江苏淮安杨槐盐矿段勘探6#泥浆和固控工艺技术

李志强，黄忠高，谢志翔，万童安

（江西省地质矿产勘查开发局九一二大队，江西鹰潭335000）

1 地层和钻井基本情况

江苏省淮安市杨槐盐矿段勘探工程6#钻井施工任务是：1口勘探盐井，设计井深2100～2500m左右（含600m取芯）。

1.1 地层基本情况

上部为第四系（Qd）：0～155.0m，厚度155m，岩性上部主要为灰黄色、土黄色粉砂质粘土，下部主要为褐色含砾粘土层并含有大量钙质充填，与下伏地层呈不整合接触。

中部为新近系盐城组（Ny），155.0～470m，厚度225m，岩性上部为灰黄色夹灰白色粉砂与中粗砂互层，靠近下部夹粘土薄层，中部紫红色粘土夹粉细砂，下部以中细砂为主，接近底部为砾石层，砾石主要由石英及硅质成份组成，与下伏地层不整合接触。

下部为白垩系上统浦口组（K2p）：该组地层可分为三段，根据区内勘探等资料，只揭露浦三段和浦二段上部地层。浦三段（K2p3）上部以紫红色泥岩、粉砂岩及粉砂质泥岩为主，局部见钙泥质胶结，含硬石膏团块，下部以灰褐色泥岩夹粉砂质泥岩为主，含钙质，局部夹钙芒硝条带。浦二段（K2p2）岩性以烟灰色岩盐、钙芒硝岩、泥岩为主，成频繁韵律层产出，根据区内钻探等地质资料只揭露上亚盐段的二、三、四岩性组合，且随井深增加，盐质变纯变厚，有很好的开采价值。

1.2 钻井设备与配套

钻井设备见表1。

2 泥浆工艺技术

表1 主要施工设备配置一览

2.1 一开泥浆工艺技术

由于一开地层从地表往下依次为粉砂质粘土、含砾粘土、粉砂、中粗砂、粘土、细砂、砾石（455～468m）和泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩（其中250～305m井口返出“黑木块”），所以配制泥浆主要是搅拌粘土粉（加纯碱）。在50m深处振动筛开始无法分离粘土块而跑浆，后换用40目筛网也不起作用；在143.48m和199.95m等处因泥包钻头而跳钻，后采用：①停止钻进，提高泵量加强水力冲洗效果；②上提钻头脱离井底，提高转速增大离心力使泥块易于甩出来，并上下大幅度活动几次；③将钻头大钻压下放井底，低速开动转盘循环5～10min；④将钻头0t钻压下放井底不开转盘循环5～10min；⑤重复操作一遍①～④，效果明显；在330m处卸方钻杆而钻杆内返喷泥浆，采用增加泥浆粘土粉的办法有效；进入455m的砾石层前开始轻微漏水，钻穿砾石换到泥岩层后不漏了，可能不是添加堵漏剂的作用；整个一开期间，泥浆人工清渣工作量太大。

2.2 二开浅层（未进入盐矿层）泥浆工艺技术

下Ø244.5mm套管并固井后，继续土粉制浆钻进。至8月23日孔深808.21m发生压差卡钻，处理后粘土15%（加碱）、磺化沥青3%制新浆钻进，此时泥浆比重1.05g/cm3，粘度32s，失水量18mL/7.5min。9月4日来了山东某泥浆材料厂家，先是加磺化酚醛树脂SMP、磺化褐煤SMC和水解聚丙烯腈钠盐Na-HPAN各5包，泥浆失水量由22mL/30min降至6.8mL/7.5min，后继续添加此3种降失水剂，测得粘度20～21s，比重1.10g/cm3，失水量9.5mL/30min，情况正常，但泥浆温度44℃一直不降。9月10日孔深1231.47m发生轻微卡钻，起钻后清理全部固控箱，后配制以陕西某泥浆公司超细碳酸钙为主、辅以抗高温抗盐降失水剂和水解聚丙烯腈钠盐及磺化褐煤等材料的新浆，泥浆性能优良：粘度 25s，比重 1.10g/cm3，失水量 9.2mL/30min，泥饼厚1mm，钻具上提下放基本无阻力，回转扭矩明显变小，但泥浆温度高至55℃，泵压较高，孔内排渣少且泥浆起泡严重，振动筛工作效果差。1283m开始新螺杆配PDC钻头钻进，效果良好。至进入盐层时，泥浆温度不知何故才逐渐降低到正常。

不难发现：①开始时用清水直接配超细碳酸钙（后来才加了110包粘土粉）的做法可能欠妥；②泥浆起泡严重，并引发振动筛工作效果差以致不断跑浆而造成浪费；③到进入盐层时，泥浆温度不知何故才逐渐降低到正常；④泥浆护壁效果不错，主要是碳酸钙的“成膜”作用，但泥浆成本高达1200元/m3左右，无法承受；⑤更重要的是，到目前为止，调整泥浆性能的目的没有跟钻进工作有机结合，只是为降低失水量而降低失水量。

