川东深层盐膏岩蠕变特性实验研究

埋藏深度较深的盐膏层受到高温和较大地应力的作用,会表现出塑性特性,在井眼钻开后发生蠕变,引起阻卡、套管变形等问题.掌握盐膏岩的蠕变参数是进行钻井液密度设计和套管选材的基础工作之一.通过对普光气田3 920～3 950 m盐膏岩进行蠕变实验,表明该气田深层盐膏岩蠕变规律符合Heard模式,并得出了Heard模式下的蠕变参数.根据力学模型分析,若在盐膏岩层段采用饱和盐水钻井液体系,保证钻井安全条件下需要较高的钻井液密度.     

塔北隆起盐下油气藏井眼缩径研究

采用Heard非线性蠕变模型作为深井段盐岩蠕变本构方程,并建立含盐膏岩夹层的有限元模型,得到了塔里木羊塔克区块巨厚盐膏层变形及井眼缩径规律.研究表明,由于上覆岩层应力的作用,羊塔克隆起构造盐岩层翘曲段逐渐趋于平缓;在同一盐膏层井段不同井深处井眼蠕变缩径的程度明显不同,顶部和底部盐膏层井眼缩径速率最快,缩径量较大.据此,现场钻井工程师在进行盐膏层井段钻进的时候要特别注意打开盐膏层和钻出盐膏层井段时的钻井液密度控制,优选钻井方案,防止盐岩层井段发生卡钻等井下事故.     

深部盐膏层蠕变关系研究

盐膏层蠕变有瞬态、稳态和加速度蠕变3个阶段。对于石油工程．盐膏层蠕变主要表现为瞬态蠕变和稳态蠕变。在大量现场盐膏层岩心力学试验的基础上，对盐膏层的蠕变进行了研究，分析了稳态蠕变规律，提出了稳态蠕变三维分析方程，为更准确地计算蠕变压力，合理设计套管程序和钻井液密度奠定了基础。     

S115井承压堵漏及盐膏层钻井液技术

塔河油田古生界石炭系地层存在膏盐岩层，埋深为5175～5304m，厚度达130m。该膏盐岩层纯而且集中，钻井过程中极易发生溶解、膨胀、井眼缩径、井壁坍塌，造成起钻遇阻、下钻遇卡等现象。决定采用欠饱和盐水钻井液和配套的钻井技术措施。钻进盐膏层时，保持钻井液性能稳定，控制钻井液密度，以平衡地层压力，抑制盐膏层的蠕变；及时检测Cl^-含量，将Cl^-含量控制在160000～175000mg／L之间，保证适度溶解盐膏层井壁，防止缩径发生复杂情况；对于漏失层采用全井分段间隙式堵漏工艺，每次泵入量不宜太多，泵速不宜太高，按照“少量多次”的原则进行憋压。现场应用表明，该钻井液体系和配套的钻井技术措施，满足了盐膏层钻进，保证了盐膏层上部地层的稳定，井眼无坍塌现象，盐膏层钻进顺利，无阻卡现象，5次电测均一次到底，下套管、固井施工顺利。     

塔河油田盐膏层钻井技术

由于盐膏层塑性蠕变，钻进时易发生井下事故或复杂情况，严重影响了钻井地质目标的实现。要顺利钻穿盐膏层，首先在进行设计时就要考虑盐膏层的特点，科学合理地进行单井设计。详细论述了钻进盐膏层时，所采用的承压堵漏、钻井液转换、扩孔技术，并详细介绍了钻进盐膏层所采取的技术措施、钻井液维护与处理措施和固井技术措施。     

基于积分本构方程的盐膏岩蠕变参数反演

正确认识盐膏层蠕变规律是进行盐膏层钻井设计、合理确定起下钻时间及预防井下事故发生的关键。文中以相关系数作为盐膏岩本构模型辨识的准则函数,建立了井下盐膏岩蠕变模型的辨识方法。通过引入积分算子,建立了常见蠕变模型的积分型本构方程,并以此为基础提出了根据井径测量信息反演确定盐膏岩蠕变特性参数的位移反分析法。应用该方法可较好地预测井下盐膏层的蠕变规律,并由此确定井径缩小规律与钻井液密度的关系。在英买力区块的应用结果表明．理论预测结果和实际测试结果吻合较好。为盐膏层钻井工艺设计的合理编制提供了理论依据。     

中东某区块盐岩地层蠕变缩径的力学分析与应用

在统计中东某区块钻井过程中主要事故和复杂情况的基础上,发现盐岩蠕变、软泥岩流动的控制是解决复合盐膏层钻井技术难题的关键.文章应用Norton蠕变模型,建立了盐岩地层井眼半径随上覆岩层压力、钻井液密度、地层温度、裸露时间变化的解析解,并由此导出了一定蠕变速率下钻井液密度的确定方法.最后结合中东某区块的实钻资料绘制出了推荐现场使用的盐岩地层钻井液密度图版,为该地区能有效抑制因盐岩蠕变发生缩径卡钻等复杂事故提供了理论依据,对该地区井深2 950 m左右的钻井液密度的确定提出了具体方案,对现场有一定的指导意义.     

