溶蚀性地层与盐水泥浆

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钻井工程设计(石油、煤层气)

压漏地层。
地质条件
7）孔隙、裂隙发育地层：孔隙或裂隙大小，是确定堵漏
方法及施工工艺的重要依据。 8）地层温度梯度：高温地层，泥浆应具有良好的抗温性
能。冻土层或寒冷地区，采用抗低温泥浆，或采取必要的
保温措施。 9）地质年代、地层埋藏深度也是判断复杂情况、进行钻井液设计的重要依据。如泥页岩地层，年代古老且埋藏较深可能已失去水敏特性；石膏地层，200米以浅的石膏含结晶水的几率很高，200米已深的石膏多不含结晶水。
（8）成本及材料预算；
（9）技术经济指标及时效分析。
钻井工程设计的基本方法
2、钻井工程设计前的基础资料（设计资料收集）
1．地质资料
地质资料是钻井工程设计的第一手资料，在收集
地质资料时主要收集设计井的地质分层、地层岩
性、可钻性、研磨性、故障提示、地层倾角、地层压力、破裂压力等。
钻井工程设计的基础资料
常用参数：
密度
流变参数：漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、
动切力、静切力滤失量、泥饼厚度 pH值含砂量、固相含量
（1）密度的确定
钻井液密度是确保安全、快速钻进和保护油
气层的一个十分重要的参数。
利用密度的作用，调节钻井液孔内静液柱压
套管尺寸与井眼尺寸选择及配合
2．套管和井眼尺寸的选择和确定方法
确定井身结构尺寸一般由内向外依次进行，首先确定生产套管尺寸，再确定下入生产套管的井眼尺寸，然后确定中层套管尺寸等，依此类推，直到表层套管的井眼尺寸，最后确定导管尺寸。生产套管根据采油方面要求来定。勘探井则按照勘探方要求来定。套管与井眼之间有一定间隙，间隙过大则不经济，过小会导致下套管困难及注水泥后水泥过早脱水形成水泥桥。间隙值一般最小在 9.5~12.7mm(3/8~1/2in) 范围，最好为 19mm（3/4in）。

高密度抗盐水泥浆体系介绍

高密度抗盐水泥浆体系介绍1高密度抗盐水泥浆体系吴达华谭文礼邹建龙宋有胜(中国石油集团工程技术研究院,天津塘沽)摘要:本文结合石油钻井工程需要,提出了高密度抗盐水泥浆的设计原则,并阐述了盐对水泥浆的性能和水泥添加剂的影响,阐述了提高水泥浆密度的方法和最新进展,介绍了BXF-200L抗盐降失水剂和超细锰矿加重剂BXW-1的研究成果,并对高密度抗盐水泥浆体系的配方和性能进行了研究,经过紧密堆积实现了高密度水泥浆体系的高性能。

研究表明采用BXF-200L降失水剂、BXW-1加重剂,和赤铁矿粉能够配出密度高达 2.6g/cm3的高性能高密度抗盐水泥浆体系,在哈萨克斯坦肯基亚克盐下油田现场应用表明该抗盐水泥浆体系有良好的适用性。

主题词:高密度含盐水泥浆紧密堆积286一、前言在中国的西部油田、中原油田、南海油田的钻探过程中都不同程度的钻遇了高压盐水层、或者大段盐膏层和水敏性地层等复杂地层;在国内各石油公司向海外拓展的钻井业务中也碰到类似的固井问题,如哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、印度尼西亚等海外项目。

有时在海上、滩海作业中还经常试图用海水直接配制水泥浆,由于海水中的盐会对水泥外加剂性能及水泥浆水化过程产生严重影响,往往难以如愿,因此如何解决高密度水泥浆的抗盐问题一直受到国内外固井界的重视。

大家知道,一般的高密度盐水水泥浆体系在使用过程中经常会遇到这些问题:1、体系不稳定,引起水泥和加重材料的沉降;2、稠度过高,常温下流动性差,施工密度难以达到设计要求;3、降失水剂、分散剂和缓凝剂由于盐的影响而失去作用,有时甚至出现闪凝现象,失水控制困难;4、盐水水泥浆过渡缓凝,体系的防窜性能较差;5、由于密度的提高,水泥浆中的有效水泥质材料相对较少,强度发展缓慢,特别是水泥环的顶部经常出现不凝固,不能满足长封固段固井作业的要求;6、由于钻井液密度过高,切力又很大,顶替效率难以保证,会对水泥浆性能产生不良影响。

287因此在设计高密度抗盐水泥浆时必须处理好水泥浆的失水控制和流动性的关系;稠化时间和强度发展之间的关系,水泥浆和泥浆、隔离液的相容性、和它们的密度差、切力差等问题,水泥浆中的各类外掺料和水泥的颗粒分布。

地质钻探堵漏用盐水水泥浆的实验研究

第50卷第5期2023年9月Vol. 50 No. 5Sep. 2023：95-100钻探工程Drilling Engineering地质钻探堵漏用盐水水泥浆的实验研究杨宽才1，2，孔二伟1，2（1.河南省第四地质勘查院有限公司，河南郑州 450001；2.河南省小口径钻探工程技术研究中心，河南郑州 450001）摘要：在我国青海、新疆等干旱地区，部分矿区现场水为卤水，含盐量较高，水泥堵漏时需要采用盐水配制水泥浆。

室内通过对多种水泥外加剂的优选，研制了一套地质钻探堵漏用盐水水泥浆体系，对其常规性能和堵漏性能进行了综合评价。

结果表明：该体系具有良好的流动性、降失水性和沉降稳定性；早期抗压、抗折强度更大，终凝时间更短，5%氯化钠对于水泥浆有明显的早强、促凝作用；在30 MPa、45~75 ℃下的稠化时间为110~170 min，浆体稳定，稠化特性良好，可有效封堵1~3 mm的孔板、缝板。

