氯化鉀聚合物（聚磺）體系應(yīng)用解析

趙小平 劉延濱 王震

摘要：新疆塔里木油田油層埋藏普遍較深，較長(zhǎng)的上部井段起下鉆阻卡問題、下部井段易垮塌地層的垮塌問題、下部井段鉆井液性能維護(hù)穩(wěn)定問題成為西部鉆井過程中的一種共性問題。如何即節(jié)約又高效的解決三個(gè)共性問題，是鉆井過程中提速提曉得關(guān)鍵。本文通過對(duì)鉆井過程中三個(gè)共性問題原因分析;針對(duì)問題采用的強(qiáng)抑制低粘切氯化鉀鉆井液體系在多口井應(yīng)用取得良好效果的分析總結(jié)。為今后鉆井過程中提速提效提供明確鉆井液性能和處理措施的選擇方法，從而為今后公司在其他地區(qū)鉆進(jìn)強(qiáng)水化分散地層及易垮塌地層時(shí)借鑒。

關(guān)鍵詞：抑制防塌 ? 鉆井液 ? 氯化鉀 ?提速提效

1 西部鉆井過程中鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

1.1 上部井段起下鉆阻卡

塔里木盆地塔北地區(qū)上部地層（4000米以上）特別是塔河油田12區(qū)及托普臺(tái)區(qū)塊的新近系的庫(kù)車、康村、吉迪克組的黃灰、棕灰色泥巖極易分散，造漿嚴(yán)重。易造成劣質(zhì)固相增多，泥漿稠化，流行變差。

上部地層鉆進(jìn)過程中泥漿包被抑制性不夠，泥巖極易分散使泥漿劣質(zhì)固相增多;稠化;流行變差。砂巖段滲透性強(qiáng)，劣質(zhì)固相極易粘附在砂巖表面，泥餅虛厚形成縮徑;泥巖極易水化膨脹和分散，造成井眼縮徑。這均是造成上部地層起下鉆阻卡的原因。

1.2 下部井段易垮塌地層的垮塌

①三疊系至二疊系棕紅色泥巖蒙托土含量高、分散性強(qiáng)，過度的分散易造成棕紅色泥巖段的井壁失穩(wěn)。

②二疊系火成巖易塌、石炭系、志留系、泥盆洗大段深灰泥巖，粘土礦物含量高，分散性強(qiáng)，微裂縫發(fā)育;極易井壁失穩(wěn)，剝蝕掉塊，井徑擴(kuò)大率大，造成井下復(fù)雜。

1.3 高溫下鉆井液性能不易控制

易分散地層巖屑的不斷分散為細(xì)小顆粒，不易被固控設(shè)備清除，劣質(zhì)固相超標(biāo)。在高溫高壓條件下易出現(xiàn)流變性惡化，濾失量顯著增大、加重材料沉降等問題，嚴(yán)重危及鉆井施工安全。

從上面鉆井液技術(shù)難點(diǎn)可以看出，鉆井液的包被抑制性在西部鉆井過程中重要性。加強(qiáng)對(duì)泥巖的包被抑制，優(yōu)化優(yōu)選鉆井液體系是提速提效的關(guān)鍵。

2 氯化鉀體系強(qiáng)抑制機(jī)理

氯化鉀鉆井液體系抑制泥巖的水化分散，解決上部地層起鉆阻卡問題，保證了鉆進(jìn)的提速提效;同時(shí)，下部使井壁穩(wěn)定、井下安全、井徑規(guī)則，提高了鉆井速度，降低成本。

氯化鉀抑制地層泥頁(yè)巖水化分散、防止垮塌的機(jī)理：泥頁(yè)巖中的粘土礦物吸附了不同的離子，表現(xiàn)出不同的水化程度，產(chǎn)生不同的水化壓力。泥頁(yè)巖中粘土發(fā)生不同程度的膨脹，其穩(wěn)定性就會(huì)受到不同程度的影響。當(dāng)吸附離子給泥頁(yè)巖帶來的水化應(yīng)力達(dá)到足以破壞靜電引力時(shí)，離子開始向外擴(kuò)散，大量的水分子開始進(jìn)入泥頁(yè)巖的晶格內(nèi)，就開始發(fā)生滲透水化。當(dāng)鉆井液的離子濃度增加時(shí)，鉆井液中與粘土表面吸附離子濃度差減少，滲透水化就減弱。

3 氯化鉀聚合物（聚磺）體系的優(yōu)點(diǎn)

