張啟峰，趙雷青，陳毅平，陳 華，張 娟

(中石油西部鉆探國際工程公司，新疆烏魯木齊830026)

卡拉圖輪海油田瀕臨里海，距哈薩克斯坦阿克套市277km，距北布扎齊油田50km。井場屬于人工島類型，四周被里海環(huán)繞，僅余一條道路進(jìn)出，道路和平臺(tái)高出海平面3m。由于無法獲得生產(chǎn)淡水，只能取用里海海水作為生產(chǎn)水，使用海水鉆井液[1-3]體系。經(jīng)檢測，海水性能如下：密度1.03g/cm3，CCa2+=880mg/L，CMg2+=1540mg/L，CCl-=8875mg/L。

1 工程地質(zhì)概況

該油田井場屬于人工島類型，為了提高井場利用率，一般布置定向井或者水平井，井身結(jié)構(gòu)一般 為 ：?339.7mmBit×50m+?295.3mmBit×450m+?216mmBit×1240m，定向點(diǎn)490m，最大井斜20°。地層以灰色泥巖為主，夾粉砂巖、白云巖和泥質(zhì)灰?guī)r，主要有以下鉆井技術(shù)難點(diǎn)：

（1）土粉在海水中基本上處于不水化狀態(tài)[4]，水土分層現(xiàn)象十分嚴(yán)重，不利于鉆井液維護(hù)處理和井下安全。

（2）地層以灰色或灰黑色泥巖為主，灰色泥巖水敏性強(qiáng)，易水化膨脹和縮徑，導(dǎo)致起下鉆遇阻等復(fù)雜。

（3）定向段長，鉆具摩阻大，鉆具托壓影響定向機(jī)械鉆速，甚至發(fā)生粘卡，對鉆井液潤滑性要求高。

2 室內(nèi)研究

2.1 海水坂土漿配制實(shí)驗(yàn)

里海海水鹽度不高，但鈣鎂離子含量較高，很難直接用于坂土漿的配制。需要對海水進(jìn)行預(yù)處理，從而得到滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要的坂土漿。

（1）實(shí)驗(yàn)條件。以不同濃度的NaOH和Na2CO3對配漿海水進(jìn)行處理，土粉加量定為5%，步驟如下：在海水中先加NaOH再加Na2CO3高速攪拌10m in，充分沉除鈣鎂離子，繼續(xù)加入5%土粉10000r/m in攪拌20min，密閉容器中養(yǎng)護(hù)24h。

（2）海水配漿實(shí)驗(yàn)。對比表1和表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，NaOH和Na2CO3的最佳加量分別為0.5%和0.1%，按照該配方（0.5%NaOH+0.1%Na2CO3+5%土粉）配制的坂土漿表觀粘度最高，濾失量最小。

表1 純堿加量實(shí)驗(yàn)

表2 燒堿加量實(shí)驗(yàn)

2.2 海水鉆井液配方研究

配漿和正常維護(hù)均為里海海水，其含鹽、含鈣、含鎂量均較高，有必要開展室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選出抑制性強(qiáng)的包被劑和抗鹽、抗鈣的降失水劑，確定合適的鉆井液配方，進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，以保證鉆井液性能的長期穩(wěn)定和井下安全。

2.2.1 單劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)

（1）包被劑優(yōu)選。分別稱取2.5g大分子包被劑，溶于500m L海水中，10000r/m in高速攪拌20m in。以卡拉圖輪海油田500m灰色泥巖鉆屑為實(shí)驗(yàn)標(biāo)本，稱取10～30目的30.0g鉆屑，滾子加熱爐80℃條件下熱滾12h，再過40目篩，干燥后稱重，計(jì)算鉆屑滾動(dòng)回收率。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表3可知，F(xiàn)A-367包被抑制效果優(yōu)于其他的包被劑。

表3 包被劑對比優(yōu)選實(shí)驗(yàn)

（2）降失水劑優(yōu)選。配制基漿：海水+0.5%NaOH+0.1%Na2CO3+5%土粉,高速攪拌20m in，密閉容器中靜置預(yù)水化24h。分別加入等濃度的不同種類降失水劑，攪拌20m in，測量流變參數(shù)和濾失量。

