准噶尔盆地高密度钻井液技术应用探讨

准噶尔盆地高密度钻井液技术应用探讨

【摘要】高密度钻井液技术问题，一直是克拉玛依油田钻井的关键技术之一，特别是在南缘安集海河组、塔西河组井下复杂问题的解决上，如何解决地层倾角大，地层压力系数高，成岩性差，粘土含量高，破碎严重的问题是钻井工作者亟待解决的问题之一。

【关键词】钻井液高密度钻井液新体系应用技术

1 概况

准噶尔盆地南缘，由于受山前推覆挤压应力的作用，地层倾角大，地层压力系数高，且成岩性差，破碎严重，独山子组、安集海河、塔西河组粘土含量高，粘土中蒙脱石含量最高达80%以上。几十年来在这样的区域钻井频繁出现卡钻、垮塌、井漏、钻井液流动困难等复杂情况，使一批井没打到设计井深。实践表明，在南缘复杂地质条件下钻井，除工程措施之外，钻井液性能的优劣是决定钻井成败的关键因素之一。因此，优选适合于南缘构造地质条件的高密度钻井液体系，减少井下复杂、降低钻井成本具有十分重要的现实意义。

2 分析存在的问题

2.1 井壁不稳定的实质是力学不稳定问题

大多数地层失稳问题均与其地层水化膨胀和井眼钻开失去原有

的压力平衡有关，井壁不稳定的实质是力学不稳定。当井壁岩石所受的应力超过其本身的强度就会发生井壁不稳定，其原因十分复杂，就其主要原因可归纳为力学因素、物理化学因素和工程技术因

素等三个方面，但后两个因素最终均因影响井壁应力分布和井壁岩石的力学性能而造成井壁不稳定，这是客观存在的不易改变。要想实现井壁稳定，必须用物理—化学的方法对钻井液滤液的性质加以控制。

2.2 钻井工程技术问题

钻井工程技术问题包括工程技术问题和钻井液技术问题，这里只谈钻井液技术问题。

3 在钻井液方面采取的技术措施

3.1 选择合理的钻井液体系

通过室内大量研究，认为钾钙基聚合物钻井液体系、有机盐钻井液体系、有机盐聚合醇钻井液体系、有机盐prt钻井液体系、聚磺（prt）钻井液体系能够满足高密度钻井要求。

3.1.1 钾钙基聚合物钻井液体系

钾钙基聚合物钻井液体系是以钾钙基作为抑制剂，各种聚合物作为钻井液的包被剂、降虑失剂、流型调节剂配制而成的一种聚合物钻井液体系。

3.1.2 有机盐钻井液体系

有机盐钻井液体系主要是由有机盐水溶性加重剂weigh2、weigh3（os-100），降滤失剂redu 1、提切剂visco1、visco2、无荧光仿沥青nfa-25 等配制而成的一种聚合物钻井液体系。有机盐水溶性加重剂weigh2和weigh3是碱金属有机酸盐、有机酸铵、有机酸季铵的混合物。

3.1.3 有机盐prt钻井液体系

有机盐prt钻井液体系使将prt钻井液和有机盐钻井液有机结合起来的一种复合体系。在prt体系中由于有机盐的引入，增强了体系的抑制能力，保持了体系的流变性，解决了体系流变性和抑制性难以控制的困难，使整个体系具有流变性好（粘度、切力低）、失水造壁性能好，抑制性强等特点。

3.1.4 聚磺（prt）钻井液体系

准噶尔盆地南缘使用的聚磺钻井液体系主要由高温抗盐降滤失剂rstf、润滑封堵剂ppl、高密度钻井液降粘剂tx三种核心处理剂及两种聚合物处理剂组成。rstf是一种抗高温和抗盐、抗钙污染能力强的降滤失剂。该产品具有较强的抗盐钙污染能力，能显著降低钻井液的高温高压失水。封堵湿润剂ppl是由少量聚合物、表面活性剂及沥青经螯合反应得到的一种封堵降滤失剂。同时，具有较强的抗盐、抗钙、抗温、造壁防塌能力，是一种较理想的钻井液处理剂。特种稀释剂tx具有抑制粘土分散、抗污染能力，它具有在高固相情况下仍能较好发挥处理剂的降粘效果，是一种较理想的流型调节剂。

3.2 选择合理的钻井液密度

钻井过程中，如所采用的钻井液密度过高，超过地层孔隙压力，就会对井壁形成较大的压差，从而会有更多的钻井液滤液进入地层，加剧地层中粘土矿物水化，引起地层孔隙压力增加及围岩强度降低，最终导致地层坍塌压力增大。当坍塌压力的当量密度超过钻

井液密度，井壁就会发生力学不稳定，造成井塌。因此，选择合理的钻井液密度至关重要。

3.3 选择合理的抑制剂

采用的抑制剂是金属盐类、fa-367、smp、沥青、用来提高滤液粘度和提高体系的抑制性，见到了明显效果。对高密度钻井液体系、强渗透性的地层而言，要想实现有效封堵，在井壁形成良好的泥饼，是非常困难的。其主要原因是，加重材料在总固相中占有很大比例，粒度范围相对集中，粒度极配不易合理控制。因此，必须通过填充粒子的选择，达到合理的粒子级配。最终实现有效封堵，形成良好的护壁泥饼，减少api滤失量和hthp滤失量，提高地层的承压能力。扩大地层的安全密度窗口，减少漏失，实现井下安全。

4 认识

（1）解决高密度钻井液问题首先要选择合理的膨润土含量。选择合理的处理剂提高体系的抑制性；以解决泥页岩吸水产生的水敏效应而引发的崩裂、垮塌、掉块；添加相应的润滑性，改善泥饼粘滞系数和流变参数，以满足施工要求，实现井下安全无事故。（2）有机盐钻井液体系通过在南缘地区几口高难度探井中现场应用表明，体系的抑制性较强，固相容量限较高，抗污染能力强，钻井液性能较稳定，使南缘地区应用较好的一种钻井液体系。

参考文献

[1] 蔡利山，胡新中，刘四海，等.高密度钻井液瓶颈技术问题分析及发展趋势探讨[j].钻井液与完井液，2007，9

[2] 刘永福.高密度钻井液的技术难点及其应用[j].探矿工程，2007，5

[3] 刘常旭，张茂奎，王平全，等.国内外高密度水基钻井液体系研究现状[j].西部探矿工程，2005，5

[4] 徐同台，赵忠举.21世纪初国外钻井液和完井液技术[m].北京：石油工业出版社，2004

[5] 杨小华，苌益华，谢爱华.国内1999-2000年钻井液处理剂研究与应用进展[j].油田化学，2001，18（2）

作者简介

侯艳英（1985—），女，助理工程师，现在新疆贝肯能源工程股份有限公司从事石油钻采工程技术的研究与应用。