一直以來，上部地層鉆進(jìn)，無論塔指還是西北局各施工單位均采用低粘切低固相不分散聚合物泥漿體系。砂巖含量多的井段通過固相控制及其它工程措施來解決阻卡問題;泥巖含量多井段通過增加大分子聚合物、包被劑用量來增強(qiáng)鉆井液對(duì)泥巖的包被，抑制泥巖分散。單純?cè)黾痈呔畚镉昧坎坏黾鱼@井成本而且高聚物的用量過大不便于鉆井液性能的維護(hù)穩(wěn)定。氯化鉀聚合物體系在低粘切低固相的基礎(chǔ)上加強(qiáng)了鉆井液的抑制包被性，3-5%的氯化鉀加量與單純的聚合物體系相比較好地抑制了大段泥巖的水化膨脹，短起下鉆阻卡程度明顯減輕。氯化鉀的加入能夠減少聚合物的用量，鉆井成本降低。同時(shí)，氯化鉀聚合物體系克服了聚合物體系鉆井液流變性控制困難、濾失量偏高等缺點(diǎn)。轉(zhuǎn)型后的氯化鉀聚磺鉆井液與聚磺鉆井液相比，在相同防塌處理劑加量的情況下防塌性能更好。現(xiàn)場(chǎng)多口井應(yīng)用表明，該鉆井液體系具有流變性易調(diào)、濾失量可控、配制維護(hù)簡(jiǎn)便、防塌、井壁穩(wěn)定效果更好，使井下復(fù)雜情況大大減少。氯化鉀聚磺體系在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中，通過日常的簡(jiǎn)便維護(hù)，性能比較穩(wěn)定、流變性易調(diào)整，濾失量可控。在下部石炭系、志留系、泥盆洗大段粘土礦物含量高，分散性強(qiáng)的泥巖鉆進(jìn)過程中，具有較強(qiáng)的抑制能力，井壁穩(wěn)定性強(qiáng)，井徑擴(kuò)大率小。

4 現(xiàn)場(chǎng)氯化鉀聚合物（聚磺）體系轉(zhuǎn)換應(yīng)用

為了更好的抑制上部地層泥頁(yè)巖的水化分散膨脹，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)鉆井液體系的抑制性，在一開“三低一高一適當(dāng)”聚合物鉆井液體系基礎(chǔ)上加入3%氯化鉀。配合超細(xì)等形成氯化鉀聚合物強(qiáng)抑制封堵鉆井液體系。但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工藝操作過程中何時(shí)進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，體系轉(zhuǎn)換前的性能控制和轉(zhuǎn)換后的性能調(diào)整是關(guān)系到下步氯化鉀聚磺體系轉(zhuǎn)換成功的關(guān)鍵。

上部地層巖性壓實(shí)性差，鉆時(shí)快;上部泥頁(yè)巖水敏性強(qiáng)、穩(wěn)定性差不僅分散程度高膨脹性也大的特點(diǎn)。如果不能及時(shí)抑制泥頁(yè)巖分散會(huì)造成泥漿中劣質(zhì)固相含量增高;隨著井深的加深，泥漿密度逐漸提高以滿足井下地層巖性的需要，提高密度也增加了泥漿中的固相含量。泥漿中劣質(zhì)固相增多進(jìn)行氯化鉀聚合物體系轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)使泥漿增稠，無法滿足體系轉(zhuǎn)換時(shí)氯化鉀的加量要求，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)體系轉(zhuǎn)換失敗。因此，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行氯化鉀聚合物強(qiáng)抑制封堵鉆井液體系轉(zhuǎn)換在二開快速鉆進(jìn)之前提前加入3—5%氯化鉀。氯化鉀加入后會(huì)使泥漿濾失量增大而體系轉(zhuǎn)換后的氯化鉀聚合物鉆井液體系降低濾失量對(duì)泥漿材料的抗鹽性要求較高，造成泥漿成本增加。因此，現(xiàn)場(chǎng)在進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換前會(huì)適當(dāng)降低泥漿濾失量。

下部地層鉆進(jìn)中通過轉(zhuǎn)換為氯化鉀聚磺體系提高泥漿對(duì)三疊系、二疊系、石炭系、志留系、泥盆洗大段深灰泥巖、棕紅色泥巖的抑制，防止過度分散造成井壁失穩(wěn)。但單純的提高泥漿的抑制性并不能完全保證下部地層的井壁穩(wěn)定，二疊系的火成巖微裂縫發(fā)育極易垮塌，鉆進(jìn)過程中應(yīng)提高泥漿的封堵防塌性能。深部地層在氯化鉀聚磺體系的基礎(chǔ)上采用2-3%高軟化點(diǎn)瀝青配合優(yōu)質(zhì)搬土漿、隨鉆封堵材料等“即打即封”的工藝技術(shù)，既能有效解決了西部工區(qū)因長(zhǎng)裸眼滲漏損耗大、成本高問題又能綜合的解決下部地層的垮塌鉆井難題。

5 總結(jié)

氯化鉀聚合物（聚磺）體系在塔河油田12區(qū)及托普區(qū)塊多口井的應(yīng)用效果明顯。氯化鉀聚合物體系較強(qiáng)的抑制性，對(duì)上部地層水敏性強(qiáng)、穩(wěn)定性差的泥頁(yè)巖起到了較好的抑制作用;下部地層氯化鉀聚磺體系對(duì)粘土含量高的棕紅色泥巖、大段深灰色泥巖水解分散產(chǎn)生的剝蝕掉塊起到了較強(qiáng)的抑制效果。但下部地層鉆進(jìn)過程中不能單純的依靠抑制性防塌，針對(duì)二疊系的火成巖等易垮塌地層，深部地層在氯化鉀聚磺體系的基礎(chǔ)上采用2-3%高軟化點(diǎn)瀝青配合優(yōu)質(zhì)搬土漿、隨鉆封堵材料等“即打即封”的工藝技術(shù)加強(qiáng)氯化鉀聚磺體系的封堵防塌性，滿足地層各類巖性的防塌需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳良，彭博，黃敏. 聚合物氯化鉀水泥漿體系性能評(píng)價(jià)及應(yīng)用研究[J]. 長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自科版），2015，（25）：14-16，57.

（作者單位：中石化勝利石油工程有限公司塔里木分公司）