盐膏层合理钻井液密度的确定

在阐述盐膏层蠕变规律的基础上,对某油田X区块盐膏层蠕变进行分析,利用有限差分模拟计算软件建立计算模型。通过数值模拟计算得出在不同钻井液密度下井眼缩径率随井深的变化规律,并绘制出盐膏层岩段不同缩径率下的钻井液密度图版,从而确定了顺利钻穿该区块盐膏层的合理钻井液密度。     

阿姆河右岸B区巨厚盐膏层大斜度井安全钻井

为提高单井产能,实现高效开发,阿姆河右岸 Ｂ区块采用大斜度井和水平井钻井。但该区块地质条件复杂,储层压力高、气藏埋藏深、盖层盐膏层厚,存在次生气藏和高压盐水层,大斜度井和水平井的钻井难度大,对钻井液性能和井眼轨迹控制均提出更高要求,需要针对巨厚盐膏层大斜度井定向井段进行优化设计,降低施工风险。文章构建了目标区块钻井的岩盐蠕变模型,计算出了安全钻进时间和钻井液密度,优化了钻井液性能及体系,同时,综合考虑目标气藏埋深、盐膏层稳定性和造斜工具能力,优化了盐膏层大斜度井水平段段长、井眼轨迹和井身结构,确定了盐膏层中上盐层造斜的方案     

钻井液密度对盐膏层蠕变影响的三维分析

井内钻井液密度设计和盐膏层蠕动变形规律的分析是成功地进行盐膏层钻井的关键。在研究盐岩力学特性基础上,对盐膏层特别是深部盐膏层钻井后因井内钻井液密度对地层蠕动造成井眼失稳进行了分析,并提出了盐膏层蠕动压力的计算模型。针对新疆塔里木盆地北部沙24井的盐膏岩蠕动压力进行了计算分析,结果表明,研究成果与实际观察到的现象相吻合。     

裸眼水基钻井液替换油基钻井液技术

塔里木油田库车山前克深区块“库姆格列木群”层位岩性属于复合盐膏层,该盐膏层具有压力系数高、裸眼长、易塑性变形等特点,均用油基钻井液钻进。KS603井钻遇该层位中途完钻时发生井漏,为避免油基钻井液在下套管过程中出现恶性井漏,采用欠饱和盐水钻井液替换油基钻井液完成中完作业。施工过程中,在隔离浆中加入高碱比抗盐钙降黏剂碱液,利用碱液的稀释特性与OH-离子对油基钻井液中Ca2+的中和作用,使隔离浆始终保持较低黏切;因隔离浆中不能加入堵漏材料,在隔离浆之后的第一罐井浆中加入8%堵漏剂,提高井浆的防漏能力,避免替浆过程中发生井漏;为保证盐膏层井壁稳定,替浆密度为2.39 g/cm3,严格控制钻井液中的Cl-含量不小于1.8×105 mg/L,避免盐晶颗粒过多地溶入钻井液中,同时使用盐重结晶抑制剂NTA-2;下套管前进行承压堵漏作业。钻井液性能稳定,在中完作业过程中光钻铤、单扶、三扶、四扶通井、测盐层蠕变静止72 h后四扶通井、下套管、固井作业均一次性成功,井壁稳定、井下安全。      

乌兹别克斯坦明格布拉克油田明15井钻井液技术

乌兹别克斯坦明格布拉克油田,地质构造极其复杂,井深800～3850 m存在盐水层、大段硬石膏、膏泥混杂层以及强水敏性地层,地层内CO₂气体浓度高,中下部3850～5900 m地层存在断裂带,孔洞裂缝发育,石膏蠕变缩径,高压油气水同层,溢漏矛盾突出,针对“四高一超”井（地层温度≥ 170℃、压力系数≥ 2.3、含盐≥ 20%、含硫5%～6%、超深井）施工,钻井液既要满足压稳上部高压层,又要兼顾下部低压层防漏堵漏和防H₂S需要,为解决大段石膏层蠕变缩径、高压盐水侵入造成井壁失稳垮塌以及高密度钻井液流变性调控难度大,循环压耗高,油气层保护等技术难题,通过钻井液体系优选,确定二开以下异常复杂井段采用高密度复合有机盐钻井液。现场应用结果表明,复合有机盐钻井液抑制润滑性好,抗盐钙污染能力强,固相含量低,即使在加入高浓度堵漏材料后,钻井液流变性依然可控,成功解决了该油田高密度钻井液压差卡钻、盐膏层阻卡、溢漏同层造成井下复杂事故频发以及无法钻遇深部油气层的技术难题,实现了打成目标,为后续施工提供了技术支撑和宝贵经验。      