盐水水泥浆体系在类似地区的裂缝性地层堵漏作业中将有良好的应用前景。

关键词：地质钻探；裂缝性地层；堵漏；盐水水泥浆；氯化钠中图分类号：P634.6 文献标识码：A 文章编号：2096-9686（2023）05-0095-06Experimental study on salt⁃water cement slurry for plugging in geological drillingYANG Kuancai1,2，KONG Erwei1,2(1.The Fourth Geological Exploration Institute Co. Ltd of Henan Province, Zhengzhou Henan 450001, China；2.Research Center of Slim‑hole Drilling Engineering Technology in Henan Province, Zhengzhou Henan 450001, China) Abstract：In Qinghai，Xinjiang and other arid areas of China，some mining site water is brine with high salt content. For convenience，salt water is used to prepare cement plugging slurry. A set of salt‑water cement plugging slurry system for geological drilling is developed through the selection of various cement admixtures， and the conventional and plugging properties have been comprehensively evaluated. The results showed good fluidity，filtration reducing property and sedimentary stability，the early compressive and flexural strength of the system is greater，and the final coagulation time is shorter. 5% sodium chloride shows obvious early strength and promoting coagulation for cement slurry. The thickening time of the system at 30MPa and 45~75℃ is 110~170min，the slurry is stable，and the thickening characteristics are good，which can effectively plug up the orifice and seam plate. The saltwater cement slurry system has a good application prospect in the plugging operation of fractured formation in similar areas.Key words：geological drilling; fractured formation; plugging; salt‑water cement slurry; NaCl0　引言钻探过程中，由于地层存在天然孔隙、裂缝及溶洞，会发生不同程度的漏失，淡水水泥浆体系被广泛地用于各种堵漏作业中［1-5］。

盐渍土的工程性质

盐渍土的工程性质（1）盐胀性相对于常见的几种易溶盐，硫酸盐的膨胀性最强，氯盐次之。

干旱地区日温差较大，由于温度的变化，硫酸盐的体积时缩时胀，致使土体结构疏松。

在冬季温度下降幅度较大，可产生大量的结晶，使土体剧烈膨胀。

碳酸盐含大量的吸附性阳离子，遇水便与胶体颗粒相作用，在胶体颗粒和粘土颗粒周围形成结合水薄膜，不仅使土颗粒间的内聚力减小，而且引起土体膨胀。

（2）溶陷性盐渍土中所含的易溶盐类成为土颗粒之间胶结物的主要成分，干燥状态下它具有强度高、压缩性小的特点，但遇水后，可溶性盐类溶解，土体在荷载或自重作用下下沉，此即是盐渍土的溶陷性。

（3）腐蚀性①对混凝土的侵蚀性盐渍土及其地下水对混凝土的侵蚀性有3种类型。

a. 溶出型侵蚀是指地下水中游离的碳酸根、碳酸氢根等负离子在一定条件下与混凝土表面的碳酸钙或氢氧化钙等作用，生成可溶性的碳酸氢钙而导致混凝土强度降低。

特别在强透水土层中，地下水补给源中含有碳酸盐类时，易发生溶出型侵蚀。

b. 酸性结晶性侵蚀主要是地下水的硫酸根离子与混凝土中的铝酸三钙作用生成钙矾，使混凝土强度丧失。

c. 碱性侵蚀是指当碱溶液NaOH浓度较大，且有二氧化碳存在时，NaOH渗入混凝土孔隙，形成具有10个结晶水的碳酸钠，其体积可为原来的2.5倍，对混凝土强度同样会造成一定的危害。

②对金属的腐蚀性由于土壤中盐离子的存在，地下金属管线受到不同程度的腐蚀，在我国以氯盐为主的海滨盐渍土壤中，钢质输油管线虽然都经过普通石油沥青涂层防腐，但是仍不能完全避免腐蚀的发生，对道路常用的钢筋等材料也具有不同程度的侵蚀和腐蚀作用。

（4）水稳性水对盐渍土的稳定性影响很大，在潮湿的情况下，一般均表现为吸湿软化，使稳定性降低。

一般在干旱缺水的情况下，可以用超氯盐渍土修路基，但在路基土中硫酸盐和碳酸盐的含量不能过大，否则由于松胀作用和膨胀作用，将破坏土体结构，降低其密度和强度。

（5）压实性当土中的含盐量增大时，其最佳密度逐渐减小，当含盐量超过一定限度时，就不易达到规定的标准密度，导致土体无法压实，容易产生沉降。

复杂地层分类

复杂地层分类地层是由各种造岩矿物以不同集合形式组成，矿物的成分、性质和结构构造决定了各种类型岩层的物理、力学性质，如岩石的强度、硬度、弹塑性、脆性、水溶性和水化性等。

钻进过程中出现的各种复杂情况与岩石性质密切相关。

另外，岩层在形成过程中或形成以后，在扭转、挤压、风化、搬运、沉积、溶蚀等内、外动力地质作用下，形成松散层、破碎带、孔隙环境、裂隙环境以及溶隙性环境，也是钻进过程中经常遇到的各种复杂情况。

