川东地区钻井液工艺技术.docx

1、川东地区钻井液工艺技术川东地区钻井液工艺技术（朱开顺编写）一. 地区地质情况概述川东地区位于四川盆地川东断褶带的北段，介于大巴山推覆带前缘褶断带与川东弧形断褶带之间的过度地段。详情见表：表1 宣汉达县地区地层简表系组段厚度（m）岩性描述岩相特征白垩系剑门关组680-1100棕红色泥岩与灰白色屑长石石英砂岩浅湖与河流相侏罗系蓬莱镇组600-1000棕灰、棕红色泥岩与棕灰、紫灰色长石岩屑砂岩浅湖与河流相遂宁组310-420棕红色泥岩夹细粒岩屑砂岩浅湖与滨湖上沙溪庙组1550-2300棕紫色泥岩与灰绿色岩屑长石石英砂岩浅湖与河流下沙溪庙组370-515棕紫色泥岩夹细粒长石岩屑砂岩，顶部为黄灰、黑叶肢

2、介页岩湖泊与河流相千佛崖组270-400绿灰色泥岩与浅灰色细-中粒岩屑砂岩夹黑色页岩浅湖与滨湖相自流井组270-445灰色灰绿色泥岩夹岩屑砂岩及黑色页岩、顶有介壳灰岩湖相与河流相三叠系须家河组310-1000中上部黑色页岩夹岩屑砂岩，下部灰白色岩屑砂岩夹黑色页岩湖相与河沼相雷口坡组三段0-330深灰色灰岩夹硬石膏灰岩浅滩、潮间二段0-590深灰色云岩与硬石膏互层潮间一段30-135硬石膏夹云岩及砂屑灰岩，底为“绿豆岩”潮间嘉陵江组五段30-120上部硬石膏夹云岩及岩盐，下部云岩夹鲕或粒屑云岩潮间、潮上四段50-290上部硬石膏及岩盐，下部云岩夹鲕或粒屑云岩潮间三段180-200灰岩夹硬石膏及砂

3、屑灰岩浅海台地二段170-190硬石膏与云岩及砂屑云岩互层潮间一段310-420深灰色灰岩夹紫灰色灰岩浅海台地飞仙关组四段30-60灰紫色云岩与硬石膏潮间三段一段400-730灰色灰岩紫灰色泥质灰岩上部夹鲕灰岩，底为灰质泥岩浅海台地-海槽二叠系长兴组80-120灰色生物灰岩含燧石层，或具溶孔云岩海槽龙潭组60-90灰色燧石灰岩含燧石层，底为黑色页岩浅海台地兼有台凹茅口组140-210深灰色灰岩夹生物灰岩，顶有硅质，下部夹泥质灰岩浅海台地栖霞组100-130深灰色灰岩夹生物灰岩，含燧石结核浅海台地梁山组5-15黑色页岩夹砂岩滨岸石碳系黄龙组4-47.7灰岩夹云岩或云岩浅海台地兼潮间志留系韩家店组

4、77(未穿)黄色、灰绿色、粉砂质泥、粉砂质页岩夹生物碎屑灰岩、风暴岩陆棚由表可见：须家河组以上陆相地层以各种泥岩、砂岩和页岩为主，钻井液工艺技术应以突出防塌为重点；雷口坡组以下海相地层以各种灰岩为主，并夹杂多段石膏、盐岩层，同时也是产气的主要储层，所以钻井液工艺技术应以抗各类污染为重点，保持钻井液性能稳定，保证钻井安全生产。二. 技术难点分析该区属于高陡地质构造，最大地层倾角，具有高压、高温、高含硫和“陡、硬、险、怪”四大特征，并且含有多套易坍塌的暗紫红色泥岩，多套煤层及碳质泥岩层，石膏层，膏盐层等复杂地层，钻进中出现了石膏浸、膏盐浸、硫化氢气浸、高压天然气浸、井漏、井涌等复杂情况，给钻井液性

