鹽水鉆井液在伊拉克東巴EBS油田的應(yīng)用

時(shí) 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(xiǎn)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(diǎn)是控制合理的流變性和密度，提高抑制性、增強(qiáng)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(shí)及時(shí)監(jiān)控鉆井液性能變化，避免性能大幅波動(dòng)，此外還要控制合理的鉆井液密度，避免縮徑和擴(kuò)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(gè)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(qiáng)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(xiàng)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(diǎn)分析

一開為17-1/2″井眼，存在的施工風(fēng)險(xiǎn)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(shí)返出導(dǎo)致激動(dòng)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(shí)，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(dòng)篩返出量偏少，除砂除泥一體機(jī)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?yàn)橐婚_機(jī)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(shí)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(diǎn)分析

二開井段鉆遇多個(gè)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(qiáng)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(jì)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(qiáng)，導(dǎo)致井眼擴(kuò)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(bǔ)充抑制劑膠液，使鉆井液具有較強(qiáng)的包被抑制性，增強(qiáng)泥漿對泥巖的包被抑制能力，及時(shí)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?yàn)榇罅库}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(bǔ)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(bǔ)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(dòng)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(jī)和高速離心機(jī)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(jī)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(gè)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(shí)率。

3.3 三開鉆井液施工情況

3.3.1 三開施工難點(diǎn)分析

三開井段的Shiranish和Tanuma層為頁巖層，易因?yàn)榫谑Х€(wěn)發(fā)生剝落掉塊、坍塌等風(fēng)險(xiǎn)。三開的重點(diǎn)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(qiáng)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(shí)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(dòng)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(jī)配合振動(dòng)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(jī)，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?yàn)r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(diǎn)的瀝青會(huì)更好地吸附到井壁上，進(jìn)一步改善泥餅質(zhì)量，并加強(qiáng)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(dòng)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(gè)立柱后，劃眼后的鉆井液的各項(xiàng)指標(biāo)均有明顯改善。在鉆遇泥頁巖層位時(shí)，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(kuò)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(kuò)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(diǎn)，通過優(yōu)化固相控制、改善泥餅質(zhì)量、提高攜屑能力、增強(qiáng)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。