根据复杂地层的成因类型、性质和状态及其在钻进过程中可能出现的情况，可将复杂地层分类如表所示。

地层分类成因类型典型地层复杂情况各种盐类地层水溶性地层盐岩、钾盐、光卤石、芒硝、天然碱、石膏钻孔超径，污染泥浆，孔壁掉块，坍塌各种粘土、泥岩、页岩水敏性地层(溶胀分散地层、水化剥落地层)松散粘土层、各种泥岩、软页岩，有裂隙的硬页岩，粘土胶结及水溶矿物胶结的地层膨胀缩径，泥浆增稠，钻头泥包，孔壁表面剥落，崩解垮塌超径流砂、砂砾、松散破碎地层松散的孔隙性地层，风化裂隙发育地层，未胶结的构造破碎带流砂层，砂砾石层，基岩风化层，断层破碎带漏水，涌水，涌砂，孔壁垮塌，钻孔超径裂隙地层构造裂隙地层，成岩裂隙地层节理、断层发育地层漏水，涌水，掉块，坍塌岩溶地层溶隙地层溶隙、溶洞发育地层(石膏，石灰岩，白云岩，大理岩)漏水，涌水，坍塌高压油、气、水地层封闭的储油、气、水的孔隙型地层，裂隙及溶隙地层储油、气、水的背斜构造，逆掩断层的封闭构造井喷及其带来的一切不良后果高温地层岩浆活动带与放射性矿物有关地层地热井、超深井所遇到的地层泥浆处理剂失效，地层不稳定，H2S造成危害上述复杂地层，一些主要表现为井壁直接松散、破碎;一些主要表现为遇水后水化、水溶;另一些则主要表现为漏失、涌水;还有一些主要表现为压力温度异常。

许多情况下，地层的多种复杂表现兼而有之，或以一种为主，其他为辅;或是先有一种表现，继而再出现其他复杂状况。

溶蚀性地层与盐水泥浆

溶蚀性地层以氯化钠盐层最为典型，其他还有钾盐、石膏、芒硝、天然碱等。

这类地层又称为水溶性地层，它遇到钻井液中的水，就会发生溶解，使钻井井壁溶蚀掉，其结果经常导致井眼超径、垮塌。

对付水溶性地层，主要从两方面入手解决：一是降失水，其原理和方法前面已经介绍过；二是降低钻井液对地层的溶蚀性。

在泥浆中加入与地层被溶物相同的物质，使溶解度趋于饱和，就是常用的治理溶蚀的方法。

例如在岩盐中钻进，采用盐水泥浆作为钻井液，防塌效果良好。

盐水泥浆是粘土悬浮液中氯化钠含量大于1%，或用咸水（海水）配制的泥浆，它是靠氯化钠的含量较大而促使粘土颗粒适度聚结并用有机保护胶维持此适度聚结的稳定粗分散泥浆体系。

依含盐量的高低，分为盐水泥浆，一般含盐量3%～7%；海水泥浆，总矿化度一般3.3%～3.7%和饱和盐水泥浆，氯化钠约为33%～36%。

盐水泥浆的粘度低，切力小，流动性好，抗盐侵，抑制岩盐地层的溶解，抗粘土侵的能力强，抑制泥页岩水化膨胀，坍塌和剥落的效果好。

盐水泥浆的配制有两种情况：其一是先用淡水制备分散性泥浆，然后加盐转化为盐水泥浆；其二是直接用咸水或海水配制泥浆。

前一种情况相当于盐侵后泥浆的处理，容易配制；后一种情况，由于膨润土和普通粘土在盐水中不易分散，故配浆困难。

为此，对于用盐水或海水直接配浆，宜用抗盐粘土，如凹凸棒土，海泡土等。

1. 由淡水泥浆转为盐水泥浆淡水泥浆中加入NaCl，随NaCl含量的增加，泥浆性能的变化如图4-20所示。

由图看出①NaCl含量小于1%时泥浆粘度，切力和失水量的变化不大，属淡水泥浆的范围；②泥浆中含盐量大于1%时，粘度、切力和失水量随含盐量增大而迅速上升，当含盐量达某一值时（此值依粘土特性而定）、粘度、切力达到最大值；③含盐量超过某一值时，粘度和切力随含盐量的增加而下降，失水量则继续增大；④pH值随含盐的增加而逐渐下降。

泥浆性能的这种变化，可用以前阐述的双电层原理解释。

随着NaCl加入量的增加，泥浆中Na+增多，这样粘土吸附层中阳离子数目增多，由此ζ电位下降，扩散层厚度减小，泥浆由细分散向聚结方向转变，水化膜变薄，粘土颗粒间形成聚结结构，因而粘度、切力上升，由于聚结，水化膜变薄，自由水增多，失水量也上升。

高矿化度盐水泥浆侵入对电测井影响分析

高矿化度盐水泥浆侵入对电测井影响分析X江万哲1,章成广2,温　杰3(1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室;2.长江大学地球物理与石油资源学院,湖北荆州　434023;3.吉林油田测井公司,吉林松原　138003) 摘　要:经统计获得各气层段和水层段实际测量电阻率及比值的平均值,得到50多口井的物性参数、含气饱和度、泥质含量与各探测深度电阻率的关系。

采用毛管压力法确定含气饱和度,然后再利用饱和度结合本区阿尔奇方程反推电阻率值。

将这条反推电阻率与实测深电阻率比较,分析高矿化度泥浆侵入对电阻率的影响。

分析表明,在气层段,阵列感应、双感应、双侧向等电测井系列约80%以上表现为低侵,20%以下表现为无侵。

在对比度不高的情况下,水层电阻率不受高矿化度泥浆侵入的影响。

关键词:高矿化度;盐水泥浆;泥浆侵入;电测井1　引言在钻井过程中,一般钻井泥浆柱压力大于地层压力,钻井液柱与地层孔隙度流体之间形成压差,引起泥浆液侵入地层,井壁形成一定厚度的泥饼,造成储集层的孔隙度、渗透率减小。

