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1、秋参1井盐膏层钻井实例,盐膏层钻井理论与实践之,位于塔里木盆地库车坳陷秋里塔克构造带西段却勒3号背斜构造高点。 设计井深：6850米； 目的层：下第三系、白垩系; 完钻层位：侏罗系； 实际完钻井深：6920米；,一、基本情况,一、基本情况,该井受构造运动断层影响，钻遇两套第三系地层，每套下第三系地层中分别存在219米和230米厚的盐膏层，下盘盐膏层埋藏深，井下温度高、闭合速度快，钻井难度非常大; 本井凭借合理的井身结构及优良的钻井液体系和性能，安全顺利地钻穿了两套盐膏层，并使套管顺利下至设计井深，完成固井作业。,一、基本情况,具体实钻地质分层如下：,二、井身结构,1.地层压力预测,该井地层压力
2、预测的依据是地震资料和大宛1井、羊塔1井、羊塔5井等邻井的测试资料； 羊塔1井在白垩系巴什基奇克组中上部完井试油求得地层压力系数为1.111.13；羊塔5井为1.12； 大北1井在目的层白垩系中途测试，求得地层压力系数为1.551.56； 具体预测的压力剖面见图。,1. 地 层 压 力 预 测,二、井身结构,2.井身结构确定,20套管下至101.15米，封固地表松散砂层； 13 3/8套管下至2023米，分隔第一套第三系盐层上部的低压层，提高地层承压能力，为第一套下第三系盐膏层使用高密度钻井液做准备； 9 5/8+9 7/8套管下至3469.09米，封隔第一套盐层 ；,根据压力预测剖面和盐膏层
3、井身结构设计原则，本井的井身结构为：,二、井身结构,2.井身结构确定,7 5/8无接箍套管（对8 1/2井眼扩眼）下至6300米，封第二套上第三系砂岩发育段，提高地层承压能力，为第二套下第三系盐膏层使用高密度钻井液安全钻进做准备 ； 5 1/2套管下至6579米，封固第二套盐膏层，原则是钻穿盐层10米下套管，不能钻开下第三系底砂岩； 下部采用4 5/4钻头钻进至6920米，裸眼完井。,根据压力预测剖面和盐膏层井身结构设计原则，本井的井身结构为：,二、井身结构,2.井身结构确定,井身结构示意图,二、井身结构,3.套管强度校核,校核说明：利用套管三轴应力设计专用软件计算,二、井身结构,3.套管强度
4、校核,9 5/8“及9 7/8“套管： 设计原始参数为： 地层压力梯度：0.02MPa/m；上覆压力梯度：0.023MPa/m；破裂压力梯度：0.022MPa/m；管外泥浆密度：2.0g/cm3；管内最大泥浆密度：1.42g/cm3；管内最小泥浆密度：1.23g/cm3；掏空系数：0.5；=0.5；地层不稳定；有气层。,二、井身结构,3.套管强度校核,7 5/8“套管： 设计原始参数为： 地层压力梯度：0.0142MPa/m；上覆压力梯度：0.023MPa/m；破裂压力梯度：0.022MPa/m；管外泥浆密度：0.0142g/cm3；管内最大泥浆密度：2.4/cm3；管内最小泥浆密度：1.7g
5、/cm3；掏空系数：0.3；=0.4；地层不稳定；有气层。,二、井身结构,3.套管强度校核,5 1/2“套管： 设计原始参数为： 地层压力梯度：0.024MPa/m；上覆压力梯度：0.024MPa/m；破裂压力梯度：0.024MPa/m；管外泥浆密度：2.4g/cm3；管内最大泥浆密度1.7/cm3；管内最小泥浆密度：1.3g/cm3；掏空系数：0.3；=0.5；地层不稳定；有气层。,三、钻井液技术,1.钻井液面临的难题,第一套盐膏层（2498-2862米）有膏泥岩、泥膏岩、石膏、纯盐层，又有大段的软泥岩。软泥岩强度低、塑性大、孔隙压力高、粘土含量高、钻井过程中表现出很强的流变性，要求钻井液有
