阿克莫木构造阿克101井钻井液技术.doc

阿克莫木构造阿克101井钻井液技术朱春光1 甄鹏鹏1 彭永成2 鞠宪锋1（1.长城钻探工程技术研究院，辽宁盘锦；2.长城钻探地质研究院，辽宁盘锦）摘要：阿克101井位于塔里木盆地西南坳陷喀什凹陷北缘阿克莫木构造，其地质条件极为复杂，上部为高陡地层，富含砾石，胶结性差，漏失严重；中部古近系、白垩系东巴组有大段膏岩、泥膏岩、膏泥岩等，易吸水膨胀而出现缩径、掉块、坍塌及卡钻等井下事故，施工难度相当大。阿克101井在施工过程中，针对胶结较差的破碎岩采用随钻防漏堵漏技术提高地层承压能力，膏岩段采用欠饱和盐水钻井液体系、合理的钻井液密度等措施顺利完钻，为该区块以后勘探开发提供了宝贵的钻井液技术资料。关键词：阿克莫木构造 欠饱和盐水钻井液 膏岩 -第一作者简介：朱春光，助理工程师，1984年生，2007年毕业于西南石油大学，本科，主要从事钻井液设计、研究与应用工作。地址：辽宁省盘锦市长城钻探工程院钻井液所；电13700079453；邮编124010；E-mail：。阿克101井之前已完钻四口井阿克1井、阿克1-2井、阿克4井、阿克1-1H井，从阿克1井和阿克1-2井的钻探成果来看，阿克莫木构造资源丰富，于2008年上交天然气探明储量261.12108m3（预审）。为进一步落实阿克莫木构造地质特征和阿克1井区西部下白垩统克孜勒苏群气层发育状况、评价产能，为计算探明储量提供依据，在阿克莫木构造中部部署了阿克101井。1 地质工程概况阿克101井位于塔里木盆地西南坳陷喀什凹陷北缘阿克莫木构造中部，预测本井自上而下将依次钻遇第四系，新近系、古近系、白垩系，目的层为白垩系下统克孜勒苏群。第四系（Q）厚约575m，岩性为浅棕黄色砂质粘土层，砾石层，成岩性差；新近系（N）厚约2160m，主要含杂色砾岩、砂砾岩、黄褐色泥岩、褐色粉砂岩等，其中克孜洛依组（N1k）夹含膏泥岩（约在2454m）；古近系（E）厚约400m，主要岩性为泥岩，大段膏岩、膏质泥岩、泥质膏岩等，是事故多发井段；白垩系（K）厚约465m，上部东巴组、库克拜组（K2k）主要含泥岩、膏岩、膏质泥岩等，是事故多发井段，下部克孜勒苏群（K1k）是目的层，主要岩性为砂砾岩、含砾砂岩、砂岩。阿克101井设计为直井，完钻井深3421m，采用四开结构：444.5mm299m（339.7mm297m）+311.1mm2672m（244.5mm2760m）+215.9mm3218m（177.8mm3218m）+ 152.4mm3421m（127mm尾管3420m）。工程上优化井身结构，封隔复杂地层。一开固井水泥返至地面，封堵上部易塌、易漏的疏松地层，满足井控安全和保护水源的要求；二开套管下至卡拉塔尔组底部，封隔第一套上白垩统至下第三系复合盐层；三开套管下至白垩系上统底部，水泥返至地面，封隔第一套下白垩系储层和下第三系复合盐层；四开采用尾管悬挂完井，固井水泥返至尾管悬挂器处，封隔第二套储层。2 钻井液施工难点喀什北区块阿克莫木构造地层条件复杂，阿克1井、阿克1-2井，阿克4井、阿克1-1H井在施工过程中事故频频，井漏、卡钻、刺钻杆、断钻铤、掉钻具多次发生。根据已完钻井资料，存在以下技术难点：2.1 井漏阿克莫木构造上部为地层富含砾石，胶结性差，漏失严重；下部克孜勒苏群地层以砂砾岩、含砾砂岩、砂岩为主，易漏失。阿克1井钻探过程中，在阿图什组（密度1.03-1.29g/cm3）和白垩系克孜勒苏群（密度1.29-1.31g/cm3）共漏失钻井液850.9m3。阿克1-2井钻进过程中，全井均有钻井液漏失，全井累计漏失5257m3，其中阿图什组漏失严重，共漏失2750m3。因此本井在钻探过程中全井段应注意防漏，特别是阿图什组。2.2 复合盐膏层易缩径及卡钻该区块古近系始新统、古新统齐姆根组、白垩系东巴组有厚层膏岩塑性地层，泥岩塑性地层，阿尔塔什组可能有盐岩层，盐岩易蠕动、膏泥岩易吸水膨胀而出现缩径、掉块、坍塌及卡仪器、卡钻、甚至套管挤压变形等井下事故。3 钻井液技术思路3.1 防漏堵漏针对阿图什组易漏问题，钻井液中加入0.4-0.8%单封及0.4-0.6%无渗透堵剂，同时配合降滤失剂和沥青类防塌剂可提高地层承压能力和滤失造壁性能；钻开易漏地层后视情况来调整两种堵剂浓度，如果漏失严重，在先泵入大颗粒复合桥塞堵剂后，立即再泵入一定比例的胶质水泥，将其注进漏失层位。3.2 防缩径、卡钻阿克1-1H、阿克4井在巴什布拉克组至东巴组设计为聚磺体系，施工时不能解决盐岩易蠕动、膏泥岩吸水膨胀等问题，因此缩径、掉块、坍塌、卡钻等井下事故频繁发生，转化为欠饱和盐水体系才得以顺利完钻。阿克101井借鉴长城钻探在中亚类似地层多年钻井经验，并结合在该区块实际施工情况，三开选用欠饱和盐水体系。盐岩蠕动、膏泥岩吸水膨胀特征明显，单靠造壁降滤失是很难实现井壁稳定的，必须有足够的密度以抵抗盐膏岩的膨胀压。阿克4井密度设计上限为1.30g/cm3，实际施工时密度达1.46g/cm3；阿克1-1H井密度设计上限为1.20g/cm3，施工时达2.18g/cm3才顺利完成施工。其原因是阿克莫木构造处于前陆区，山（昆仑山）前地层压力不均衡；且阿克1-1H靠近康西威尔构造，受挤压力比阿克1、阿克1-2强烈，所以地层压力相应偏高。阿克101井综合各因素，三开钻井液密度设计为1.80-2.20g/cm3，施工时视具体情况而定。4 现场施工阿克101井于2009年11月8日一开钻进，采用膨润土聚合物钻井液体系，钻井液中加入0.4-0.8%单封及0.4-0.6%无渗透堵剂，同时配合降滤失剂和沥青类防塌剂，密度1.10 g/cm3，粘度6080s，施工顺利。