从保护储集层的要求出发,钻井往往使用盐水泥浆,而盐水泥浆对测井电阻率的影响是与地层水矿化度有关的。

塔里木油田库车坳陷地层岩性复杂,地层中盐膏、软泥层发育,地层压力系数高达2.03。

为了克服膏盐地层垮塌及地层压力大对钻井的影响,在山地勘探钻井过程中采用高矿化度、大密度的钻井液,以达到提高安全性,加快钻井速度,保护储层的目的。

这种情况下,由于泥浆矿化度高,目的层段埋藏深、储层厚度大,储层受泥浆浸泡时间相对要长,使得测井结果偏离地层真电阻率,对电阻率测井有很大程度的影响,测井信息无法反映油气水层,计算的含气饱和度精度满足不了储量计算的要求。

为了消除侵入的影响,准确获得地层的原始数据,必须要了解实际地层泥浆滤液侵入过程的机理,才能对泥浆侵入效应造成的测井资料的影响进行正确的分析,为电阻率校正提供理论基础。

盐水泥浆侵入对电阻率的影响是非常复杂的,有井眼泥浆的电流分流作用,压力差作用泥浆渗流的冲洗带、侵入带的影响,泥浆与地层水之间的离子扩散、迁移作用,还有井中泥浆与地层的电化学作用造成的附加电位等影响。

石油钻井泥浆的配置与应用

石油钻井泥浆的配置与应用摘要：随着我国现代油田技术应用的不断完善与发展，钻井泥浆作为油田钻井的血液在其内部应用过程中所产生的影响范围及应用质量也在不断增强。

钻井泥浆在钻井作业实施过程中具有重要应用意义，因此本文主要以石油钻井泥浆为研究主体，对泥浆的配置及具体应用进行探究与分析，从而不断促进我国石油开采业的完善性及高效性发展关键词：钻井泥浆；配置；应用钻井泥浆在石油中共发挥着携带钻屑至地面、静液柱压力平衡地层压力，以免井喷，井塌等、液力喷射破岩、冷却钻头、在井壁上形成滤饼，减少流体向地层中的漏失，稳定井壁，降低地层污染这几种重要功能。

随着油田科技的不断进步与发展，钻井泥浆已从仅满足钻头钻进发展到适应钻井各方面需求，是当前不可少的一项工艺技术。

1石油钻井泥浆的配置1.1泥浆配置的核心点具体应从以下几方面进行分析：①从平衡地层压力角度上分析，对泥浆实际重量 v 进行计算。

也就是 vh=PC 或 vh=P0。

这里所说的 PC 主要指的是井深 H 位置上的地层侧压力，而P0 主要指的是地层空隙流体压力。

实际中，我们是根据 PC 进行计算还是根据 P0 进行计算，需要充分考虑实际应平衡哪种压力更为关键。

倘若两者都要做一番平衡，那么应分别进行计算，获取两种不同的结果，准确权衡存在于两者之间的某值，通常钻井泥浆实际重量达到了1.02 到 1.40 左右。

②认真根据悬排钻渣、护壁堵漏规范要求来科学获悉泥浆实际流变性。

在明确流变性时通常将粘度η 和切力τ 作为主要指标。

该粘度与切力存在较大的调整领域，该粘度在 10cP ～ 100cP 领域内，需要根据钻井的实际情况来确立。

与此同时，对于泥浆具有的剪切稀释作用及触变性应进行深入细致的分析研究。

③泥浆其他设计指标共有以下参考范围：强调失水量应控制在 15ml/30min 范围内；含砂量应控制在百分之八范围内，胶体率应达到百分之九十以上，pH 值根据泥浆的具体类型应控制在 6 ～ 11 之间变化。

泥浆配方举例

工程实例4－河南省驻马店煤田钻探工程
自上而下地层分布为第四系粉砂质粘土、砂砾石层、粘土层、第三系杂色粘土、砂砾石层、下部为红砂岩及胶结性不好的卵砾石层、泥岩、粉砂岩、灰岩及炭岩。第三、第四系厚度达700m左右，极易遇到缩径、超径、坍塌和掉块等孔内复杂情况。
泥浆配方举例
泥浆配方举例
典型泥浆性能为：马氏漏斗粘度30-35s、比重1.23-1.28、失水量6-10ml、泥皮厚0.8-1.0mm、pH 值9-11、波美度22-26 （表征钻井液是否饱和的参数，大于等于23时为饱和）。
泥浆配方举例
四、硬岩钻进液
坚硬的岩石是钻进经常遇到的地层，像花岗岩、石英岩、榴辉岩、片麻岩、闪长岩等属于非常坚硬的岩石，像大理岩、白云岩、千枚岩、板岩、密实的泥页岩等中等硬度的岩石也比粘土和砂、砾要硬得多。
岩样浸泡实验
泥浆配方举例
现场小样试验
LG
泥浆配方举例
植物胶的预水化
泥浆配方举例
泥浆对策
400m以上地层大部分为造浆良好的粘土层，因此调浆时采用添加胶液的方式，即清水＋Na2CO3＋LG植物胶＋CMC；
进入砂岩层及卵砾石层后，地层中造浆土性能下降，采用补给钻井液方式，即清水＋膨润土＋Na2CO3＋ LG植物胶＋CMC。
灰色和棕色泥岩砂岩
灰黑色泥岩
泥浆配方举例
泥浆对策在二开后段，采用了DFD-NH4HPAN- SAKH钻井液体系，在二开前段钻井液配方中加入降滤失剂SAKH、流型调节剂NH4HPAN和加重剂BaSO4，控制钻井液滤失量、改善流动性和增加密度。一直到二开完井，钻井液性能非常稳定，并不断得到改善。
泥浆配方：1m3水＋20kgLG植物胶，苏式漏斗粘度20s