5、能维护与处理带来极大的困难。.其难点有两个方面：.陆相地层（须家河组以上地层）该井段地层为沙溪庙组、千佛崖组、自流井组、须家河组.，本井段主要技术难点就是防止井塌。该井段井塌主要类型有高陡地层井塌、易水化性地层井塌、地应力引起的井塌等三大类。从实钻资料看，该地区地层倾角大，砂泥岩互层薄而多，软硬交界面多，岩性变化大，砂岩胶结性好、强度高，泥岩胶结性差、强度低，中间填充物富含伊利石，易水化膨胀，产生掉块，同时，该井段含有多段煤层、碳质泥岩层，极易发生垮塌，形成锯齿状井眼，破坏地层应力平衡，产生大的泥岩掉块，造成严重井塌。毛坝井实钻资料统计，该井段暗紫红色泥岩159米，棕色泥岩9米，紫红色泥岩9米

6、，主要大段泥岩分布井段如表2：表2 主要易塌泥岩段分布情况岩性名称井 段米累计厚度 米层位分组岩性描述暗紫红色泥岩873-91226上沙溪庙色较均，质较纯，局部见砂质条带，泥岩矿物成分以伊利石为主,含少量高岭石和植物碳化屑；性脆、硬暗紫红色泥岩940-100549上沙溪庙暗紫红色泥岩1250-131336下沙溪庙棕色泥岩1658-17769千佛崖自流井色不均，质不纯，性较软，结构多为不均；成分以伊利石为主,次为高岭石、绿泥石及氧化铁质色素。紫红色泥岩1785-19049自流井另外该井在须家河组共钻遇煤层34层，单层最厚达3.5米，累计总长41米，碳质泥岩层32层，单层最厚达15米，累计总长83

7、米，主要单层煤层、碳质泥岩分布情况如表3：表3 主要煤层、碳质泥岩层分布情况岩性名称井 段米厚 度米层位岩 性 描 述煤 层2107-2109.53.5须家河色较均，质较纯，性较脆，光泽黑亮，染指，能燃，有烟。成分以碳质为主,含少量泥质。煤 层2296-22983须家河煤 层2531-25333须家河碳质泥岩2151-216515须家河色较均，质不纯，性脆，局部见黑亮光泽，染指,点火可燃,有烟。成分以泥质为主，局部富集碳质。碳质泥岩2299-230810须家河碳质泥岩2578-25825须家河因此，.本井段钻井液的技术关键就是优选钻井液类型，控制泥岩和煤层的坍塌掉块，保证安全钻井。.海相地层（

8、雷口坡组以下地层）该井段的复杂情况主要有：雷口坡、嘉陵江、飞仙关组地层有硬石膏和膏盐层，注意防膏、盐侵及塑性缩径。毛坝井实钻资料统计：2799-4327米，均为含膏层，含膏岩层累计厚907米，其中，含石膏50%以上594米，含石膏90%以上301米，含石膏98%以上79米，共有石膏层27层，累计厚609米，主要分布情况见表4；膏盐层19层，累计厚49米，主要分布情况见表5。膏盐层溶解性好，以NaCL、CaCL2为主，钻井液滤液中氯离子浓度在10000ppm以上，最高达30530ppm，钙离子浓度在300ppm，以上，最高达484ppm。地层以灰岩为主，胶结致密，硬而脆，在地层预应力作用下，会产

9、生大的灰岩掉块。飞仙关组是主要的目的层，为含硫高压天然气层，应该注意防喷、防漏、防卡、防HS，同时做好油气层的保护工作。本井段井温高，应提高泥浆的抗温能力。表4 主要石膏层分布情况：岩性名称井段 m厚度m层 位岩 性 描 述石膏层2914-294228雷口坡组色较均、质较纯、较致密，可见粉末状结构。矿物成分主要为结晶石膏,硬石膏占90%以上,可见少量卤化物晶体、灰质、泥质成分,泥质成分多为高岭石和有机质的混合体。色杂，以灰白色为主微带黑色斑点，性较软。石膏层3198-326264嘉陵江组石膏层3270-3575306嘉陵江组石膏层3580-3707128嘉陵江组石膏层3721-3834113嘉

