鹽水鉆井液在伊拉克東巴地區取芯井的應用

姜 強

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶163413）

東巴格達油田探明儲量在15×108t左右，該油田是振華石油公司在伊拉克啟動的重要石油開采項目，大慶鉆探憑借進年來在伊拉克區塊豐富的鉆探經驗和高質量的技術服務，中標了該油田的部分鉆機服務。從前期施工情況看，該區塊在鉆井過程中的主要風險是由剝落掉塊造成的卡鉆及坍塌。為了進一步摸清儲層的地質情況，進行了取芯作業，通過鉆井液密度控制、提高體系抑制性等技術措施順利完成取芯作業，獲得了較高的巖芯收獲率。

1 地質情況分析

東巴格達油田位于美索不達米亞盆地，歸屬于伊拉克的巴格達省管轄。該區塊二開地層泥巖和鹽膏層發育，其中Low fars 層石膏發育，石膏含量可達90%以上；易發生坍塌和縮徑；三開井段的Tanuma、Rumaila頁巖層，易因井壁失穩造成剝落掉塊、坍塌等風險；Mauddud層有漏失風險，如發生漏失，由于液面下降井筒液柱壓力失衡，誘發上部頁巖坍塌。四開井段存在大段的泥頁巖互層，巖性膠結質量差，頁巖發育，易發生剝落掉塊等事故，Shuaiba 層為易漏地層，需注意防漏，完鉆層位Ratawi為高壓層，易發生井涌井噴事故。

2 鉆井液技術對策

針對泥頁巖發育地層易因水化膨脹造成縮徑、剝落掉塊等問題，需提高鉆井液抑制性，加入膨潤土和磺化瀝青提高體系封堵能力，提高井眼清潔能力，增強鉆井液攜巖能力和循環時間并配合其他工程措施，每次起鉆前用稠漿舉砂，從而避免產生巖屑床[1-2]。

針對石膏層發育問題，提高鉆井液的抗鹽鈣能力，并在鉆遇鹽膏層時加強監控，保證體系的各項性能不受影響[3]。

針對鹽膏層因溶解或吸水膨脹造成的擴徑和縮徑等問題，在鉆遇相應井段時進一步控制鉆井液密度。

3 現場施工情況

針對東巴格達油田的地質情況，結合已有施工經驗，對鉆井液配方及施工方案做了進一步調整，在EBSZ-X 取芯井施工過程中，順利完鉆，獲得了理想的施工效果及較高的巖芯收獲率。

3.1 二開鉆井液施工情況

3.1.1 二開施工難點分析

二開井段為大井眼，尺寸為17-1/2″，施工難度主要體現在環空返速低，攜砂困難，巖屑在井筒內反復留存，易發生環空不暢、憋壓和鉆頭泥包等情況；Lower far 層為石膏和泥巖互層，容易縮徑，易造成起下鉆遇阻。

3.1.2 技術措施及施工效果

（1）調整氯離子含量，提高鉆井液抑制性。根據以往施工經驗，將氯離子含量調整到60000～80000mg/L，而鉀離子含量保持不變，含鹽量不低于5%，這樣既能夠有效抑制泥巖膨脹以及鹽巖層的溶解，同時避免了因為含鹽量過高，造成粘度切力偏低的現象，使鉆井液仍具有優良的攜屑能力。

（2）改善泥餅質量。使用磺化處理劑和優質的坂土漿改善泥餅質量，并將濾失量控制在3mL左右。

（3）密度控制。本井進入石膏層后將密度提高到1.30g/cm3，通過鉆井液液柱壓力，減緩井眼縮徑的速度和幅度。

（4）稠漿舉砂措施。每次起鉆之前都進行稠漿舉砂的施工措施，下套管之前，稠漿封井底，從而防止井筒內泥漿沉砂過多。

3.2 三開鉆井液施工情況

3.2.1 三開施工難點分析

三井段依然為大井眼，施工難度主要體現在環空返速低，攜砂困難，巖屑在井筒內反復留存，易造成環空不暢，憋壓，鉆頭泥包；三開井段的Tanuma、Rumaila層為頁巖層，易因為井壁失穩發生剝落掉塊、坍塌等風險；Mauddud 層有漏失風險，如發生漏失，由于液面下降會導致井筒液柱壓力失衡、地層失穩，誘發上部頁巖坍塌。

3.2.2 技術措施及施工效果

（1）本井三開井段繼續控制鹽的含量在5%左右，氯離子含量控制在40000～60000mg/L，在滿足體系抑制性的同時，又能有效避免粘度、切力以及濾失量的下降[4]。

