酒东区块高钙阳离子钻井液技术

孟滢 赵峰潇 邹江美 玛依拉·铁留太

（1.西部钻探钻井工程技术研究院,新疆 克拉玛依834000:2.克拉玛依双信有限责任公司，新疆 克拉玛依 834000）

1 高钙阳离子钻井液体系简介

1.1 阳离子钻井液简介

阳离子聚合物钻井液是以大阳离子作为包被絮凝剂，以小阳离子作为泥页岩抑制剂，二者的相互结合，使得阳离子钻井液具有较强的抑制性、较好的稳定井壁能力，并配合阳离子降失水剂HS-1、磺化类处理剂的应用，将失水量降低到很小的范围内，解决了垮塌问题。

1.2 钙处理阳离子钻井液简介

Ca2+能够与钻井液中粘土矿物中的钠离子发生交换，将钠土转变为钙土。钙土水化能力弱，分散度低，故转化后体系分散度明显下降；其次Ca2+本身是一种无机絮凝剂，会压缩粘土表面的扩散双电层，使水化膜变薄，自然电位下降，从而引起从而引起粘土表面面-面，面-端的聚结，造成粘土颗粒分散度下降。因此该处理钻井液具有性能稳定，具有较强的抗钙、抗盐和粘土污染能力，且固相含量相对较小，容易在高密度条件下维持较低的粘度和切力，其次能在一定程度上抑制泥页岩水化膨胀，滤失量较小，泥饼薄韧，有利于井壁稳定，再者由于钙处理钻井液中粘土细颗粒含量较小，对油气层的损害程度相对较小。

2 酒东区块钻井液技术难点分析及技术对策

2.1 第三系牛胳套-胳塘沟组(N2n+N1t)：泥岩极易水化分散，易缩径、钻头泥包。已钻多数井（长3-5井、长3-8井、长2-15井、长2-17井）在二开钻遇的第三系N地层中均有起下钻阻卡的情况，复杂程度不同。其中，长2-15井较为严重，其在二开钻至中完井深3451m，因起钻遇阻、划眼损失36h。

2.2 白垩系存在高压盐水层，且存在两套异常压力带(第一异常带在2500-3200m呈较低超压，第二超压带在下沟组下段3800～4800m呈较高超压)，导致钻井液受盐水污染，且在高密度条件下易发生压差卡钻。

2.3 白垩系下沟组（K1g3）：中下沟组地层硬脆性泥岩段、红层井段及其交接面井壁不稳定，易剥落掉块发生钻具硬卡，预计红层3800-4150m；高密度1.85～1.95 g/cm3情况下钻井，易发生压差卡钻；已钻井实钻和地层测压数据显示，白垩系下沟组上段(K1g1)底部的紫红色泥岩易坍塌，井下复杂多阻卡、划眼多的井段主要在K1g2～ K1g1上部地层，该段地层为泥岩，特别是K1g2底部为紫红色泥岩，井壁不稳定，易坍塌掉块，造成起下钻遇阻卡。

3 室内研究

3.1 Ca2+ 对钻井液性能的影响

表1 CaO乳液加量试验

取长3-2井1750m井浆进行CaO乳液加量试验,实验表明阳离子钻井液中加入CaO乳液，开始加入会出现絮凝现象，随着加量增加，钻井液流变性改善，泥饼变薄，钻井液结构弱化，加量超过1.5%出现失水剧增现象。

3.2 抑制性评价

表2 岩屑回收率试验

取长3-2井1500m井浆，取长3-2井1725m的岩屑进行回收率试验。实验表明，阳离子钻井液中加入CaO能显著提高钻井液抑制性。

3.3 抗粘土污染能力评价

表3 抗粘土污染能力评价

取长3-2井1500m井浆加入粘土进行抗粘土污染能力评价，实验表明阳离子钻井液中加入CaO乳液，加入土粉进行热滚，对3%土粉加量在有较好的抗污染能力，加量为6%时钻井液粘切值急剧升高。

4 现场应用

4.1 高钙钻井液的维护方法：在维护工艺上，要特别注意掌握好几个关键指标，包括滤液中Ca2+ 的浓度，并使用FCLS控制流变性能。石膏侵对高钙钻井液的性能一般不会有很大的影响。但在钻入大段石膏地层时，钻井液的粘度、切力及滤失量都会有所增加。正确的处理方法是，在钻遇石膏层之前可先加适量烧碱经行预处理以维持所需的PH值。当钻遇石膏层后，先不急于加石灰，待PH值开始出现下降时再行加入。此时若流变性和滤失量出现较大变化，可通过加入FCLS等处理剂进行控制。

4.2 钻井液的使用效果：采用酒东区块完成的长209井、长3-2井、长2-7井的数据进行比对，其中长209井采用的是阳离子聚合物体系，长3-2井和长2-7井都采用的是高钙阳离子钻井液。可以看出：①高钙阳离子钻井液体系密度比较稳定。②固相含量相对较少，容易在高密度条件下维持较低的粘度和切力，有利于提高钻速。

5 结语

5.1 现场应用表明石灰处理钻井液，Ca2+含量在1200-2000ml/L之间，碱度储备在3000-6000mg/L之间较为适宜。依据碱度储备，及现场生石灰有效利用率50%、口井泥浆量1500m3计算，口井钻井液生石灰消耗量应在15-22t之间。即可满足提高抑制性，改善泥饼质量，增加钻井液抗盐钙和粘土污染能力，改善流变性的目的。

5.2 对于高钙阳离子钻井液的PH值应控制在11-12，若PH值过低，Ca2+含量增加,钻井液的粘度及切力将超过极限范围；若pH值过高，Ca2＋含量减小，钻井液抑制性将会降低，将失去钙处理的意义。

[1]艾贵成，牛春，李菁等.高密度低黏度阳离子钻井液技术的研究与应用[J].钻井液与完井液,2007, 24(6):8-10.

[2]汪军英，李益寿，李云志等.阳离子钻井液在吐哈温西区块的研究与应用[J].钻井液与完井液，2008，25(3):39-42.

[2]艾贵成.钾钙基阳离子钻井液技术[J].石油钻采工艺，2007，29(4):87-88.