土库曼斯坦尤拉屯地区复杂盐膏层钻井液技术

土库曼斯坦尤拉屯地区高压盐水盐膏层钻井过程中钻井液性能调控难度大,井漏问题突出。结合高压盐水盐膏层地质工程特征,通过分析高密度钻井液在高温及高钙污染环境下性能调控及防漏堵漏技术难点,开展了高密度钻井液体系和防漏堵漏剂配方及应用技术研究。基于现有的高密度饱和盐水体系,通过高钙污染抑制剂的引入和配套处理剂的优选,形成抗高温高钙的高密度钻井液。室内评价和现场应用表明,该体系抗温可达140℃,抗钙可达40 000 mg/L。解决了大段膏盐地层条件下的钙污染问题。应用降低循环压耗的高密度钻井液技术和随钻防漏技术相结合,使用高浓度桥塞堵漏技术较好地解决了井漏及安全密度窗口窄的难题,应用效果显著。      

玉东7-4-2井钻井液技术优化及应用

针对塔北玉东区块上部地层缩径阻卡、膏盐岩层蠕变缩径和垮塌卡钻、高密度盐水钻井液流变性及滤失量控制难等一系列问题,玉东7-4-2井通过对钻井液技术的优化,解决了阻卡和膏盐层井眼稳定等问题,易塌层段井径扩大率仅为7.5%,钻井周期比邻井节约20 d以上,提速效果显著。      

兴隆1井钻井液工艺技术

兴隆1井位于霸县凹陷，是渤海湾盆地冀中坳陷北部一个西断东超的箕状断陷，该井是高家堡地区的一口风。险探井，完钻井深为5500m。该地区地层以膏岩、膏泥岩、膏盐岩和含膏泥岩为主，地层胶结性较差，可塑性强，极易发生井漏、井塌、盐层卡钻等复杂事故。该井二开用高抑制性钻井液，三开用抗高温、抗污染高密度钻井液，四开用欠平衡钻井液。三开钻井液解决了该地区大井眼携岩、井壁稳定、膏盐层污染、电测和欠平衡保护油气层等钻井问题。现场应用表明，高抑制性钻井液确保了该井段井眼畅通，起下钻、电测完和下套管顺利；抗污染、抗高温、抗高密度钻井液利于井壁稳定，能抑制油页岩、泥页岩、膏泥岩互层引起的剥落掉块，满足了钻井施工的要求；欠平衡钻井液具有良好的保护井壁稳定的能力，较好地保护了油气层。     

盐水钻井液pH值影响因素和缓冲方法研究

在深井钻井中钻遇盐膏层、盐膏泥复合盐层、高压盐水层等地层时,极易发生井下复杂情况,盐水钻井液在钻遇此类地层时,pH值极易快速降低,难以调节。实验考察了盐类、表面活性剂、有机胺等对饱和盐水基浆老化前后pH值的调控作用。结果表明,强碱弱酸盐、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂及2者间复配体系、有机胺等对饱和盐水基浆老化前后pH值均具有一定的缓冲效果。探究了矿化度及聚合物类处理剂、磺化处理剂等盐水钻井液常用处理剂对体系pH值的影响规律。结果表明,膨润土基浆矿化度增大会导致pH值的快速下降;聚合物类处理剂对饱和盐水基浆pH值影响较大;磺化处理剂对体系pH值有一定的缓冲作用。提出一种表面活性剂体系“0.3% WJG+0.1% SDBS”的pH缓冲办法,其对海水钻井液、高密度饱和盐水钻井液、高密度有机盐体系老化前后pH值具有较好的缓冲作用。      