盐水泥浆在鄯善县凌云铜矿的应用

盐水泥浆在鄯善县凌云铜矿的应用摘要：钻探作业中，常常遇到盐膏、盐溶地层，给钻进带了许多麻烦及孔内事故，其主要的原因是地层中盐的溶解，因此，为了顺利钻穿盐膏层，应采取有效的措施以控制盐的溶解速率。

若利用现场的水源或在泥浆中预先加入工业食盐，可使水基泥浆具有更强的抗盐能力和抑制性。

浓度高的盐水泥浆矿化度极高，抗污染能力强，可使盐膏层中盐的溶解减至最小程度，避免大肚子井眼的形成和井塌等复杂情况的发生，从而使井眼规则，确保钻探施工的顺利进行。

关键词：钻井工艺盐膏地层孔内事故盐水泥浆一、盐水泥浆的应用背景凡NaCl含量超过1%的泥浆统称为盐水泥浆。

一般将其分为欠饱和盐水泥浆、饱和盐水泥浆和海水泥浆三种类型。

在20世纪80年代中期，我国就研究成功饱和盐水泥浆体系，使其顺利钻进盐膏层，基本解决了盐膏层的盐溶、缩径、井塌及卡钻等井下复杂情况。

因此，现已形成了较成熟的饱和盐水泥浆体系和针对不同地层的饱和盐水泥浆配方。

特别是饱和盐水泥浆在一些油田上的使用，有成功钻达6000米的记录。

在新疆矿产勘探中，受钻遇地层所限应用不是很多。

所以遇到盐溶地层，通过多方面查阅资料，并结合矿区的实际情况进行泥浆配制。

二、矿区基本情况1、地层条件：（1）0—228.00m 为灰白色均质大理岩；（2）228.00—421.20m为灰绿色，绿帘研糜棱化角斑岩，伴有盐膏；（3）421.20—464.80m灰绿色孔雀研糜棱岩化角斑岩，伴有盐膏；（4）464.80m以下主要为灰色糜棱岩化，磁铁矿化角斑岩。

2、矿区用水及施工情况鄯善县凌云铜矿区严重缺乏淡水，在钻探作业中，拉淡水进入矿区不经济，成本很高，矿区内的水经过检验都是盐水，施工至盐膏层，常出现起下钻遇阻，甚至发生卡钻，严重时会导致钻孔报废。

本矿区有一个钻孔连续三次报废，给钻探带来了很大的经济损失。

发生卡钻前具有下列特征：（1）钻时较快，有时憋跳；泵压忽高忽低；钻屑增多或不返；（2）泥浆粘切上升，滤失量增大，泥饼增厚，氯离子浓度升高；（3）转盘负荷变重，停转倒车严重，提不起，转不动，当即卡死；（4）上下活动，阻卡不易消除，甚至逐渐卡死；（5）停泵、倒泵，井下情况立即恶化，甚至卡死；（6）转盘卸扣有倒车；（7）接单根放不到底；卡死后泵压大都正常，泡油、水、等均无效果。

饱和盐水聚合物泥浆的研制和应用

饱和盐水聚合物泥浆的研制和应用在钻探作用中，盐膏、盐溶底层中盐的溶解问题，经常给钻探进程带来麻烦，甚至是孔内事故。

找到控制盐膏层盐的溶解速率的有效措施是钻进顺利进行的保障。

工业食盐在现场水源和泥浆中的预先加入，可以提高水基泥浆的抗盐能力和抑制性。

高浓度的盐水泥浆，因其具有的高矿化性和强抗污染能力的特性，可以最大程度的降低盐膏层中盐的溶解，能够避免井眼形成和井塌出现等情况的产生，进而井眼比较规则，保证了钻探施工的顺利开展。

本文结合实际的例子，对饱和盐水聚合物泥浆的研制和应用进行了阐述。

标签：饱和盐水聚合物泥浆；盐膏层；钻探引言在钻探过程中，如果遇到含有易溶矿层的地层时，用常规的泥浆配比是不可行的，这会造成矿层溶化，泥浆的耗费量增加，进而造成了钻探的工作量大大增加，资金投入也更多，工期延长以及人力的增加和材料的虚耗等等。

