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摘要：元坝16井三开井段地层很复杂，易掉块、易漏，引起阻卡、井塌、井漏及压差卡钻等复杂情况，而且掉块硬很难破碎，极易发生卡钻事故。针对这一施工难题，研究了一种强封堵聚硅醇非渗透钻井液体系，室内对该体系的防塌封堵率及抑制性进行了评价，并在元坝16井三开井段进行了应用。室内实验及现场施工应用证明：该钻井液体系具有强的封堵防塌、悬浮携带及润滑防卡能力，解决了该区块易发生的掉快、井塌、井漏难题，避免了压差卡钻等事故，满足了元坝16井三开井段的钻探要求。
关键词：井塌；井漏；钻进液；油气层
中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2013）22018802
1三开钻井液难点及对策
（1）雷口坡组、嘉陵江组和飞仙关组以灰岩为主夹硬石膏，注意膏、盐侵及塑性缩径；嘉陵江组有盐水层，注意盐水侵；（2）本段低压层段和裂缝性地层易漏失，因此要强化钻井液的防漏措施，并先期做好防漏、堵漏工作；（3）本井段压力系数低，而钻井液密度高容易形成压差卡钻，应做好防止压差卡钻；（4）该井段井温较高，应提高钻井液得高温稳定性；（5）飞仙关组、长兴组为目的层，做好高压气藏的防范和油气层保护工作。
2针对以上难点，采取了如下措施
（1）雷口坡组、嘉陵江组、飞仙关组有硬石膏，钻遇膏盐层前对泥浆的预处理：一次性加入3%SMP-2、1%WFL、1%kJ-1、2%DRH处理剂的用量提高井浆抗污染能力，二是要适当提高钻井液密度，以防止盐水侵、膏盐污染及塑性缩径。（2）本段地层防裂缝性地层易漏失，应先期做好防漏工作；本开一次开钻就要加入1%～2%非渗透处理剂、2%随钻堵漏剂，增加地层承压能力，预防漏失。本开漏失多为地层微裂缝出现的渗漏，发现漏失后可静止一段时间一般便可自行堵漏，如果还漏，则按配方配制堵漏浆，专门堵漏，直至堵漏成功，恢复生产。（3）由于井下压差大（地层压力系数1.2，实际钻井液密度1.72g/cm3）、摩阻系数大00787。由于这个情况，我们采取四个措施：一是在满足井壁稳定的情况下，尽量采取低的密度，减少压差；二是钻井液里加入1-2%的正电胶或者带正电的助剂，给钻井液提供正电荷，减少钻具和钻井液、钻具和井壁间的吸附力，以防止压差卡钻；三是对钻井液进行净化，补充优质助剂，使泥饼更优质；四是均匀加入足量的润滑剂，以降低摩阻，钻进过程中及时补充各种处理剂SMP-2、SMC、KJ-1、SPNH及PAM混合胶液，加入自由罐，调好后均匀跟入井浆中，以维护井浆性能。（4）加足封堵剂、磺化处理剂和润滑剂，调整并维护钻井液性能，控制低的摩擦系数、适当的屈服值、较低的滤失量，提高钻井液的高温稳定性，以满足井深、井温高钻井施工的需要。（5）油气层井段应采用非渗透技术保护油气层：添加1%～2%WSD非渗透抗压处理剂形成无渗透保护膜，利用沥青的“封堵”作用和聚合醇“键合”作用，封堵裂缝，既能有效防漏又能有效保护储层。（6）完钻后，充分循环干净，用3%液体润滑剂+4%玻璃微珠的封井浆封裸眼井段，保证了电测五趟都一次性成功、下套管施工顺利。
3三开井段钻井液维护与处理（钻井液类型：聚硅醇非渗透钻井液体系）
3.1聚硅醇钻井液作用机理