10、陵江组石膏层3928-394921嘉陵江组表5 主要膏盐层分布情况：岩性名称井段 m厚度m层 位岩 性 描 述膏盐层3475-34784嘉陵江组色较暗、浅灰色带暗黑、性较脆、疏松、略带玻璃光泽。矿物成分主要为石膏,占55%以上,次为岩盐。岩盐因钻井液溶解不易观察到，仅偶见白色正立方状长柱状岩盐晶体,但可见岩屑由于岩盐的溶解而呈炉渣状。膏盐层3485-34884嘉陵江组膏盐层3503-35086嘉陵江组膏盐层3532-35387嘉陵江组膏盐层3806-38083嘉陵江组所以该井段钻井液工艺技术关键是：除应具备的防塌能力外，还应具有较强的抗污染能力，当钻遇石膏层、岩盐层及高压气层、硫化氢时，钻井液

11、能保持高度的稳定性，另外由于井深、井底温度高，钻井液还应具有高温稳定性。三. 钻井液工艺技术的技术思路由以上技术难点分析可知：该区陆相地层以防塌为主，海相地层以抗污染、抗温为主，其整体技术思路是：钻井液工艺应具有“两抗”、“六防”的能力，并且有随机应变地处理各种复杂情况的技术措施，以满足该井钻井施工的需要。“两抗”是：第一、钻井液要具有抗高温的能力，该区井深一般在4500米左右，要求钻井液和各种处理剂起码要抗150的高温，以防因高温钝化，或高温降解对钻井液性能的影响，确保钻井液性能的高温稳定性。第二、钻井液要具有抗污染的能力，从地质预告和毛坝井实钻资料来看，本区要钻遇大量.的石膏层、盐岩层.、

12、盐水层和H2S含气水层，并且还要钻达高压气层，盐膏、盐水及各种气体对钻井液性能破坏极大，也极易引发钻井事故，所以钻井液必须有较强的抗污染能力，以适应该地层安全钻井的需要。“六防”是：第一、防塌，本区陆相地层以泥岩为主，极易水化分散，造成井壁失稳；海相地层的长段石膏井段中又夹杂较多的各种灰岩，石膏溶解后，大块灰岩脱落易造成突发性卡钻，因而钻井液的防塌技术思路不仅要抑制泥页岩的水化、分散，而且要改善钻井液流变特性和悬浮能力，预防突发性的大掉块引发的钻井事故。第二、防漏，本区已钻井都不同程度地发生了井漏，有的甚至只进不出，川岳井漏速达方/小时。为了安全钻进，钻井液不仅具有防漏能力，还要有相应的堵漏技

13、术措施，尽量减少因井漏造成的经济损失。第三、防卡，本区卡钻的危险主要有两方面因素，一是钻井液密度较高，有粘卡的危险；二是突发性大掉块造成的硬卡。预防粘卡主要从改善泥饼质量，提高钻井液润滑性方面解决；预防大掉块卡钻，要适当提高钻井液的动切力和悬浮能力。第四、防喷，井喷主要危险是气，川岳井在井段发生强烈井喷，喷高，火焰高.，正在施工的河坝1井钻进到嘉二段4482.51m时，也钻遇高压气层，用2.10的密度才平衡住。这就要求钻井液不仅要根据井下情况适时加重，而且应具有抗气侵的能力，并且有利除气。同时气中往往含有H2S，钻井液应能及时清除H2S，确保人身安全。第五、防油气污染，首先是优选钻井液类型，使

14、之适应保护油气层的需要，再就是综合应用油气层保护技术，例如复合屏蔽暂堵技术、防敏技术和防水锁技术等，提高勘探效果。第六、防环境污染，钻井液处理剂不能含有害物质，钻井液排放应符合环保要求。根据.以上的技术思路，钻井液的工艺技术应突出以下几个重点：1、钻井液应具有较强的抗污染能力，钻遇盐膏层、H2S等复杂地层时钻井液性能要保持稳定，要求钻井液PH值较高，要达到12-13。2、钻井液要有突出的抑制防塌能力，能有效地预防泥岩、泥页岩及灰质泥岩突发性的坍塌掉块引发的工程事故，钻井液的抑制泥岩水化分散能力和携岩能力要强化，要求钻井液要选用抑制性较强的钻井液体系，易塌井段API失水3ml、HTHP15ml、马氏漏斗粘度：70-120秒、动切力：8-15Pa。3、钻井液要有抗温能力，使用的各种钻井液处理剂抗温能力要达到150以上，同时还应具有一定的防漏能力。4、钻井液应能有效地保护油气层，从有害固相控制，使用屏蔽暂堵技术和