因此，改变泥浆的配制工艺，以减少孔壁缩径、坍塌等井内事故的发生率。

饱和盐水泥浆聚合物的配制可以有效降低矿层溶化，提高钻孔质量，从二级减少时间和资金的投入。

一、盐水泥浆的应用背景盐水泥浆一般是指凡是氯化钠含量超过1%的泥浆都称为盐水泥浆。

一般分为饱和盐水泥浆、不饱和盐水泥浆和海水泥浆三种，而泥浆中含盐量达到饱和状态（含盐达到35%左右）的泥浆，称为饱和盐水泥浆。

早在上个世纪八十年代中期，我国的饱和盐水泥浆体系就已经被研制出来，并且在钻进盐膏层之后，基本上是顺利解决了盐膏层盐溶解、缩径、坍塌和卡钻等井下问题。

目前，饱和盐水泥浆体系已经形成，其针对不同地层的配方也已经比较成熟，在一些油田的使用具有了比较成功的记录。

二、饱和盐水泥浆聚合物研制的技术关键（一）饱和盐水聚合物泥浆的配置情况。

饱和盐水聚合物的选择原则。

选择合适本地区井下条件的聚合物，可以增加钻井液的封堵能力，钻井液的滤失量也可以有效降低，这样才能保证井壁的稳定性和井眼的规则性。

（1）必须有效抑制膏盐、岩盐中夹杂的薄层泥岩的水化分散，才能让膏盐、岩盐对井壁起到支撑作用。

土层泥页岩中使用的泥浆

土层泥页岩中使用的泥浆土层、泥页岩中使用的泥浆在粘土、泥页岩中钻进，突出问题之一是钻井井壁的遇水膨胀、缩径，甚至流散、垮孔。

其原因是粘土、泥页岩中存在着大量的粘土矿物，尤其是蒙脱石粘土矿物的存在，使井壁粘土接触到钻井液中的水时，即发生粘土的吸水、膨胀、分散。

这样的地层又称之为水敏性地层。

显然，对于水敏性地层，应尽量减少钻井液对地层的渗水，也就是降低泥浆的失水量以及增强井壁岩土的抗水敏性，抑制分散是最为关键的问题。

从第三节对泥浆失水量影响因素的分析和第二节对岩土的水化性分析可以归纳出针对水敏性地层配制泥浆时的几个要点。

（1 ）选优质土。

由于水化效果好，粘土颗粒吸附了较厚的水化膜，泥浆体系中的自由水量大大减少，所以优质土泥浆的失水量远低于劣质土的。

（2 ）采取“粗分散”方法。

使粘土颗粒适度絮凝，而非高度分散，从而使井壁岩土的分散性减弱，保持一定的稳定性。

（ 3 ）添加降失水剂。

Na-CMC 、 PAM 等降失水剂通过增加水化膜厚度，增大渗透阻力、井壁网架隔膜作用，可使失水量明显减少。

（4 ）提高基液粘度。

泥浆中的“自由水”实际上是滤向地层的基液，其粘度愈高，向地层中渗滤的速率就愈低。

（5 ）调整泥浆比重，平衡地层压力。

井眼中液体压力与地层中流体的压力差是泥浆失水的动力，尽可能减少压力差，维持平衡钻进是降失水的有效措施。

（6 ）利用特殊离子对地层的“钝化”作用。

一些特殊离子的嵌合作用可以加强粘土颗粒之间的结合力，从而使井壁稳定性提高。

（7 ）利用大分子链网在井壁上的隔膜作用。

泥浆中的大分子物质相互桥接，滤余后附着在井壁上形成阻碍自由水继续向地层渗漏的隔膜。

（8 ）利用微颗粒的堵塞作用。

在泥浆中添加与地层空隙尺寸相配伍的微小颗粒，可以堵塞渗漏通道，降低泥浆的失水量。

（ 9 ）活度平衡。

下面介绍适于水敏性地层钻进的抑制性泥浆，包括钙处理泥浆、钾基泥浆，乳化沥青泥浆和油包水活度平衡泥浆的配方。

这些泥浆抑制水敏往往是利用上述多个原理，而以其中之一为主。

盐水泥浆侵入地层电阻率的校正方法研究

盐水泥浆侵入地层电阻率的校正方法研究
近年来，内河河道、河道深处地层水环境受到了严峻挑战，地层水中粘土、矿
物复合体、盐水泥浆等物质对地层电阻率有很大影响，以致需要校正地层电阻率变化过程中的误差和偏差。

因此，研究盐水泥浆侵入地层电阻率的校正方法具有重要的理论和实际意义。

首先，在校正盐水泥浆侵入地层电阻率的过程中，需要预测一定的深度的地层
组合情况，即激发（植入）了电极后，地层组合的位置、分布形态和水体电解质组成，以确定需要校正电阻率。

其次，按照地层组合情况，结合各种地质变化及添加剂特性，分析地层电阻率变化和不稳定性，给出合理的地层电阻率校正公式，将盐水泥浆侵入地层电阻率偏差纠正。

此外，在校正盐水泥浆侵入地层电阻率的过程中，还需要大量的实际资料，以
确定地层电阻率的变化趋势。

建立一个合理的地层电阻率校正模型，能够准确测量、分析出地层电阻率的变化趋势，从而校正出最准确的电阻率数据。

总之，盐水泥浆侵入地层电阻率的校正是地层电阻率测量和分析过程中一项重
要的任务，它有助于更准确地掌握水文地质特征，促进地层水环境的稳定。

只有依据准确的校正公式，才能以正确的方向和最大的经济效益处理地层水质，避免由于地层水污染所带来的严重后果。

巨厚盐膏层固井用过饱和氯化钾水泥浆

巨厚盐膏层固井用过饱和氯化钾水泥浆近年来，油气钻井行业中，为了保证井壁的完整性和持久性，在固井过程中使用巨厚盐膏层是一种常见的做法。

在安全性和稳定性等多方面都有很好的效果。

而在巨厚盐膏层固井过程中，使用饱和氯化钾水泥浆是一种比较普遍的选择。

饱和氯化钾水泥浆在固井工程中的优势：1、能够更好的避免地层溶洞的形成由于浆体中含有高浓度的钾离子，可以与地层中的一些微量金属离子结合，从而抑制了矿物的溶解和溶蚀等作用，使得地层的稳定性得到了非常好的保障，能够更好的避免地层溶洞的形成。

2、能够形成比较稳定的水化产物与其他水泥浆相比，饱和氯化钾水泥浆的水化反应不会产生自由钙离子或硬水化产物，因此具有更高的抗压能力和更快的硬化速度。

同时，产生的水化产物具有更加稳定的结构，能够更好的维护井壁的完整性。

3、能够适应高温和高压的环境由于盐膏层深埋地下，温度和压力都比较高。

而饱和氯化钾水泥浆在高压高温的环境下仍能保持较好的性能，因此适用性较强。

但是，在使用饱和氯化钾水泥浆进行固井时，也存在一些需要重视的问题：1、配比难度大，需要谨慎操作饱和氯化钾水泥浆的配比比较复杂，需要考虑多种因素，如饱和度、钾离子浓度、石膏含量等等。