（1）硅酸盐的固结作用。硅酸根离子与岩石表面或地层水中的钙、镁离子发生反应，生成硅酸盐沉淀覆盖在岩石表面起封堵作用，能降低压差。（2）硅酸盐的胶凝作用。在钻遇H2S时，近井壁的钻井液pH瞬间降低，并反应生成硅酸，进而产生一个半透膜，阻止滤液入侵，起到稳定井壁的作用。（3）高温下的缩聚反应。当温度达到80℃时，有机硅分子中的Si-OH键容易与黏土上的Al-OH键缩聚成Si-O-Al键，生成胶凝性物质从而封固井壁。该而硅醇基内部则会生成Si-O-Si结构并具有牢固的化学吸附作用，由于黏土表面带正电，故该结构在黏土表面形成一层甲基朝外的CH3-Si三吸附层，使黏土亲水表面转化为亲油表面，阻止了黏土表面和层间的水化作用，同样也削弱了钻井液中黏土颗粒间的相互作用力，削弱了黏土间的网状结构，对提高钻井液流变性能起到促进作用。（4）聚合醇的浊点效应。当井底温度低于浊点温度时，溶解的聚合醇分子会增大钻井液黏度；当高于浊点温度时，聚合醇会产生分离现象，产生乳浊液并附着在地层表面形成涂层，不仅润滑，还能有效保护油气层。
3.2非渗透钻井液作用机理
所谓非渗透钻井液，即在钻井液中加入一定量非渗透处理剂，通过该处理剂入侵地层裂缝起到封堵作用。这类钻井液体系好处在于：（1）封堵层成型速度快，泥饼薄，既润滑，又防止压差卡钻。（2）非渗透处理剂属于细颗粒堵漏剂，只会聚集在渗透性地层表面，而不会渗入储层深处，可有效防止地层裂缝性漏失。（3）封堵膜易于清除，方法是消除过平衡压力或者钻井液反向流动，故不会永久堵塞岩层孔隙，并可有效防止压差卡钻及黏附卡钻。（4）封堵岩層孔隙，形成致密超低渗封堵膜，结合聚硅醇的胶凝作用，可大幅度提高地层承压能力，很好地起到了防漏作用。
3.3强封堵钻井液作用机理简介
硅酸盐以及非渗透处理剂都有封堵作用，辅助以沥青封堵防塌剂，共同构成强封堵体系。
钻井液配方为：4%膨润土+（0.2-0.3）%纯碱+（0.2-0.3）%烧碱+（3-5）%聚合醇润滑剂+（1.5-2）%弱荧光防塌剂+（2-3）%SD-202+（0.1-0.2）%NJSP-80+（0.3-0.5）%K-PAM+（2-3）%SJ-1+（0.3-0.5）PAM+（3-4）%SMP-2+（3-4）%SPNH+（0.1-02）%碱式碳酸锌+（2-3）硅酸钠+（2-3）非渗透处理剂
具体处理措施：
（1）做好小型实验，优选处理剂，使三开钻井液达到抗盐抗钙抗H2S污染的能力。对循环、钻进钻井液进行随时监测分析，使处理剂在钻井液中达到近饱和。不断补充处理剂和处理剂胶液，本井段在钻进嘉五-四的大段盐膏层过程中，钙含量由140mg/L升至3660mg/L，CL-含量由8210mg/L升至63870mg/L，通过干加、胶液维护等形式大量加入抗盐的3%SMP-2，3%SPNH等处理剂，保证钻井液性能稳定。 （2）提高钻井液的抑制能力、加强封堵、增强造壁性，用聚合醇和超细碳酸钙对底层可能的微裂缝进行封堵，防止漏失、降低压差，三开钻进中没有出现明显的掉快和垮塌。由于钻遇石膏岩及含泥灰岩的水化等原因致使钻井液切力升高，形成的泥饼厚而虚，最终导致井下摩阻变大，接近40t，经过净化、补充3.5%DRH、2%固体润滑剂、聚合醇处理剂，使摩阻得以降低（20t左右）。
（3）钻井液的抗温性能非常重要，应严格控制HTHP失水，同时加强泥浆造壁性能，防止井壁的坍塌、污染储层。在聚硅醇非渗透钻井液体系基础上定期加入磺化树脂、磺化褐煤等抗温材料；使钻井液在井下高温高压的条件下具有优良而稳定的流变性。