6、很强的抑制地层蠕变能力； 第二套盐膏层埋藏深（6257-6727米）、井下温度高，盐膏层闭合速度快，要求高密度盐水钻井液在高温井况下各项性能指标都必须满足盐膏层安全钻井需要。,三、钻井液技术,2.钻井液密度的确定,根据本井地层压力预测及羊塔克地区盐膏层蠕变规律研究成果和大宛1井、羊塔1井、羊塔5井、大北1井等井的实钻情况，确定第一套盐膏层安全钻井液密度为1.60-2.0g/cm3，第二套盐膏层安全钻井液密度为2.0-2.4g/cm3，在进入主要目的层白垩系后，应依据钻井情况，及时调整钻井液密度和性能。,三、钻井液技术,3.钻井液体系的确定,通过室内实验确定了的盐膏层钻井液体系，现场两套盐膏层钻
7、进时的钻井液配方及性能见下表。,3. 钻 井 液 体 系 的 确 定,秋参1井第一套盐膏层使用钻井液配方及性能,3. 钻 井 液 体 系 的 确 定,秋参1井第二套盐膏层使用钻井液配方及性能,三、钻井液技术,4.钻井液维护要点,使用铁矿粉（密度5.0g/cm3）加重，根据实际钻进及起下钻情况随时调整钻井液密度，由2.05 g/cm32.25 g/cm32.26 g/cm32.28 g/cm32.30 g/cm3，保证了本井工程的需要，并且在加胶液维护泥浆时，及时补充加重材料以维护所需的密度。 钻井液流变性控制：高密度饱和盐水由于固相含量高，加上软泥岩、泥岩分散很容易造成高粘低切，使钻井液流变性
8、难以控制，主要的维护措施是：,严格控制MBT值在20g/l左右，膨润土必须经预水化之后再加入到钻井液中； 严格要求钻井液的pH范围在910； 加强钻井液对软泥岩、泥岩的抑制。保持井浆中KCl 7-8%、K2SiO3 12%、聚合醇2-3%； 必须保证固控设备处于良好的状态，井内返出的钻井液必须严格经过四级固控设备，使用3台直线高频振动筛，振动筛布要求使用80-100目，在钻进过程中固控设备若有问题，要及时维修或更换，从而有效控制钻井液中劣质固相含量。,三、钻井液技术,4.钻井液维护要点,重点控制HTHP滤失量，以磺化聚合物为主的抗盐、抗高温降滤失剂，使钻井液有较强的抗高温能力和稳定的性能，有较
9、好的泥饼质量及较小的失水量 ； 配合使用聚合醇、YL-120、FT-1、硅酸钾等，在井壁上形成物理化学强封堵层，比较好地防止井塌的发生 。,三、钻井液技术,4.钻井液维护要点,确保钻井液的封堵能力，提高泥浆的防塌能力：,三、钻井液技术,4.钻井液维护要点,经常补充烧碱维持pH值在9-10，避免处理剂效能的降低及钻井液性能的破坏； 加入足量的纯碱、硅酸钾以对付地层中石膏对泥浆的钙污染，碱、硅酸钾配成胶液补充 ； 保持钻井液的润滑性以降低摩阻和防止卡钻：由于本井第二套盐膏层埋藏深，裸眼长，上部井斜大，从而先天摩阻较大，为了减小摩阻，防止井下复杂情况的发生，要在井浆中一直保持2-3%的润滑剂，以及0
10、.5%左右的SP-80 ；,增加盐结晶抑制剂的加量，达0.5%左右 ； 定期地补充一定量的细盐，使其在地面条件下保持35kg/m3过量盐 ； 胶液加量较大，胶液的氯根含量低，从而使泥浆的氯根浓度稳定。,三、钻井液技术,4.钻井液维护要点,本井井底温度较高而地面温度较低，从而盐结晶比较严重造成扭矩大、摩阻大，为了及尽量减小盐结晶程度采取了以下方式：,三、钻井液技术,4.钻井液维护要点,努力解决好流变性与失水之间的矛盾：多做小型实验，精心确定处理维护方案，调整胶液配方，在将粘切控制下来以后，采取高浓度胶液来降低失水，而对粘切又没有太大影响。,小 结,经以上措施维护后，泥浆的流变性、润滑性和热稳定性
11、都较理想，配合四级固控设备，以等浓度的胶液细水长流的维护处理，井下基本正常，无垮塌和严重阻卡现象，每次起下钻均能一次到底，阻卡最大吨位20-30吨，均属于正常现象。在各方的配合下，历经94天安全钻穿2643-2862米的第一套盐膏层，至3493.09米中完，电测一次成功，平均井径13.35；历经40天安全钻穿6257-6727米的第二套盐膏层，钻至6760米中完，电测一次成功，平均井径6 1/2，下套管、固井基本顺利。,四、盐膏层钻井工程技术措施,1.钻遇盐膏层之前，必须认真检查钻具，对钻铤要进行探伤，随钻震击器必须工作正常，用螺旋钻铤，不加扶正器。 2.钻进中送钻均匀，勤送少送，密切注意转盘