如果配比失误，可能会出现结构松散、强度不足等问题。

2、施工难度较大，需要技术支持由于饱和氯化钾水泥浆的性质比较特殊，需要选用特定的技术和设备进行施工，否则可能会出现流失等问题。

3、成本相对较高由于饱和氯化钾水泥浆具有独特的性质和较高的配制成本，在实际应用中需要综合考虑经济效益和施工安全，选择最适合的方案。

总结：在固井过程中，使用饱和氯化钾水泥浆往往能够更好的维护井壁的完整性和稳定性，但在实际应用中需要注意配比、施工难度、成本等问题，选择最合适的方案。

同时，还需要不断调整和改进相应技术，提高固井效果和安全性。

在饱和氯化钾水泥浆在固井过程中的应用中，还有一些其他需要注意的问题。

1、配比需要精确对于饱和氯化钾水泥浆的配比，需要针对实际情况进行精确计算。

钻井泥浆基础知识

第一节钻井泥浆的分类与造浆粘土第一单元钻井泥浆的分类按适用条件，可以把泥浆分为：①用于沙层、砾卵石层、破碎带等机械性分散等地层的泥浆，简称松散层泥浆；②用于土层、泥岩、页岩等水敏性地层的抑制性泥浆，简称水敏抑制性泥浆；③用于岩盐、钾盐、天然碱等水溶性地层的泥浆，简称水溶抑制性泥浆；④用于较为稳定、漏失较小的硬岩钻进的泥浆，简称硬岩钻进泥浆；⑤用于异常低压或异常高压地层的低比重泥浆或加重泥浆；⑥用于超深井、地热井等高温条件下的抗高温泥浆。

配制泥浆用的基本液体是水或油。

若粘土在水中分散形成的泥浆即以水为连续相的泥浆称为水基泥浆；若粘土在油中分散形成的泥浆即以油为连续相的泥浆称为油基泥浆。

大部分钻井场合下，使用成本较低，配制方便的水基泥浆。

油基泥浆在一些特定情况下使用，它又分为油包水乳化泥浆和油基泥浆两种类型，前者油水比在50～80和50～20之间，后者含水量不超过5%。

从粘土在泥浆中的分散程度来看，又可将水基泥浆划分为细分散淡水泥浆、粗分散抑制性泥浆和不分散低固相泥浆。

细分散淡水泥浆是靠粘土在水中高度分散得到，是泥浆的早期类型。

泥浆中的含盐量小于1%，含钙量小于120PPM，不含抑制性高聚物。

其组成除粘土、碳酸钠和水外，为了满足钻井需要，往往还加有降失水剂和防絮凝剂（稀释剂）。

依所加处理剂的不同，可有铁铬盐泥浆、木质素磺酸盐泥浆和腐植酸泥浆等。

虽然这类泥浆在稳定性、流动性和对地层抑制性方面存在明显缺陷，但在一些以提高泥浆粘性为主的钻井场合还常使用。

粗分散抑制性泥浆是在细分散泥浆的基础上，加入无机聚结剂，使粘土颗粒适度变粗，同时加入有机护胶处理剂而形成。

它对井壁岩土的分散有抑制作用，自身抗侵能力强而且性能稳定、流动性好钻进效率高，在钻井工程中得到广泛的应用。

这类泥浆的含盐或含钙量较高，具体又分为钙处理泥浆（含钙量大于120MG/L，如石灰泥浆、石膏泥浆、氯化钙泥浆），盐水泥浆（含盐量大于1%，如盐水泥浆、海水泥浆、饱和盐水泥浆）和钾基泥浆（KCl含量大于1%）。

泥浆材料及用途

加重材料指标名称主要成份分子式密度数目可配最高密度三无机盐类一、碳酸钠1、物理性质碳酸钠〔Na2CO3〕又称纯碱、苏打，白色粉末结晶，密度2.5，易溶于水，水溶液呈碱性，在空气中易吸潮结块，要注意防潮。

2、化学性质a、电离：Na2CO3=2Na +＋CO32–b、水解：CO32– + H2O = HCO3– + OH–HCO3– + H2O = H2CO3 + OH–c、沉淀钙离子、镁离子Ca2++ CO32–= CaCO3↓ Mg2++ CO32–= MgCO3↓↓3、作用沉淀膨润土中的钙离子、镁离子，改善水化性能，促进膨润土分散造浆，降低泥浆的失水，提高泥浆的粘度和切力，改善泥饼的质量。

4、加量准确加量应根据膨润土质量通过实验确定，一般为膨润土重量的5%。

5、测试1%水溶液PH值大于12为合格品。

二、氢氧化钠1、物理性质氢氧化钠又称烧碱、火碱或苛性钠。

白色结晶，有液体、固体片状三种产品，纯度从50%至99%不等，密度2-2.2，易吸潮，有强烈的腐蚀性，暴露在空气中，会吸收CO2，变成Na2CO3。

2、作用a、调节泥浆PH值。

b、促使膨润土分散造浆。

c、加快有机处理机溶解。

3、加量根据产品纯度和需要决定加量，一般加量为泥浆的0.1%—0.5%.4、测试1%水溶液PH值大于14，证明纯度为96%。

三、氢氧化钾KOH同氢氧化钠相近。

不同一点是氢氧化钾提供的K+对泥页岩有一定抑制作用。

四、氯化钾KCl氯化钾外观为白色立方晶体，密度1.98，易溶于水，具有较强的抑制页岩渗透水化性能，对防治井壁缩径特别有效。

五、硅酸钠〔Na2SiO3或Na2OnSiO2〕硅酸钠又称水玻璃或泡花碱，有固体水玻璃、水合水玻璃和液体水玻璃，能溶于水，水溶液呈碱性。

参加泥浆中，能增加泥浆的粘度，促使泥浆胶凝，阻止漏失，抑制页岩水化膨胀，与硝酸铵反响，可配制冻胶泥浆堵大漏。

六、硅酸钾K2SiO3硅酸钾是90年代开展起来的一种泥浆处理剂，主要用于严重垮塌地层和强缩径地层，具有很强的抑制水敏性地层剥落和膨胀能力，加量为2%-3%。

常用泥浆体系介绍

常用泥浆体系介绍一、聚合物钻井液体系泥浆体系特点：（1）固相含量低；亚微米粒子比例小，剪切稀释性好，卡森极限粘度低，悬浮携带钻屑能力强，洗井效果好，有利于提高机械钻速。

