鉀鈣基聚磺沖洗液在潮頁1井應用

贠建林

（甘肅煤田地質局145隊，甘肅張掖734000）

潮頁1井位于潮水盆地東部、紅柳園坳陷內，為甘肅省潮水盆地頁巖氣資源調查評價項目，主要目的是查明區內頁巖氣形成地質條件和資源潛力，優選有利區塊，我隊承擔鉆探施工任務，要求采用繩索取芯工藝，全井泥頁巖取芯收獲率不小于80%，目的層取芯收獲率不小于90%，設計深度2600m，完井深度2786.56m，井內不同深度含粉砂巖、泥質砂巖，極為松散，特別在1800m左右易坍塌，通過對沖洗液性能的調整維護，取得了良好效果。

1 地層情況

地層自下而上主要有下元古界龍首山巖群、上石炭統、上二疊統、下侏羅統芨芨溝群、中侏羅統青土井群、上侏羅統沙棗河組、白堊系、新近系、第四系，含氣目的層主要在下侏羅統芨芨溝群，井內地層在上侏羅、白堊系、新近系都有不同程度坍塌，比較嚴重的在白堊系地層。侏羅系以上地層巖性如下：

下侏羅統芨芨溝群：巖性以灰、深灰色為主，夾灰褐、紫雜色，巖石成分復雜，上部以巨厚層中粗粒砂巖為主，夾細礫巖，中部以粉細砂巖、砂質泥巖為主，夾炭質泥巖、油頁巖，底部為巨厚層砂質礫巖、角礫巖。

中侏羅統青土井群：下巖組巖性由灰白、灰綠、灰黑色泥巖、粉砂巖、細砂巖、中砂巖、粗砂巖、礫巖及油頁巖等組成，上巖組以灰綠、灰黑色為主，局部見紫紅色，巖性為石英砂巖、砂質泥巖、粉砂巖。

上侏羅統沙棗河組：以紫褐、棕紅、紫紅、灰綠色為主，巖性為粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、細砂巖、泥巖。

上白堊統廟溝組：上巖組為雜色砂巖、粗粒砂巖、粉砂巖、鈣質泥巖，下巖組為紫灰色礫巖、褐紅色礫巖、泥質砂巖。

新近系上新統：巖性為磚紅色砂巖、礫巖、砂質泥巖，灰、桔黃、桔紅色礫巖夾紫紅色砂巖，含石膏。

第四系：中下更新統巖性為淺灰色鈣質砂巖、含礫砂巖夾鈣質泥巖、礫巖；上更新統巖性為沖洪積砂礫和湖積砂質粘土，全新統巖性為湖積砂土、亞砂土、沖湖積砂礫及風積砂。

2 鉆井結構

鉆井結構如圖1所示。

3 施工難點

（1）首次深井施工，設備與鉆具組合也是初次使用，思想壓力大，施工風險大。

（2）全孔砂質泥巖、粉砂巖較多，該層段巖芯手捏易碎，風化后成細末，加之施工時間較長，局部出現井壁不穩定情況。

（3）不穩定層位較深，下套管成本高、風險大，配置鉆井液循環時間長。

（4）該地區深孔少，資料缺乏，對坍塌層位地層特性缺乏正確認識與應對。

4 沖洗液類型及性能

4.1 一開井段

4.1.1 沖洗液配方（膨潤土鉆井液體系）

8%~10%膨潤土+0.4%Na2CO3+0.3%NaOH+0.2%~0.4%CMC+2%~3%MMH+重晶石。

4.1.2 沖洗液性能密度1.10~1.20g/cm3,漏斗粘度60~90s,API失水不大于10mL。

4.2 二開井段

4.2.1 沖洗液配方（鉀鈣基聚磺鉆井液體系）

4%膨潤土+0.2%Na2CO3+0.5%KOH+0.6%~0.8%MAN101+8%~10%KCl+0.6%~0.8%MAN104+2%~3%SMP+0.3%~0.5%NPAN+2%~3%SPNH+3%~5%磺化瀝青+2%QCX+0.2%~0.5%CaO+1%~2%低瑩光潤滑劑+重晶石。