（4）平时注意常做HTHP试验，了解整体循环浆在高温下的稳定情况；在电测、下套管前调整好钻井液使之具有抗高温高压沉降性能后再电测、下套管即可一次性成功电测和下套管封井浆加入4%玻璃微珠、3%FK-10、1%SMP-2配成黏度在70S左右的封井浆使本井电测连续五趟都一次成功，下套管顺利到底。
4本开的认识
（1）聚硅醇钻井液对于裂缝和孔隙漏失地层具有特别有效的强化“封固”兼有“封堵”作用。该体系具备防漏、防塌、防压差卡钻及流变性稳定等特点；同时还可以对付膏盐层，清除钻井液中的盐膏污染。
（2）油气层井段应采用非渗透技术保护油气层：添加1%～2%WSD非渗透抗压处理剂形成无渗透保护膜，利用沥青的“封堵”作用和聚合醇“键合”作用，封堵裂缝，既能有效防漏、降低压差又能有效保护储层。
（3）进入嘉陵江组后随着含盐量的增加，钻井液的粘切上升较快，主要是钻井液的护胶剂量要加充足。在以后的施工中要引起高度的重视。
（4）本井段井下压差大，容易发生压差卡钻；深井段应加足封堵、润滑剂及带正电的助剂，降低钻具与井壁间的吸附力，减少压差，增强润滑。
（5）选择合适的润滑剂种类。元坝16井后期曾使用固体润滑剂、DRH润滑剂、极压润滑剂等，其中固体润滑剂效果不甚明显且易被固控设备除去；DRH润滑剂不抗高温因而作用时间较短；最后选用的极压润滑剂效果最好、抗高温高压且作用时间最持久，适合深井、超深井的使用。
（6）长兴组地层含很多微裂缝，使用强封堵聚硅醇非渗透钻井液体系，保持钻井液黏度在60s左右，基本可以防止漏失、和壓差卡钻的发生。电测封井浆加入4%玻璃微珠、3%FK-10、1%SMP-2配成黏度在70s左右的封井浆使本井电测连续五趟都一次成功，下套管施工顺利。
参考文献
[1]徐同台，陈乐亮，罗平亚.深井泥浆[M].东营：石油大学出版社，1994.
[2]鄢捷年.钻井液工艺学[M].东营：石油大学出版社，2001.
作者简介：李廷彦（1966-），男，吉林辽源人，1996年毕业于黑龙江矿业学院采矿工程系，工程师，现工作于辽源矿业集团西安煤业公司。
关键词：井塌；井漏；钻进液；油气层
中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2013）22018802
1三开钻井液难点及对策
（1）雷口坡组、嘉陵江组和飞仙关组以灰岩为主夹硬石膏，注意膏、盐侵及塑性缩径；嘉陵江组有盐水层，注意盐水侵；（2）本段低压层段和裂缝性地层易漏失，因此要强化钻井液的防漏措施，并先期做好防漏、堵漏工作；（3）本井段压力系数低，而钻井液密度高容易形成压差卡钻，应做好防止压差卡钻；（4）该井段井温较高，应提高钻井液得高温稳定性；（5）飞仙关组、长兴组为目的层，做好高压气藏的防范和油气层保护工作。
2针对以上难点，采取了如下措施
（1）雷口坡组、嘉陵江组、飞仙关组有硬石膏，钻遇膏盐层前对泥浆的预处理：一次性加入3%SMP-2、1%WFL、1%kJ-1、2%DRH处理剂的用量提高井浆抗污染能力，二是要适当提高钻井液密度，以防止盐水侵、膏盐污染及塑性缩径。（2）本段地层防裂缝性地层易漏失，应先期做好防漏工作；本开一次开钻就要加入1%～2%非渗透处理剂、2%随钻堵漏剂，增加地层承压能力，预防漏失。本开漏失多为地层微裂缝出现的渗漏，发现漏失后可静止一段时间一般便可自行堵漏，如果还漏，则按配方配制堵漏浆，专门堵漏，直至堵漏成功，恢复生产。