由表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，以上降失水劑在海水坂土漿中都有降低失水的效果，但是PAC-LV、PAC-HV降失水效果優(yōu)于其他降失水劑。

表4 降失水劑對比優(yōu)選實(shí)驗(yàn)

2.2.2 確定海水鉆井液配方

通過單劑優(yōu)選，最終確定了海水鉆井液配方：5%土粉+0.5%NaOH+0.1%Na2CO3+0.5%FA-367+0.3%PAC-HV+0.3%PAC-LV+0.5%NH4-HPAN。

2.2.3 配方室內(nèi)評(píng)價(jià)

卡拉圖輪海油田地層以灰色泥巖為主，灰色泥巖水敏性強(qiáng)易造漿，在鉆進(jìn)過程中很容易會(huì)對鉆井液造成污染。為了驗(yàn)證海水鉆井液的實(shí)用性，按照海水鉆井液配方配制鉆井液，室內(nèi)對鉆井液性能進(jìn)行了抑制性評(píng)價(jià)。

實(shí)驗(yàn)條件：按照配方配制鉆井液，放入老化釜內(nèi)，使用滾子加熱爐80℃老化12h，取出后放置至常溫，10000r/m in攪拌20m in作為實(shí)驗(yàn)基漿，分別進(jìn)行滾動(dòng)回收率實(shí)驗(yàn)和抗粘土侵實(shí)驗(yàn)。由表5和表6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，海水鉆井液的抑制性強(qiáng)，滾動(dòng)回收率高，加入1%土粉后仍有較好的流變性，可以滿足現(xiàn)場施工需求。

（1）回收率實(shí)驗(yàn)。以卡拉圖輪海油田500m灰色泥巖鉆屑為實(shí)驗(yàn)標(biāo)本，測定鉆井液巖屑回收率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

（2）抗粘土侵實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)基漿內(nèi)分別加入不同加量的土粉，攪拌20m in，放入老化釜內(nèi)，使用滾子加熱爐80℃老化12h，取出后放置至常溫，10000r/m in攪拌20m in后測量流變參數(shù)和濾失量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表5 回收率實(shí)驗(yàn)

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 分段鉆井液性能（見表7）

表6 抗粘土侵實(shí)驗(yàn)

表7 分段鉆井液性能

3.2 維護(hù)處理措施

（1）開鉆前配制40m3海水坂土漿，充分水化12h以上，開鉆后立即干加0.5%PAC-HV，干加時(shí)要注意速度，防止振動(dòng)篩跑漿。

（2）嚴(yán)格落實(shí)鉆井液性能維護(hù)措施，遵循細(xì)水長流方法，膠液配方：0.5%FA-367+0.3%PAC-HV+0.3%PAC-LV+0.3%NaOH；若粘度上升，則使用1%NH4-HPAN調(diào)節(jié)流變性。

（3）鉆井過程中關(guān)鍵在于攜帶，以動(dòng)切力為調(diào)整依據(jù)，適當(dāng)使用XC調(diào)整流變參數(shù)，控制動(dòng)切力在8以上。

（4）后期適當(dāng)降低大分子包被劑用量，在保持鉆井液抑制性能的前提下，確保鉆井液具有合適的流變參數(shù)，防止鉆屑粘附井壁。

4 應(yīng)用效果

海水鉆井液在4口定向井中得到成功應(yīng)用，定向鉆進(jìn)過程中沒有出現(xiàn)鉆具托壓的現(xiàn)象，全井段井眼規(guī)則，無“大肚子”井眼和縮徑井段，做到了全井無復(fù)雜無事故。

表8 現(xiàn)場應(yīng)用效果

5 結(jié)論

（1）里海海水可用于鉆井液配制和維護(hù)，維護(hù)簡單，性能穩(wěn)定，解決了生產(chǎn)水的供應(yīng)問題。

（2）海水鉆井液抑制能力強(qiáng)，流變性好，井壁穩(wěn)定能力強(qiáng)，滿足卡拉圖輪海油田的鉆井要求。