Tk1127井膏盐层固井技术浅析
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南 Ｉ 科 技 ２ １年第 期 Ｉ ｊ ： ０２ ８
技 术 创 新
Ｔ ｌ ２ 井膏盐层 固井 技术浅析 ｋ １７
汤祖 明① 白雪松④ 李 强 ② 邹 书强⑧
①中国石化集 团华北石 油局井下作业公司 ；② 中国石化集团德 州大陆架 石油工程技术有限公 司；③ 中国石化集团西北油 田分公司 摘 要 含有膏盐层的井 ，在 固井方面具有一定的难度。 膏盐层一旦不能有效被封 固，盐层蠕动对套管产 生不均衡 负荷 ，造成 套 管 变形’ 毁及错 断等复 杂情况 ，会给后 续工作带 来额 外的工作量及 缩短 油井寿命 。 目 塔河油 田膏盐层 固井存在 下面几种难点 ： 、挤 前 上部 白垩系、侏 罗系地层有７ ０ ８０ ０￣ ０ｍ的砂岩层 ，属 于低 压层 ，在泥浆 密度 １ ５ １ ６ ／ｍ ～ ｇｃ 的情况下套 管易发 生压差式粘卡 ；二 、 ６ ６ 膏盐层埋 深达到一 定时具 有塑性蠕动 的特性 ，蠕 动速率０ ５ ． ｍ／ ；三 、泥浆 密度为１ ５ １ ６／ｍ ，流 变性 能差 ，难被 有效顶 —１ ｍ ｈ ７ ５ ￣ ． ｇｃ ６ ６ 替；四 、膏盐层 中含有碱金属对水泥石的腐蚀严重 ，水泥浆要求具有抗盐性 ；五 、上部为低压力 系统 ，易发生 井漏 。本文就 以上 问题 对塔 河两岸膏盐层 固井技术难 点进行分析。
（ ）膏盐层固井层次 ，地层含有两 套压力系统 ，上部地 层破裂 １ 压力低 ，所需泥浆密度低 ；下部地层破裂压力高 ，地层应力大 ，需要 高密度泥浆来抑制 ，两套地层压力 系统 的不 同，导致施工压力窗 口较 窄 ，固井易发生井漏 。只要一发生漏失 ，就可能造成环空静液柱压力 不能有效地抑制盐层蠕动。 （ ） ２ 石炭 系巴楚 组上部地层有７ ０ ８ ０ 物性好 的砂岩段 ，特别 ０～０ｍ 是三 叠系含有 三套砂体 ，平衡 泥浆密度 为１ Ｏ １ ２ ￣ ． ～ ＿ ｇ ｍ ，在泥 浆密 ２ ２ 度１６ ～ ． ｇｃ 的情况下套 管易发 生压差式粘 卡 ，导 致套管 下不到 ．５ １ ６ ／ｍ。 ６ 位 ， 成强行起出套管或 者留下 超长口袋 。 造 （ ）石炭 系膏盐 层埋深 较深 （ 于５ ０ ｍ），受 到垂 向地层 应 ３ 大 ２０ 力较大 ，钻井将 原有 的受力平 衡打破 ，水平方 向上应 力将向井 眼释 放 ，膏盐 层的蠕 动速率较 大 ，泥浆 密度 高达１ ５ １ ６ ／ ￣ ． ～ ． ｇ ｍ ，蠕变 速 ６ ６ ｃ 率仍 为０７ ～１５ ／ ，留给作业的安全时间较短。 ５ ． ｍｍ ｈ （ ４）膏盐 层段 设计下 入２ ３１ ７ ．ｍｍ钢级 Ｔ １ ０ Ｐ ４ Ｖ壁厚２ ．４ ｍ无节 ６２ ｒ ａ 箍套 管 ，无 法在 套管 上 加入 扶 正器 ，盐 层段 套 管居 中度 难 以达 到 ６ ％以上 ，影响到盐层段的驱替效率 。 ７ （ ） ５ 石炭系卡拉沙依组 上泥岩 段 ，厚度在６ ～ ０ 钻 井过程 中 ０ ８ ｍ， 极易掉块 ，形成大肚子井 眼，扩径 率一般在１ ％，膏盐层在扩径 、钻 ５ 进过程 盐岩 融解及 含膏质 泥岩掉块 ，造成大 肚子段（ 扩径率 达３ ％以 ０ 上） ，影响驱 替效率 。 （ 泥浆 密度较高（． ～ ． ｇ ｍ） ６） １ ５ １ ６／ ： ６ ６ ｃ ，流动 性差 ，顶 替效率差 ， 低密度水泥浆易窜槽 ，水泥石难 以全封盐层 ，影响水泥石胶结质量。 （ ７）盐层的溶解 与蠕动影响 水泥环胶结质量 、固井过程 中水泥 浆的稳 定性 、水泥环 后期 的强度 ，致使套 管受 到不均 匀地层 载荷的影 响而迅速破坏 ，影响 了油井的正常生产 。 （ 膏 盐 层 水 泥 环 易受 到 腐 蚀 。膏 盐 地 层 中含 有 ＣＳ ８） ａＯ Ｎ Ｃ 、Ｍｇ Ｏ Ｎ ￣ 电解质 ，膨胀的原 因是Ｃ Ｓ ａＩ Ｃ ａ Ｏ等 Ｓ ａ Ｏ 吸水引起 的 ，
１ 存 在 的 问题
化后产生强度在不足 以抵抗盐层蠕动的应力时 ，泥浆与领浆的液柱压
力还能 向下传递 ，抑制盐层蠕动 ，避免套管 受到不均衡载荷 。 下 套管 前 ，向 井 内砂岩 段及 易漏 失井 段打 入高 粘度 （７ ｓ ０ ）稠 浆 ，降低泥浆滤失量 ，下套管过程 中防止套管静止时问超过２ ｎ ｍｉ，防 止套 管粘卡 ，盐层段 ，井 队多次使用 水力扩孔 器扩孔 ，释放地 层应
力 ，使 安 全 时 间 在 ６ ｈ 上 。 ０以ห้องสมุดไป่ตู้
为提高顶替效率 ，在盐层顶部五根套管 ，每根套管加入一只弹性 扶正 器 ，提 高下部套管 的居 中度 ，上 部正常 井段合理 加入弹性 扶正
器 ，使居 中度在６ ％以上 ，扩径井段加入旋 流刚性 扶正器 ，改变扩径 ７ 段的流态 ；套管下到位后将井眼充分循环洗干净 ，再循环处理泥浆 ， 降低粘切 ，改变泥浆流变性 能。 水泥浆及前置液均采用抗盐体系 ，冲洗液及隔离液 中加入抗胶凝
一
、
关 键 词 Ｔ １７ Ｋ１ ２ 井 固 井 膏 盐 层 蠕 变 抗 盐 水 泥 浆
塔里木盆地广泛分布着盐层 ，随着塔河油田的不 断开发 ， 将有 更 多的油井钻遇 膏盐层 ，尤其是石炭系巴楚组膏 盐层 ，对 固井工程技术 提出较高要求 。塔河 油田塔北隆起 、 塔河 两岸 石炭系盐膏层分 布较广 泛 ，以纯盐岩 为主 ，多为相互独立 的盐 丘 ，具有地层条件复杂 、盐膏 层 段 长 （２ ～２ ０ｍ 、蠕变 速率 怏 （． ～１ ｍ ／ 、埋 藏 深 （ 过 １０ ３ ） ０ ５ ． ｍ ｈ ７ ５ ） 超 ５０ ｍ） 点” １０ 等特 。岩性 以盐 岩 、膏岩与泥岩 、泥质粉 砂岩等呈不等厚 互层 ，岩盐 由盆中心向盆边缘尖灭 ，盐层 的厚度随着盆地地形变化 ， 其 中塔 河两岸膏盐层埋深大于５ ０ ｍ。盐 层上部地层发育物性 良好 的 ２０ 砂岩 层 ，厚 度为７ ０ ８ ０ ０ ～ ０ ｍ。由于盐膏层 的塑性蠕 变 、非均质 性 、含 盐泥岩 的垮塌 等地质 因素 ， 且地层上下压 力系统 明显不 同，钻井施工 过程 中常常 引起卡钻 、 埋钻 、 井径扩大形 成糖葫芦状 、固井后套管造 挤坏 、固井后套管外水泥被挤走等工程事故。