（3）由于井下压差大（地层压力系数1.2，实际钻井液密度1.72g/cm3）、摩阻系数大00787。由于这个情况，我们采取四个措施：一是在满足井壁稳定的情况下，尽量采取低的密度，减少压差；二是钻井液里加入1-2%的正电胶或者带正电的助剂，给钻井液提供正电荷，减少钻具和钻井液、钻具和井壁间的吸附力，以防止压差卡钻；三是对钻井液进行净化，补充优质助剂，使泥饼更优质；四是均匀加入足量的润滑剂，以降低摩阻，钻进过程中及时补充各种处理剂SMP-2、SMC、KJ-1、SPNH及PAM混合胶液，加入自由罐，调好后均匀跟入井浆中，以维护井浆性能。（4）加足封堵剂、磺化处理剂和润滑剂，调整并维护钻井液性能，控制低的摩擦系数、适当的屈服值、较低的滤失量，提高钻井液的高温稳定性，以满足井深、井温高钻井施工的需要。（5）油气层井段应采用非渗透技术保护油气层：添加1%～2%WSD非渗透抗压处理剂形成无渗透保护膜，利用沥青的“封堵”作用和聚合醇“键合”作用，封堵裂缝，既能有效防漏又能有效保护储层。（6）完钻后，充分循环干净，用3%液体润滑剂+4%玻璃微珠的封井浆封裸眼井段，保证了电测五趟都一次性成功、下套管施工顺利。
3三开井段钻井液维护与处理（钻井液类型：聚硅醇非渗透钻井液体系）
3.1聚硅醇钻井液作用机理
（1）硅酸盐的固结作用。硅酸根离子与岩石表面或地层水中的钙、镁离子发生反应，生成硅酸盐沉淀覆盖在岩石表面起封堵作用，能降低压差。（2）硅酸盐的胶凝作用。在钻遇H2S时，近井壁的钻井液pH瞬间降低，并反应生成硅酸，进而产生一个半透膜，阻止滤液入侵，起到稳定井壁的作用。（3）高温下的缩聚反应。当温度达到80℃时，有机硅分子中的Si-OH键容易与黏土上的Al-OH键缩聚成Si-O-Al键，生成胶凝性物质从而封固井壁。该而硅醇基内部则会生成Si-O-Si结构并具有牢固的化学吸附作用，由于黏土表面带正电，故该结构在黏土表面形成一层甲基朝外的CH3-Si三吸附层，使黏土亲水表面转化为亲油表面，阻止了黏土表面和层间的水化作用，同样也削弱了钻井液中黏土颗粒间的相互作用力，削弱了黏土间的网状结构，对提高钻井液流变性能起到促进作用。（4）聚合醇的浊点效应。当井底温度低于浊点温度时，溶解的聚合醇分子会增大钻井液黏度；当高于浊点温度时，聚合醇会产生分离现象，产生乳浊液并附着在地层表面形成涂层，不仅润滑，还能有效保护油气层。
3.2非渗透钻井液作用机理
所谓非渗透钻井液，即在钻井液中加入一定量非渗透处理剂，通过该处理剂入侵地层裂缝起到封堵作用。这类钻井液体系好处在于：（1）封堵层成型速度快，泥饼薄，既润滑，又防止压差卡钻。（2）非渗透处理剂属于细颗粒堵漏剂，只会聚集在渗透性地层表面，而不会渗入储层深处，可有效防止地层裂缝性漏失。（3）封堵膜易于清除，方法是消除过平衡压力或者钻井液反向流动，故不会永久堵塞岩层孔隙，并可有效防止压差卡钻及黏附卡钻。（4）封堵岩層孔隙，形成致密超低渗封堵膜，结合聚硅醇的胶凝作用，可大幅度提高地层承压能力，很好地起到了防漏作用。
3.3强封堵钻井液作用机理简介
硅酸盐以及非渗透处理剂都有封堵作用，辅助以沥青封堵防塌剂，共同构成强封堵体系。
钻井液配方为：4%膨润土+（0.2-0.3）%纯碱+（0.2-0.3）%烧碱+（3-5）%聚合醇润滑剂+（1.5-2）%弱荧光防塌剂+（2-3）%SD-202+（0.1-0.2）%NJSP-80+（0.3-0.5）%K-PAM+（2-3）%SJ-1+（0.3-0.5）PAM+（3-4）%SMP-2+（3-4）%SPNH+（0.1-02）%碱式碳酸锌+（2-3）硅酸钠+（2-3）非渗透处理剂