（2）具有良好的流变性，主要表现为较强的剪切稀释性和适宜的流型；（3）钻进速度高；（4）稳定井壁能力强，井径比较规则；（5）对油气层的损害小，有利于发现和保护产层。

固相含量少，可减轻固相的侵入，因而减小了损害程度；（6）可防止井漏的发生，由于钻井液固相含量低，在不使用加重材料的情况下，钻井液的液柱压力低，从而降低了产生漏失的压力；（7）钻井成本低；聚合物钻井液的处理利用量较少，钻井速度高，缩短了完井周期。

二、甲酸盐钻井液体系：1、体系特点：甲酸盐钻井液体系就是将甲酸与氢氧化钠、氢氧化钾在高温高压反应下制成碱性金属盐，如甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯配制成甲酸盐类水基钻井液。

甲酸盐钻井液体系是甲酸盐与盐水钻井液和完井液的基础上发展起来的，因而除了具有盐水钻井液的特点外，还具有其独特特点：①甲酸盐钻井液由于其强抑制性，可较好的抑制泥页岩水化膨胀和分散，也利于减少钻井液对油气层的损害；②甲酸盐钻井液医药生物降解，不会造成对环境的损害；③钻具、套管等金属材料在这种钻井液中的腐蚀性小，有利于延长金属材料的使用寿命；④不需要加重材料就可配高密度钻井液，甲酸钠、甲酸钾类的水溶液密度分别为1.24g/cm3，1.60g/cm3，甲酸铯水溶液的密度更高达2.3g/cm3，不仅有利于提高机械速度，而且有利于保护油气层；⑤甲酸盐钻井液的低粘度、高动态瞬时滤失量有利于提高机械钻速；⑥甲酸盐钻井液具有良好的抗高温、抗污染能力，并可降低所使用的各种添加剂在高温条件下的水解和氧化降解进度。

⑦缺点：费用高。

2、甲酸盐钻井液配方：甲酸盐盐水+生物聚合物+降滤失剂（低粘聚阴离子纤维素和烷基丙烯磺酸盐—AMPS聚合物的混合物）+超细碳酸钙（﹤10ｕｍ，作强降滤失剂）3、甲酸盐钻井液使用范围：①小井眼深井钻井；②水平钻井和连续软管钻井、完井③高温高压钻井、完井和修井④水敏性页岩钻井⑤钻储集层⑥钻盐层和盐膏层三、乙二醇类水基钻井液体系1、乙二醇类水基钻井液体系简介聚合醇大多是聚乙二醇类产品，有丙烯乙二醇，二丙烯丙二醇、三丙烯乙二醇、及聚丙烯乙二醇、聚乙烯乙二醇和聚甘油。

从钻井液泥浆的变化了解井下情况

从钻井液泥浆的变化了解井下情况艾潽固控研究室--孙鹏杰钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。

钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。

钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。

清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。

泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。

在钻井过程中我们可以通过地面钻井液泥浆的变化来了解井下情况，主要体现在一下几个方面：钻井液泥浆粘度的变化1异常升高：如果是淡水泥浆，则可能是钻遇石膏层，盐膏层。

应立即与地层录井小队联系，了解所钻遇地层，采取对应措施，确保施工安全。

如果是盐水泥浆或钙处理泥浆，则可能是钻遇严重分散的软泥岩地层，应立刻提高钻井液中大分子聚合物的含量，提高泥浆的抑制包被能力，视情况提高钻井液密度。

2先升后降：可能钻遇岩盐地层和盐水层，应暂停钻进，循环调整钻井液性能，首先提高粘度，降低失水，提高钻井液密度，平衡地层压力。

3粘度降低：可能钻遇高压盐水层，应立即提高粘度和密度，压稳盐水层，确保井下安全。

4粘度升高，气泡增加：应立即停钻循环观察，并检测钻井液滤液氯根含量，与录井联系，如果氯根升，高气测异常，表明钻遇油气层。

如果氯根正常，钻井液性能不稳定，则可能钻遇CO2气层，应提高密度，同时用石灰处理泥浆，清除CO2气污染。

5粘度升高，颜色变黑，且泥浆有恶臭味，表明钻遇含硫化氢地层，应立刻停止钻井，提高钻井液密度，加入烧碱，碱式碳酸锌，消除硫化氢污染。

钻井液密度的变化1密度降低：可能钻遇油气层或水层，发生了油气侵或水侵，应立刻停止钻井，循环加重，平衡地层压力。

2密度升高：表明加重过猛或钻屑侵入泥浆，应启动离心机等固控设备，降低钻井液密度，以满足安全施工要求。

调整钻井液粘切，满足井眼净化的需要。

失水升高泥浆可能被钙污染或盐污染，应立即对泥浆进行处理，提高泥浆的抗盐和钙污染的能力PH值变化1降低：可能钻遇CO2或H2S等含酸性气体的地层，应立即提高密度，压稳这些无用气层，同时加入烧碱或碱式碳酸锌等处理剂，恢复PH值，维护体系稳定，保证井下安全。