技 术 创 新
Ｔ ｌ ２ 井膏盐层 固井 技术浅析 ｋ １７
汤祖 明① 白雪松④ 李 强 ② 邹 书强⑧
①中国石化集 团华北石 油局井下作业公司 ；② 中国石化集团德 州大陆架 石油工程技术有限公 司；③ 中国石化集团西北油 田分公司 摘 要 含有膏盐层的井 ，在 固井方面具有一定的难度。 膏盐层一旦不能有效被封 固，盐层蠕动对套管产 生不均衡 负荷 ，造成 套 管 变形’ 毁及错 断等复 杂情况 ，会给后 续工作带 来额 外的工作量及 缩短 油井寿命 。 目 塔河油 田膏盐层 固井存在 下面几种难点 ： 、挤 前 上部 白垩系、侏 罗系地层有７ ０ ８０ ０￣ ０ｍ的砂岩层 ，属 于低 压层 ，在泥浆 密度 １ ５ １ ６ ／ｍ ～ ｇｃ 的情况下套 管易发 生压差式粘卡 ；二 、 ６ ６ 膏盐层埋 深达到一 定时具 有塑性蠕动 的特性 ，蠕 动速率０ ５ ． ｍ／ ；三 、泥浆 密度为１ ５ １ ６／ｍ ，流 变性 能差 ，难被 有效顶 —１ ｍ ｈ ７ ５ ￣ ． ｇｃ ６ ６ 替；四 、膏盐层 中含有碱金属对水泥石的腐蚀严重 ，水泥浆要求具有抗盐性 ；五 、上部为低压力 系统 ，易发生 井漏 。本文就 以上 问题 对塔 河两岸膏盐层 固井技术难 点进行分析。
（ ）膏盐层固井层次 ，地层含有两 套压力系统 ，上部地 层破裂 １ 压力低 ，所需泥浆密度低 ；下部地层破裂压力高 ，地层应力大 ，需要 高密度泥浆来抑制 ，两套地层压力 系统 的不 同，导致施工压力窗 口较 窄 ，固井易发生井漏 。只要一发生漏失 ，就可能造成环空静液柱压力 不能有效地抑制盐层蠕动。 （ ） ２ 石炭 系巴楚 组上部地层有７ ０ ８ ０ 物性好 的砂岩段 ，特别 ０～０ｍ 是三 叠系含有 三套砂体 ，平衡 泥浆密度 为１ Ｏ １ ２ ￣ ． ～ ＿ ｇ ｍ ，在泥 浆密 ２ ２ 度１６ ～ ． ｇｃ 的情况下套 管易发 生压差式粘 卡 ，导 致套管 下不到 ．５ １ ６ ／ｍ。 ６ 位 ， 成强行起出套管或 者留下 超长口袋 。 造 （ ）石炭 系膏盐 层埋深 较深 （ 于５ ０ ｍ），受 到垂 向地层 应 ３ 大 ２０ 力较大 ，钻井将 原有 的受力平 衡打破 ，水平方 向上应 力将向井 眼释 放 ，膏盐 层的蠕 动速率较 大 ，泥浆 密度 高达１ ５ １ ６ ／ ￣ ． ～ ． ｇ ｍ ，蠕变 速 ６ ６ ｃ 率仍 为０７ ～１５ ／ ，留给作业的安全时间较短。 ５ ． ｍｍ ｈ （ ４）膏盐 层段 设计下 入２ ３１ ７ ．ｍｍ钢级 Ｔ １ ０ Ｐ ４ Ｖ壁厚２ ．４ ｍ无节 ６２ ｒ ａ 箍套 管 ，无 法在 套管 上 加入 扶 正器 ，盐 层段 套 管居 中度 难 以达 到 ６ ％以上 ，影响到盐层段的驱替效率 。 ７ （ ） ５ 石炭系卡拉沙依组 上泥岩 段 ，厚度在６ ～ ０ 钻 井过程 中 ０ ８ ｍ， 极易掉块 ，形成大肚子井 眼，扩径 率一般在１ ％，膏盐层在扩径 、钻 ５ 进过程 盐岩 融解及 含膏质 泥岩掉块 ，造成大 肚子段（ 扩径率 达３ ％以 ０ 上） ，影响驱 替效率 。 （ 泥浆 密度较高（． ～ ． ｇ ｍ） ６） １ ５ １ ６／ ： ６ ６ ｃ ，流动 性差 ，顶 替效率差 ， 低密度水泥浆易窜槽 ，水泥石难 以全封盐层 ，影响水泥石胶结质量。 （ ７）盐层的溶解 与蠕动影响 水泥环胶结质量 、固井过程 中水泥 浆的稳 定性 、水泥环 后期 的强度 ，致使套 管受 到不均 匀地层 载荷的影 响而迅速破坏 ，影响 了油井的正常生产 。 （ 膏 盐 层 水 泥 环 易受 到 腐 蚀 。膏 盐 地 层 中含 有 ＣＳ ８） ａＯ Ｎ Ｃ 、Ｍｇ Ｏ Ｎ ￣ 电解质 ，膨胀的原 因是Ｃ Ｓ ａＩ Ｃ ａ Ｏ等 Ｓ ａ Ｏ 吸水引起 的 ，
１ 存 在 的 问题
化后产生强度在不足 以抵抗盐层蠕动的应力时 ，泥浆与领浆的液柱压
力还能 向下传递 ，抑制盐层蠕动 ，避免套管 受到不均衡载荷 。 下 套管 前 ，向 井 内砂岩 段及 易漏 失井 段打 入高 粘度 （７ ｓ ０ ）稠 浆 ，降低泥浆滤失量 ，下套管过程 中防止套管静止时问超过２ ｎ ｍｉ，防 止套 管粘卡 ，盐层段 ，井 队多次使用 水力扩孔 器扩孔 ，释放地 层应
力 ，使 安 全 时 间 在 ６ ｈ 上 。 ０以ห้องสมุดไป่ตู้
为提高顶替效率 ，在盐层顶部五根套管 ，每根套管加入一只弹性 扶正 器 ，提 高下部套管 的居 中度 ，上 部正常 井段合理 加入弹性 扶正
器 ，使居 中度在６ ％以上 ，扩径井段加入旋 流刚性 扶正器 ，改变扩径 ７ 段的流态 ；套管下到位后将井眼充分循环洗干净 ，再循环处理泥浆 ， 降低粘切 ，改变泥浆流变性 能。 水泥浆及前置液均采用抗盐体系 ，冲洗液及隔离液 中加入抗胶凝
一
、
关 键 词 Ｔ １７ Ｋ１ ２ 井 固 井 膏 盐 层 蠕 变 抗 盐 水 泥 浆
塔里木盆地广泛分布着盐层 ，随着塔河油田的不 断开发 ， 将有 更 多的油井钻遇 膏盐层 ，尤其是石炭系巴楚组膏 盐层 ，对 固井工程技术 提出较高要求 。塔河 油田塔北隆起 、 塔河 两岸 石炭系盐膏层分 布较广 泛 ，以纯盐岩 为主 ，多为相互独立 的盐 丘 ，具有地层条件复杂 、盐膏 层 段 长 （２ ～２ ０ｍ 、蠕变 速率 怏 （． ～１ ｍ ／ 、埋 藏 深 （ 过 １０ ３ ） ０ ５ ． ｍ ｈ ７ ５ ） 超 ５０ ｍ） 点” １０ 等特 。岩性 以盐 岩 、膏岩与泥岩 、泥质粉 砂岩等呈不等厚 互层 ，岩盐 由盆中心向盆边缘尖灭 ，盐层 的厚度随着盆地地形变化 ， 其 中塔 河两岸膏盐层埋深大于５ ０ ｍ。盐 层上部地层发育物性 良好 的 ２０ 砂岩 层 ，厚 度为７ ０ ８ ０ ０ ～ ０ ｍ。由于盐膏层 的塑性蠕 变 、非均质 性 、含 盐泥岩 的垮塌 等地质 因素 ， 且地层上下压 力系统 明显不 同，钻井施工 过程 中常常 引起卡钻 、 埋钻 、 井径扩大形 成糖葫芦状 、固井后套管造 挤坏 、固井后套管外水泥被挤走等工程事故。