12、扭矩、泵压和返出岩屑变化，尽可能的避免蹩停，发现扭矩增大，应立即上提划眼。 3.每钻进0.30.5m上提划眼1次，上提23m，每累计钻进2m，上提划眼1次，上提距井底68m。24小时之内短起下一次拉井壁。 4.接单根前划眼一次，方钻杆提出后，停泵通一次井眼，不遇阻卡，方可接单根，否则重新划眼。,四、盐膏层钻井工程技术措施,5.盐膏层钻进，应保证尽可能大的泥浆排量和较高的返速，有利于清洗井底，冲刷井壁上吸附的厚虚假泥饼。 6.在盐膏层段起下钻，应控制速度，提钻遇阻不能超过10吨，活动钻具以下放为主，在能下放的前提下，倒划眼提出；下钻遇阻，活动钻具以上提为主，划眼解除。 7.在裸眼段内要连续活动钻
13、具，以上下活动钻具为主，活动距离应大于3米以上，因设备检查等情况，钻具必须提入套管内。,四、盐膏层钻井工程技术措施,8.切实加强地层对比，卡准地质层位，防止井漏；钻台留1名钻工值班，每15分钟记录一次钻进参数，特别是钻压与悬重；加强坐岗，5分钟监测一次液面，专人观察泥浆出口，发现异常及时汇报。 9.严格执行泥浆工程师指令，维护好泥浆性能，保证入口密度。 10.加强设备管理，以设备保井下。 11.整个五开作业中， 钻井监督、平台经理、钻井工程师必须24小时值班，以保证井下安全，避免卡钻事故。,五、固井技术,吸取以前盐膏层使用固井水泥浆成功的经验，结合本井盐膏层地层和钻井液密的特点，本井水泥浆的配
14、方及性能如下 ：,1.水泥浆配方及性能,第一套盐膏层的固井水泥浆（封固9 5/8+9 7/8套管） 配方：D8010.3%+D80A2%+D1582.3%+D0470.2%+NaCl2%+阿克苏H级水泥 70、28MPa条件下性能： 1) 水泥浆密度1.95g/cm3 2) 稠化时间：在292min 3) 流动度 25cm，初始稠度30BC 4) API失水量82ml30min7MPaBHCT 5) 24小时强度(抗压)14MPa(24小时21.7MPaBHST 6) 析水 0.1,五、固井技术,1.水泥浆配方及性能,第二套盐膏层的固井水泥浆（封固5 1/2套管）配方： D0280.2%+D8
15、0A2%+D1683.5%+D0470.2%+D1490.03%+NaCl5%+阿克苏H级水泥：铁矿粉（100：100） 103、55-60MPa条件下性能： 1) 水泥浆密度2.30g/cm3 2) 稠化时间：在350min/40BC 、352 min/100BC 3) 流动度 20cm，初始稠度30BC 4) API失水量57ml30min7MPaBHCT 5) 24小时强度(抗压)14MPa(24小时21.7MPaBHST 6) 析水 0.1 7) W/L：0.32,五、固井技术,(1)为了把套管顺利下入到设计的井深并固好井，结合塔里木的钻井工艺技术，采取“五个提前、四个快、一个平衡”的
16、工艺措施。 (2) 在盐膏层段使用高抗挤毁厚壁套管，封固第一套盐膏层的套管结构为：9 7/8（KO110T*15.88）套管（1503.29-3469.09）米+9 5/8套管（SM110TT*11.99）（0-1509.29）米；第二套盐膏层采用高抗外挤的HC140B*9.17mm的5 1/2套管封固。,2.盐膏层固井工艺技术,五、固井技术,(3)提首做好固井各项准备工作，各项固井准备工作(包括套管、水泥、固井工具附件、固井用水及其现场复查试验)必须在钻开盐岩层前完成，确保盐岩层钻完后可立即转入固井工序。 (4)为保证套管的顺利下入，有必要在钻完盐岩层后短起钻至上层套管鞋内观察一个起钻下套管时间，再下钻到底检查有无阻卡存在。若有阻卡存在，不可盲目下入套管，应采取措施消除并再次短起下钻检验合格，才可下入套管固井。,2.盐膏层固井工艺技术,五、固井技术,(5)盐膏层段保证套管居中。在盐膏层段及上下部分，多加套管扶正器。使套管在井眼