11月26日开始二开钻进，二开2991706m井段泥浆采用膨润土聚合物体系，钻井液密度为1.101.16 g/cm3，粘度50s左右，18002762m井段改型为聚磺体系，钻井液密度为1.161.29 g/cm3，粘度5065s，施工顺利。2010年2月1日三开，按钻井液设计配方配制钻井液，将Cl-含量控制在16万19万mg/L，提高密度至1.78g/cm3后三开钻进。钻井液配方为：11.5%膨润土+3-4%KCL+2530%氯化钠+0.10.2%盐结晶抑制剂+0.81.5%LV-PAC+46%SPC+46%SMP-2+24%FT-1+23%聚合醇。2月7日钻至2890m起钻，下钻出套管(2770m)后遇阻，循环有掉块，钻井液密度由1.78 g/cm3提高至1.87g/cm3,循环仍有掉块。2月10日，钻至2976m后又降密度至1.821.80 g/cm3。2月13日钻至3067m发现有软泥岩，短起至2795m静止11h，测蠕变。此后，钻至分别于3100m、3120m、3130m、3149m短起下钻破坏缩径。2月23日钻至3175.0m发生井漏，复合堵漏成功后，钻至3175.5m再次井漏，复合堵漏配合降密度至1.70g/cm3。3月2日电测完，进行承压堵漏为下套管固井做准备。共承压堵漏13次，3月21日配制堵漏泥浆40m3，密度1.93g/cm3，井口弊压4.35MPa，弊进地层37m3，堵漏成功，全过程漏失泥浆510 m3。3月29日四开钻进，2010年4月23日钻至井深3421.0m，24日开始电测。为保护储层，四开采用KCl-聚磺钻井液，并加入了3%左右的油保材料，用可酸溶的石灰石加重。钻井液配方为：1-2膨润土0.1-0.2FA-3670.2-0.4XY-272-3SPM-22-3SPNH1-3SPC2-4FT-12-3KH-9315-7KCl2-3油溶性树脂石灰石，施工顺利。三开、四开钻井液性能如表1所示：表1 三开、四开钻井液性能井深mDg/cm3FVsPVMPa.sYPPanKmPa.snGelFlmlPH总固般含g/l10sPa10minPa28901.785639100.733154121.59262729021.86574280.792154131.59272731601.807041130.694604171.59292731761.787149130.734024171.59272632201.15511460.62275243.896733701.16502230.838024398934211.16522440.8389242.89.5895 结论与认识1阿克101井施工前对阿克莫木构造已钻井资料仔细分析，结合最新地质研究成果制定出了一套合理的钻井液技术措施，采用随钻防漏堵漏、欠饱和盐水钻井液体系、合理的钻井液密度等技术措施顺利完钻。2欠饱和盐水钻井液性能稳定，易于维护，有效抑制了泥、膏岩吸水膨胀而造成的缩径、卡钻等井下复杂情况。三开井段密度高，固相含量高，用SPC降粘切，调整流变性；SMP-2、FT-1等控制了钻井液API滤失量保持在1.5mL左右；保证盐结晶抑制剂的含量，防止结晶盐吸附井壁，造成缩径、卡钻等井下复杂情况。3钻井液密度1.8 g/cm3左右，可有效抵抗膏盐、泥膏盐等地层膨胀压，减少了缩径、卡钻等井下复杂。除了钻井液采取适当措施外，工程上必须配合钻具短程起下钻，利用钻头对缩径井段进行机械破坏才能达到良好的效果。阿克101井顺利完钻并取全、取准了各项地质工程资料，为今后该区块的勘探开发提供了宝贵经验。A kemomu structure AK101 Well Drilling fluid technologyZhuchunguang1 Zhenpengpeng1 Pengyongcheng2 Juxianfeng1（1.Engineering Technology Research Institute GWDC,Panjin,Liaoning;2.Geology Institute GWDC, Panjin,Liaoning）Summary: Ake 101 well located in the A Kemo timber construction, The northern Kashi depression, Southwest Tarim Depression. The geological conditions of A kemomu structure is extremely complicated, upper stratum is very steep, and gravel-rich; central Paleocene formation and Dongba group of Cretaceous formation have huge gypsolith, argillaceous gypsolith and gypsiferous mudstone etc. Easy water swelling and lead to shrinking diameter, out of blocks, collapse and sticking, construction is very difficult. In the construction process of Ake 101 well, with Drilling Leak plugging technology for poorly cemented rock crushing to improve the layers ability of withstand pressure, gypsolith section use reasonable measures such as under-saturated salt drilling flu