開鉆井液性能見表1。

4 結(jié)論

（1）東巴格達(dá)EBS油田地質(zhì)情況較為復(fù)雜。二開地層含泥巖、硬石膏、泥質(zhì)灰?guī)r，其中Low fars層石膏較為發(fā)育；三開井段的Shiranish和Tanuma層頁巖發(fā)育，易發(fā)生坍塌卡鉆、剝落掉塊等事故。主要目的層Khasib上部的Tanuma層巖性復(fù)雜，為泥質(zhì)石灰?guī)r夾雜頁巖，施工難度大，對鉆井液性能要求高。

表1 三開鉆井液性能表

（2）針對EBS油田的地質(zhì)特點，通過優(yōu)化固相控制、改善泥餅質(zhì)量、提高攜屑能力、增強抑制性等技術(shù)措施保障了鉆井施工順利進(jìn)行。

（3）使用KCl聚合物鉆井液體系配合細(xì)致的施工方案，在EBS-X井順利完成了鉆井液服務(wù)，取得了良好的施工效果。