2.3 二开深层（已进入盐矿层）泥浆工艺技术

在9月26日饱和盐水泥浆钻进前，现场做了简单的试验，发现其性能变化特点，即：比重、粘度和失水量迅速上升，pH值随着含盐量的增加一直逐渐下降。

在1654.43～1725.37m的第一阶段取芯钻进中，由于进尺非常慢，泥浆起泡严重，振动筛等无法工作，以致调整配方困难，固相含量很高，饱和盐水泥浆性能不断恶化，且在850～1000m孔段，出现下钻阻力超20t现象（和取芯筒外径大也有关系）。

在1725.37～1919.93m孔段，用不取芯复合片钻头配螺杆和5双根Ø159mm钻铤钻进，进尺较好，但泵压高，泥浆方面只是加盐和碱，难以调整失水量。

10月26日，换取芯筒钻具下钻时第二次被卡。由于采用水浴解卡（清水冲孔），严重破坏井内孔壁，以致事故后孔内严重垮塌，长孔段多次反复扫孔，效果不佳。因为缺少泥浆材料，只有不到1t的磺化沥青等。

11月11日，来了江西某泥浆材料公司的材料和师傅。大量添加降失水剂和润滑剂，饱和盐水泥浆性能良好：波美度 27，比重 1.24g/cm3，粘度 21s，失水量7.5mL/30min，泥皮0.5mm，孔内有大块泥皮返出，孔内阻力变小，但起泡非常严重，材料浪费巨大，且钻进进尺慢，经常憋钻和跳钻，后发现系取芯筒上扶正器保径合金多次少量掉脱所为，换上扶正器解决之。

12月初以后，采用人工清除固控箱泥浆泡沫到地面，再让泡沫逐渐消除后流动到废浆渣池，最后用排污泵抽到固控箱进行二次利用，效果尚可。进入12月中旬，饱和盐水泥浆不再起泡了。12月下旬，饱和盐水泥浆性能不再调整了，甚至泥浆指标都不要求每天监测，只是添加盐、低粘纤维素和氢氧化钠进行维护，以孔内稳定安全即下钻阻力不超过5t为标准来管理泥浆工作。

总之，在孔深808.21m发生压差卡钻前，对泥浆性能尤其是失水量是不怎么重视的；发生808.21m的压差卡钻后，用山东某泥浆材料厂家和陕西某泥浆公司材料，对降低失水量又要求太高；随后受泥浆严重起泡等因素影响，无法调整控制失水量这一指标，以致10月26日孔深1899.29m处换取芯筒钻具下钻又被卡；在水浴解卡后，江西某泥浆材料公司来人来料以降低失水量为主要目标进行调配新浆，泥浆又严重起泡；12月下旬以后，终于认识到：以孔内稳定安全即下钻阻力不超过5t为标准来管理泥浆工作才是正道。

有必要谈谈泥浆起泡原因问题。泥浆起泡原因有3方面：①钻进地层含气；②泥浆处理剂搅拌分解时产生气体进而产生气泡；③搅拌或处理泥浆时（如振动）使空气进入产生气泡。本井根本原因可能在于泥浆pH偏低，抗高温抗盐降失水剂等材料碳酸根或碳酸氢根含量高、加量大且搅拌不充分随后引起发酵而起泡，且这种起泡很难消除。

如有可能，今后类似钻井采用泥浆设计见表2，且饱和盐水泥浆的正确配制方法是：①尽可能不用或少用原浆；②清水中加氢氧化钠；③接着添加纤维素，充分搅拌均匀；④再用加料漏斗均匀加入工业用盐；⑤保持搅拌和循环；⑥测试泥浆性能；⑦添加相应处理剂调整泥浆性能至合格。

表2 今后类似钻井泥浆设计

3 固控工艺技术

表3系固控设备清单。4级固控，可谓齐全，但使用效果差强人意。具体表现是：启用振动筛、除砂器、除泥器时，筛网面上经常浆渣不分而跑浆造成浪费；一旦停用时，固控罐泥浆沉淀和沉渣严重，泥浆性能不断恶化，清理固控罐频次增加。分析其原因，有：一是对固控的重要性认识不足，二是对固控设备的正确使用掌握不充分，三是缺乏泥岩、泥质砂岩地层钻进经验，四是配制的泥浆稳定性不好，五是泥浆长时间严重起泡的影响，六是筛网规格不匹配，等等。

表3 固控设备详览

今后在泥岩、泥质砂岩类地层钻进时，应考虑不采用泥浆罐进行固控处理泥浆，而是应该在地表开挖泥浆池，利用重力沉淀的原理处理泥浆有害固相；另，5号配药罐的立式搅拌器转速和功率偏低。

4 结束语

在不超过3000m深度盐井取芯钻进中，配合钻孔浅部钢齿牙轮钻头+转盘钻进方法和钻孔深部复合片钻头+螺杆钻进方法施工，一开应采用粘土泥浆，二开（见盐矿前）采用高粘聚阴离子纤维素和氯化钾配钾基聚合物泥浆，二开（进入盐矿层）采用聚阴离子纤维素配饱和盐水泥浆，并以孔内稳定安全作为衡量泥浆质量好坏的唯一标准，而非钻井“血液”的泥浆本身各种性能指标的高低大小。