钻井中盐膏层危害及其应对措施分析

钻井中盐膏层危害及其应对措施分析

费军

黄河钻井总公司 山东东营 257000

摘 要：盐膏层钻井是目前国内外钻井重大技术难题之一，在盐膏层地层进行钻井作业，会面临诸多挑战 ：井壁失稳、起下钻遇阻、卡钻、套管挤压等复杂事故，因此在含盐膏层地层尤其是深部盐膏层地层进行钻井作业，无疑是更加严峻的考验。钻井事故频发，钻具、仪器接连被埋，会给钻井企业等相关方带来了巨大的损失，本文结合实际钻井施工介绍了盐膏层的特性，并针对此种地层所采取的应对措施进行分析和探讨。

关键词：盐膏层 ；安全钻井 ；钻井液 ；随钻扩眼

1 盐膏层的概念及其危害

1.1 盐膏层的概念

在石油钻井中，对含有以氯化钠为主或其它水溶性无机盐类如氯化钾、氯化镁、氯化钙、石膏及芒硝等的地层统称为含盐膏地层，其厚度从几十米至上千米。

1.2 盐膏层给钻井带来的技术难题

①盐岩的塑形变形导致井径缩小，进而导致遇阻、卡钻；②以泥岩为胎体，充填了含盐膏泥岩，在圈闭形成后，自由水在沉积过程中未完全运移；③以软泥的形式深埋于地层中，蠕变速率极高；④以盐为胎体或胶结物泥页岩、粉砂岩或硬石膏团块，遇矿化度低的水会溶解，盐溶的结果导致泥页岩、粉砂岩、硬石膏团块失去支撑而坍塌；⑤夹在盐岩层间的薄泥页岩、粉砂岩，盐溶后上下失去承托，在机械碰撞作用下掉块、坍塌；⑥山前构造多次构造运动所形成的构造应力加速复合盐层的蠕变和井壁失稳；⑦无水石膏等吸水膨胀、垮塌,石膏吸水变成二水石膏体积会增大26%左右，其它盐类也具有类似性质；⑧石膏或者含石膏的泥岩在井内钻井液液柱压力不能平衡地层本身的横向应力时，会向井内运移垮塌；⑨盐膏层段非均匀载荷引起套管挤毁变形。盐膏层在构造应力、上覆岩层压力、温度、倾角、厚度等因素作用下，会发生溶解、蠕变、滑移或塑性流动，对套管产生相当大的外挤载荷，导致套管挤扁、弯曲、变形甚至错断。

2 应对盐膏层的技术措施

2.1 膏岩层预防措施

使用欠饱和盐水钻井液体系。采用该体系，控制CI含量，并维持钻井液的含盐饱和特性。使用欠饱和盐水钻井液在钻开盐层后，可使盐岩发生部分溶解，从而有效地防止盐膏层塑性蠕变、缩径引起卡钻。②进膏岩前，要进行泥浆预处理以提高泥浆的抗钙污染能力，泥浆密度加到设计值，在钻进膏岩层时，如果设计泥浆密度不足以应对膏岩层时，可在请示许可后适当提高钻井液密度，以达到抑制盐膏层蠕变目的。③控制好钻井液般土含量，并调整好钻井液流变性。④在膏泥岩井段钻进时每打完一个单根，应上下多划几次，在确保畅通无阻后再接单根，每钻进50~100m应进行一次短起下。划眼参数：钻压20KN，转速50r/min，排量控制在钻进排量的1/3~2/3。⑤采用有效的工程配合措施，如“进一退二划三”、短起下钻等措施。接单根时要组织紧凑，采取早开泵、晚停泵，尽量缩短钻井液静止时间，防止钻屑急剧下沉堆积。⑥膏岩段钻进期间坚持干部24h值班，特别是接单根时值班干部必须在钻台值班。⑦进入膏泥岩井段后尤其要严格控制高温高压失水，保证其在设计范围内。⑧在复杂层位钻进时以维护为主，钻井液性能尽量不做大的调整，防止性能波动幅度过大，导致井壁失稳。⑨下钻中，中途需要顶通水眼时，应避开膏岩层及复杂井段。⑩加强四级固控设备使用，严格控制好钻井液中的膨润土及劣质固相的含量，减少对钻井液性能影响，使钻井液具有良好的造壁性和润滑性。日常对钻井液进行精心维护，避免性能大幅波动；钻井液出现性能恶化征兆时，及时处理。钻完进尺后通井，充分循环钻井液将井筒中的岩屑携带干净，根据井下情况适量加入FT103、RH-1封闭下部井段，确保电测、下套管顺利进行。

2.2 防卡技术措施

①在膏泥岩与泥岩交界面，地层不稳定，易发生垮塌，钻进过程中注意扭矩、泵压等钻井参数及返砂变化情况，发现异常不能继续钻进，要及时分析处理，防止井下复杂事故发生；②钻进中注意及时活动钻具。滑动钻进0.5小时、机械钻速较慢连续钻进1小时左右，必须上下活动钻具1次。接立柱过程中，应用转盘活动钻具一次，并注意上提、下放钻具悬重变化情况，依据钻具阻卡力变化及时采取相应措施；③滑动钻进中，一般情况下不进行钻井液加重作业，防止压差卡钻；④在接单根过程中，如果有遇卡现象，要充分循环泥浆，待井下正常后再继续施工；⑤进入膏泥岩段，坚持短起下钻和过稠浆等井眼清洁措施，确保起下畅通；⑥按设计要求加足各类润滑剂和防塌材料；⑦起钻要及时灌满钻井液，并注意观察是否抽吸，如有抽吸现象要立即停止起钻作业，接方钻杆循环或者倒划眼；⑧起钻遇卡应采取倒划眼措施，或将钻具下至井底，循环钻井液，井眼清洁后再起钻；⑨防止键槽卡钻；钻头和辅助钻具通过定向或扭方位井段，要控制起钻速度，坚持“降转速、缓气门、不走神、不多提、倒划眼”的原则，井队技术员要记录好三开后调整井斜和方位的井段，在每次起钻到该位置要及时提醒操作人员引起重视；⑩下钻时控制钻具下放速度，遇阻应接方钻杆冲划通过；严格控制钻井液的含砂量≤0.3%、摩阻系数≤0.08，防止滑动钻进拖压和粘卡；加强井口工具管理，防止发生落物卡钻。

2.3 遇阻、卡钻后的技术措施

①在膏岩层井段起下钻、接单根遇阻、遇卡后严禁强提硬压，应采用正划眼或倒划眼的方法通过，井眼畅通后才能进行下步作业；②盐膏层井段发生卡钻事故多为井径缩小、地层坍塌，处理方法可采用：随钻震击器；浸泡解卡液；浸泡淡水胶液；测卡松扣，倒扣、套铣。

3 目前国内发展方向

盐膏层钻井国内发展方向主要包括随钻扩眼防止缩径阻卡及钻后扩眼提高注水泥质量；提高低压地层承压能力，防止井漏和压差卡钻当长裸眼段发生井漏时；深部高温高压盐膏层套管强度问题。

参考文献

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