具体处理措施：
（1）做好小型实验，优选处理剂，使三开钻井液达到抗盐抗钙抗H2S污染的能力。对循环、钻进钻井液进行随时监测分析，使处理剂在钻井液中达到近饱和。不断补充处理剂和处理剂胶液，本井段在钻进嘉五-四的大段盐膏层过程中，钙含量由140mg/L升至3660mg/L，CL-含量由8210mg/L升至63870mg/L，通过干加、胶液维护等形式大量加入抗盐的3%SMP-2，3%SPNH等处理剂，保证钻井液性能稳定。 （2）提高钻井液的抑制能力、加强封堵、增强造壁性，用聚合醇和超细碳酸钙对底层可能的微裂缝进行封堵，防止漏失、降低压差，三开钻进中没有出现明显的掉快和垮塌。由于钻遇石膏岩及含泥灰岩的水化等原因致使钻井液切力升高，形成的泥饼厚而虚，最终导致井下摩阻变大，接近40t，经过净化、补充3.5%DRH、2%固体润滑剂、聚合醇处理剂，使摩阻得以降低（20t左右）。
（3）钻井液的抗温性能非常重要，应严格控制HTHP失水，同时加强泥浆造壁性能，防止井壁的坍塌、污染储层。在聚硅醇非渗透钻井液体系基础上定期加入磺化树脂、磺化褐煤等抗温材料；使钻井液在井下高温高压的条件下具有优良而稳定的流变性。
（4）平时注意常做HTHP试验，了解整体循环浆在高温下的稳定情况；在电测、下套管前调整好钻井液使之具有抗高温高压沉降性能后再电测、下套管即可一次性成功电测和下套管封井浆加入4%玻璃微珠、3%FK-10、1%SMP-2配成黏度在70S左右的封井浆使本井电测连续五趟都一次成功，下套管顺利到底。
4本开的认识
（1）聚硅醇钻井液对于裂缝和孔隙漏失地层具有特别有效的强化“封固”兼有“封堵”作用。该体系具备防漏、防塌、防压差卡钻及流变性稳定等特点；同时还可以对付膏盐层，清除钻井液中的盐膏污染。
（2）油气层井段应采用非渗透技术保护油气层：添加1%～2%WSD非渗透抗压处理剂形成无渗透保护膜，利用沥青的“封堵”作用和聚合醇“键合”作用，封堵裂缝，既能有效防漏、降低压差又能有效保护储层。
（3）进入嘉陵江组后随着含盐量的增加，钻井液的粘切上升较快，主要是钻井液的护胶剂量要加充足。在以后的施工中要引起高度的重视。
（4）本井段井下压差大，容易发生压差卡钻；深井段应加足封堵、润滑剂及带正电的助剂，降低钻具与井壁间的吸附力，减少压差，增强润滑。
（5）选择合适的润滑剂种类。元坝16井后期曾使用固体润滑剂、DRH润滑剂、极压润滑剂等，其中固体润滑剂效果不甚明显且易被固控设备除去；DRH润滑剂不抗高温因而作用时间较短；最后选用的极压润滑剂效果最好、抗高温高压且作用时间最持久，适合深井、超深井的使用。
（6）长兴组地层含很多微裂缝，使用强封堵聚硅醇非渗透钻井液体系，保持钻井液黏度在60s左右，基本可以防止漏失、和壓差卡钻的发生。电测封井浆加入4%玻璃微珠、3%FK-10、1%SMP-2配成黏度在70s左右的封井浆使本井电测连续五趟都一次成功，下套管施工顺利。
参考文献
[1]徐同台，陈乐亮，罗平亚.深井泥浆[M].东营：石油大学出版社，1994.
[2]鄢捷年.钻井液工艺学[M].东营：石油大学出版社，2001.
作者简介：李廷彦（1966-），男，吉林辽源人，1996年毕业于黑龙江矿业学院采矿工程系，工程师，现工作于辽源矿业集团西安煤业公司。