ZQ2井盐膏层高密度欠饱和盐水聚磺钻井液技术

ZQ2是库车凹陷秋里塔格构造中秋2号构造的一口预探井,吉迪克组～库姆格列木群泥岩段（N1j2 ～ E_1-2km1）盐膏层埋藏深度在4545～5827 m,地层特性膏盐层段长、石膏含量高、压力系数高、盐间软泥岩欠压实高含泥质高含水与软黏特性、φ333.375 mm大尺寸井眼,原设计为油基钻井液,后更改为水基钻井液,且井深结构更改为高低压层套打,对水基钻井液技术提出了较高要求。针对地层特性通过改变传统钻井液体系思路引入烯丙基磺酸钠四元共聚物降滤失剂MYK、改性植物胶包被抑制剂NXX、国内首次在欠饱和盐水体系中引入有机盐Weigh2对传统的欠饱和盐水磺化钻井液进行改造升级为聚磺高密度欠饱和盐水钻井液,在实钻过程中表现出包被抑制性强、抗盐膏污染能力强、性能稳定、维护简单、岩屑代表性强,流变性控制优于邻井欠饱和盐水磺化钻井液,在ZQ2井该段盐膏层取得了良好效果,解决了传统欠饱和盐水磺化体系因使用稀释剂致强分散、强依赖性而出现“加～放～加、增黏～降黏～增黏”难题,实现了该层位盐膏层及软泥岩安全快速钻进、井壁稳定、井下安全,电测、下套管一次性成功,为该区块优化井身结构奠定了基础。      

ZQ2井盐膏层高密度欠饱和盐水聚磺钻井液技术

ZQ2是库车凹陷秋里塔格构造中秋2号构造的一口预探井,吉迪克组～库姆格列木群泥岩段（N1j2 ～ E1-2km1）盐膏层埋藏深度在4545～5827 m,地层特性膏盐层段长、石膏含量高、压力系数高、盐间软泥岩欠压实高含泥质高含水与软黏特性、φ333.375 mm大尺寸井眼,原设计为油基钻井液,后更改为水基钻井液,且井深结构更改为高低压层套打,对水基钻井液技术提出了较高要求。针对地层特性通过改变传统钻井液体系思路引入烯丙基磺酸钠四元共聚物降滤失剂MYK、改性植物胶包被抑制剂NXX、国内首次在欠饱和盐水体系中引入有机盐Weigh2对传统的欠饱和盐水磺化钻井液进行改造升级为聚磺高密度欠饱和盐水钻井液,在实钻过程中表现出包被抑制性强、抗盐膏污染能力强、性能稳定、维护简单、岩屑代表性强,流变性控制优于邻井欠饱和盐水磺化钻井液,在ZQ2井该段盐膏层取得了良好效果,解决了传统欠饱和盐水磺化体系因使用稀释剂致强分散、强依赖性而出现“加～放～加、增黏～降黏～增黏”难题,实现了该层位盐膏层及软泥岩安全快速钻进、井壁稳定、井下安全,电测、下套管一次性成功,为该区块优化井身结构奠定了基础。     

膏盐岩地层地质特征与录井技术

石油勘探实践和研究结果表明，许多油气藏的形成都与膏盐岩地层有关，也常与膏盐岩地层伴生，成功钻穿膏盐岩地层是钻井难题之一，录井技术成为钻进安全监测、膏盐岩地层准确预报的重要手段。针对上述情况，介绍了膏盐岩地层的主要类型、沉积模式以及与油气的关系，归纳总结了膏盐岩地层的录井技术经验，包括：在随钻录井过程中熟悉地质设计与邻井资料；在没有预测钻遇膏盐岩地层的情况下，通过钻井液中Cl^-的变化判定是否钻遇膏盐岩地层；预计钻遇膏盐岩地层时，使用饱和盐水钻井液；钻遇膏盐岩地层后观察盐岩是否以岩屑形式返出；同时，把握膏盐岩地层的岩性、岩性组合、层位、顶底界和厚度是非常重要的。通过S1井实例分析，论述了在膏盐岩地层中钻进时，防卡、防漏是录井人员监测和预报的重点。     

高陡构造“三高、窄窗口”地层克深15井钻井液技术

克深15井是塔里木油田库车坳陷克拉苏构造带中段克深15号构造上部署的一口重点预探井,存在塔里木山前高陡构造、断层、大井眼、高温、高密度、高盐膏、窄密度窗口等工程、地质、钻井液技术难题。该井优选了抗高温高密度复合有机盐钻井液技术,围绕“低活度、弱水化、低的循环当量密度”等采取井壁稳定措施,通过现场实际应用,很好地解决了高陡构造、大倾角、破碎地层井壁稳定,大井眼安全快速钻进,盐膏层、盐膏泥混层阻卡、缩径,以及揭开盐层、盐膏层、目的层钻进窄密度窗口漏失等一系列技术难题,实现了全井安全无事故,多次电测均一次成功。与使用国外油基钻井液技术的邻井相比,钻井液实际应用密度降低0.05～0.08 g/cm3,体现了该体系强抑制、低的循环当量密度以及流变性良好,抗高温和抗盐、膏、泥等污染能力强,同时该体系无毒,环境保护性能好,无荧光,利于提高固井质量,低腐蚀,保护管串性能好等综合技术特性,并实现了钻井液、完井液一体化,提高了生产时效。该井的顺利完钻,进一步证明了抗高温高密度复合有机盐钻井液体系推广应用前景广阔。