（2）通過加入磺化材料，改善泥餅質量，降低泥餅厚度，有利于減少起下鉆的阻卡現象。

（3）三開井段密度控制在1.26～1.30g/cm3，鉆進過程井壁穩定，無明顯剝落掉塊。

（4）本井三開井徑平均擴大率為1.06%，最大井徑14.93″，最小井徑10.87″。本井三開整體井徑偏小，最大井徑明顯減小，從測井數據看有縮徑現象，提高比重后對頁巖穩定起到了一定作用，整個鉆進過程中無明顯頁巖剝落掉塊，說明頁巖層得到了有效控制。三開井徑情況見圖1。

圖1 三開井徑圖

3.3 四開鉆井液施工情況

3.3.1 四開施工難點分析

四開為取芯段，在保證鉆井液的抑制性、攜屑性、流變性的前提下，還需要保證良好的頁巖抑制性。通過鄰井施工過程分析，四開井段存在大段的泥頁巖互層，頁巖穩定性是需要解決的重點問題，可通過密度控制平衡地層壓力，配合合適濃度的K+離子，盡可能充分抑制泥頁巖的水化效應，封堵微裂縫，穩定井壁[5-6]。完鉆層位為Ratawi，為高壓層，要防止發生井涌井噴事故，Shuaiba層為易漏地層，需注意防漏。

3.3.2 技術措施及施工效果

（1）本井四開繼續控制鹽的含量在5%左右，氯離子控制在40000～60000mg/L 左右，既滿足體系抑制性，又能夠有效控制粘度和切力的下降，以及濾失量的控制。

（2）通過加入磺化材料，改善泥餅質量，降低泥餅厚度，有利于減少起下鉆的阻卡現象。

（3）四開密度控制在1.35～1.40g/cm3，取芯前鉆進過程井壁穩定，無明顯剝落掉塊，取芯施工過程和后期鉆進過程中剝落掉塊較多，主要認為有三方面原因：①為了保證巖芯質量，磺化瀝青的使用收到限制；②取芯鉆頭取芯后井眼偏小，鉆頭及螺扶通過需要重新劃眼，過程緩慢，基本和鉆進新地層一樣，對井壁薄弱處沖撞；③發現有剝落掉塊后為了保護儲層，未增加密度，未能及時將剝落掉塊井段穩定住，一旦形成凹陷大肚子，里面不穩定的泥頁巖失去支撐后更容易剝落。

（4）Zubair層位到底后不盲目追求鉆速，及時準確判斷Ratawi層位，同時做好井控預防，確定合理完鉆井深。

（5）四開直井眼井徑平均擴大率為20.94%，最大井徑21.05″，最小井徑8.2″，比臨井擴大率大。分析原因認為是由于前期地質錄井對熒光的要求，導致磺化瀝青加量不足造成井壁失穩，從而造成井徑擴大率偏大。

3.4 取芯技術措施及效果

取芯施工過程中，要求每次下取芯筒之前必須短起下一次，再正常起鉆。由于四開泥頁巖夾層多，頻繁起下鉆導致鉆具在井壁未完全形成穩定支撐的情況下，大排量，高轉速沖撞，井壁泥頁巖失穩剝落掉塊較多。且取芯施工作業分好幾個層段，每次取芯作業完成后取芯井段都需要從新劃眼鉆頭和扶正器才能通過，對井壁進行二次破壞。

取芯作業完成后，換正常鉆具鉆進，上部遭到破壞的泥頁巖井段，由于失去支撐持續剝落。導致鉆進期間雖然能正常施工，但是返出剝落掉塊依然很多。采用增加膨潤土含量，加大磺化材料含量（尤其是磺化瀝青），添加頁巖抑制劑，添加細目碳酸鈣封堵微裂縫等技術措施，順利鉆達設計井深。短起下后剝落掉塊依然很多，通過增加通井短起下鉆次數、稠漿舉砂及打稠漿墊的方式使井眼保持穩定、暢通，下套管作業順利。取芯收獲率達到96%以上，取得了良好的效果?，F場巖芯圖見圖2。

圖2 四開巖芯圖

4 結論

（1）東巴格達區塊地質情況較為復雜。二開井段泥巖和鹽膏層發育；三開井段頁巖層發育并有漏失風險；四開井段存在大段的泥頁巖互層，巖性膠結質量差，頁巖發育，且完鉆層位Ratawi 為高壓層，易發生井涌井噴事故。

（2）針對格達區塊的地質特點，通過提高鉆井液抑制性、抗鹽鈣能力、控制鉆井液密度、增強鉆井液攜巖能力等技術措施并配合其他工程措施，順利完成了施工。

（3）在四開取芯施工中，通過細化施工方案，合理控制鉆井液密度、提高鉆井液抑制性和封堵能力等技術措施，順利鉆達設計井深。取芯收獲率達到96%以上，取得了良好的施工效果。