4.2.2 沖洗液性能

密度1.20~1.30g/cm3,漏斗粘度45~80s,API失水不大于5mL，泥餅不大于0.5mm,pH8~10,含砂量不大于0.5。

4.3 三開井段

4.3.1 沖洗液配方（鉀鈣基聚磺鉆井完井液體系）

4%膨潤土+0.2%Na2CO3+0.5%KOH+0.6%~0.8%MAN101+8%~10%KCl+0.6%~0.8%MAN104+2%~3%SMP+0.5%~0.7%NPAN+2%~3%SPNH+5%磺化瀝青+2%QCX+1%WC+0.2%~0.5%CaO+1%~2%低瑩光潤滑劑+重晶石。

4.3.2 沖洗液性能

密度1.30~1.35g/cm3,漏斗粘度45~80s,API失水不大于4mL，泥餅不大于0.5mm,pH8~10,含砂量不大于0.5。

5 沖洗液配置工藝

5.1 一開井段

（1）按照設計要求在清水中加入純堿、燒堿、8%~10%膨潤土充分予水化24h后再加入CMC攪拌均勻，用重晶石調整至設計范圍，方可開鉆。

（2）表層含礫，以MMH提高體系靜止時的懸浮力，注意防塌、防漏、防水浸。

（3）正常鉆進中將CMC補充到鉆井液中。

（4）保證固控設備運轉良好并合理使用。

5.2 二開井段

（1）重新配置4%的膨潤土沖洗液，加入適量MAN101后按照設計加足KCl，再按照設計加入各種處理劑，將性能調至一起范圍后開鉆。

（2）要防止粘土礦物水化膨脹，以MAN104和KCl加強抑制，以MAN101、SMP-1、SPNH控制鉆井液濾失量，以磺化瀝青改善濾餅質量，以低熒光潤滑劑防卡，處理劑要按照比例補充維護，避免波動過大。

（3）通過鈉離子、鈣離子復配使用強化對井壁及鉆屑抑制作用。

（4）CaO的補充采取逐步增多的方式，初次加入控制在0.2%以內，最大不超過0.5%。

5.3 三開井段

（1）用二開沖洗液鉆掉水泥塞后開動固控設備清除無用的固相，調整到設計范圍的低限，依次加入各種處理劑，沖洗液性能達到要求后開始鉆進。

（2）通過鈉離子、鈣離子復配使用強化對井壁及鉆屑抑制作用。

（3）要防止粘土礦物水化膨脹，以MAN104和KCl加強抑制，以MAN101、SMP-1、SPNH控制鉆井液濾失量，以磺化瀝青改善濾餅質量，以低熒光潤滑劑防卡，處理劑要按照比例補充維護，避免波動過大。

（4）防塌、堵漏、加重材料要儲備充足。

6 沖洗液管理要點

（1）一開鉆完后要充分洗井，調整好沖洗液，確保下表套、固井順利。

（2）鉆水泥塞時加入適量純堿清除鈣離子，防止造成污染。

（3）沖洗液性能的保持應以維護為主、處理為輔的方式進行，各種粉狀處理劑配成不同濃度膠液均勻加入。

（4）對沖洗液加重時，除嚴格控制總固相含量外，護膠劑和潤滑劑應向設計上限靠近，并同時使用好降粘劑，調節和控制好沖洗液的流變性。

（5）隨著井深增加，應逐步按照1.5%比例加入高效潤滑劑，減小沖洗液的摩阻系數，提高鉆井的潤滑防卡能力。

（6）施工中充分利用凈化系統，降低沖洗液中有害固相含量。

7 體會及效果

（1）深井施工一定要準備充分，不僅思想準備充分，而且材料、設備要準備充分，不僅鉆井設備要準備充分，而且泥漿配置的設備、測試的儀器也要準備充分。

（2）泥漿配比設計一定要根據地層巖性特點現場及時調整，切勿一成不變。

（3）現場泥漿管理一定要有專人，配置后性能一定要達到要求。

（4）如果地層有出入，一定要按照配置工藝及管理要點做，深井調整泥漿需要時間長，一定要等到調整后性能達到要求才能鉆進，切勿投機取巧。

（5）經過5個月施工，順利完井，實際井深2786.56m，巖芯采取率93%，開創了我隊乃至甘肅省繩索取芯深度紀錄，取得了良好的經濟效益和社會效益。