國內(nèi)外鹽膏層鉆井完井技術(shù)進展附工藝特點sk

1、近50年來，國外為征服鹽膏層鉆探復(fù)雜問題，進行了廣泛深入的研究。國內(nèi)近30年來通過攻關(guān)研究也取得很大成績。按年代劃分，防止鹽膏層套管損壞的研究取得如下進展：30年代，對鹽膏層和非鹽膏層井眼一律采用淡水水泥漿固井，鹽膏層套管損壞嚴(yán)重。40年代末，首先在墨西哥灣地區(qū)，開始使用鹽水水泥漿固井，但并不普遍。50年代，越來越多的國家采用鹽水水泥漿固井，并下高強度套管。60年代，蘇聯(lián)和美國對鹽膏層固井的有關(guān)理論和技術(shù)，以及套管擠毀理論和防擠方法進行了大量的室內(nèi)實驗研究。七八十年代，世界上許多國家，特別是美國對巖鹽層塑性流動機理及套管擠毀過程，進行了大量地面模擬實驗和套損數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析研究，總結(jié)出一套比較完善

2、的鹽膏層套管柱設(shè)計（三軸法）和固井新方法，較好地解決了中深井套損問題。我國適時引進了相關(guān)先進技術(shù)及設(shè)備，在一定程度上解決了套損問題。90年代，隨著科學(xué)技術(shù)的全面進步和制造能力的迅速提高，開始采用系統(tǒng)工程和全面質(zhì)量管理方法分析套損問題和設(shè)計安全作業(yè)程序。由于鉆頭及套管等工具可選擇的余地大了，鉆井液水泥漿添加劑等材料多了，因而處理復(fù)雜情況及井下事故的成功率高了，井眼壽命延長了。加上價值工程方法的運用，鉆井液性能價格比有所上升。但是，深井作業(yè)程序沒有從根本上減少，勞動強度偏大，成本仍然較高，套損不斷發(fā)生。我國鹽膏層鉆探技術(shù)設(shè)計水平與國外先進國家基本同步，只不過“選擇余地小，準(zhǔn)備材料少”，加上管理水平

3、低，往往達(dá)不到預(yù)期效果，實際水平與國外平均先進水平相差510年。按照研究領(lǐng)域劃分，可將主要技術(shù)進展歸結(jié)到六個方面：巖鹽的流變特征和流變模式研究。國外經(jīng)過大量實驗研究，提出了巖鹽層的蠕變模式，并用三種方法測量或計算出巖鹽層的蠕變速率（一般認(rèn)為低于0.108mm/h較安全）。我國90年代在塔里木盆地深井鹽膏層鉆探中也開展了同樣的實驗研究（沙42實測值為2.117mm/h屬不安全），并按Heard模式計算巖鹽層穩(wěn)態(tài)蠕變速率為：E=42.03exp-20.01x103/（1.98/T）sinh（6.16）式中，E、T、h、6分別為蠕變速率、溫度、井深、壓差。井眼的擴縮問題及解決辦法研究。對井眼沖蝕，國

4、外提出用物理方法而不是化學(xué)方法解決，并進行了井下實驗和預(yù)測研究；對付縮徑主要有兩條經(jīng)驗，一是適當(dāng)提高泥漿密度（塔指根據(jù)英8井巖鹽層HTHP三軸蠕變實驗結(jié)果繪制出巖鹽層鉆井液密度圖版指導(dǎo)現(xiàn)場施工），二是加強劃眼和擴眼。井徑收縮率與井眼截面收縮率關(guān)系式（略）。鉆井液體系選擇和性能控制研究。目前主要研究和實驗了七八類鹽膏層鉆井液體系，包括：油基體系、油包水乳化體系、欠飽和鹽水體系、膨潤土飽和鹽水體系、聚合物鉀鹽飽和鹽水體系、MMH聚合物飽和鹽水體系、陽離子聚合物鹽水體系。應(yīng)用最廣泛的還是飽和鹽水體系（結(jié)合使用鹽重結(jié)晶抑制劑和耐高溫的鉆具緩蝕劑）。鉆進工具的改進及優(yōu)選研究。包括：隨鉆擴眼工具（如雙心P

5、DC鉆頭）；鹽層防卡工具（如倒劃眼器，液力變徑牙輪鉆頭，鉆頭體帶切削刃的防卡鉆頭，隨鉆安全接頭）；高性能鉆頭（如金屬/金屬密封軸承牙輪鉆頭）；光鉆鋌；大尺寸鉆桿（中上部井段用）和斜臺肩鉆桿（預(yù)防深部井段“應(yīng)力集中”致鉆桿斷裂）；鉆桿護箍；穩(wěn)定器；鉆頭噴嘴組合；淺層大眼鉆井工具；深層取心工具；深井打撈、側(cè)鉆及加深工具等。鹽膏層套管擠毀問題及解決途徑研究。已經(jīng)認(rèn)識到非均勻載荷（點載荷）是套管損壞的重要原因，并提出采用上覆巖層壓力作為套管外壓的計算載荷以及采用高強渡、厚壁套管和多層（組合）套管或尾管等措施，防止或減少套損。國外研究表明，采用三軸應(yīng)力法改善套管柱設(shè)計，比靜力法設(shè)計有很多優(yōu)點。而迭代法設(shè)

6、計套管柱既費時又昂貴。我國江漢油田1980年后套管柱設(shè)計按上覆巖層壓力梯度0.024Pa/m計算外壓，并運用全面質(zhì)量管理方法提高固井質(zhì)量。中原油田則通過系統(tǒng)分析，自1996年以來總結(jié)出一套較好的復(fù)合鹽巖層鉆井技術(shù)和固井技術(shù)。沙42井封固鹽層套管設(shè)計按上覆壓力梯度0.0235MPa/mx1.125不均勻系數(shù)計算。（6）彈性水泥、零失水淡水水泥漿固井技術(shù)。2、工藝特點井身結(jié)構(gòu)設(shè)計特點確定鉆井鹽膏層的井身結(jié)構(gòu)要特別注意兩點：一是保證安全鉆井，二是防止套管擠毀?，F(xiàn)在國內(nèi)外不大主張在鹽膏層多的井段采用長裸眼鉆進。下技術(shù)套管的時間、深度可根據(jù)井下情況確定：如果鹽膏層埋深不深且較集中，可在鉆穿鹽膏層后下技術(shù)

7、套管，為下一步安全鉆井創(chuàng)造條件；如果鉆大段鹽膏層，尤其是新探區(qū)，技術(shù)套管下在鹽膏層頂部，可使鉆井液密度有更大的選擇范圍。和非鹽膏層鉆井相比，鹽膏層鉆井設(shè)計對井身結(jié)構(gòu)有以下特殊要求：盡量下技套，雖然增加了套管費用，但對繼續(xù)鉆進有利；通過深部鹽膏層時最好用雙層套管或下尾管；套管柱設(shè)計中用上覆巖層壓力代替地層孔隙壓力。鉆進鹽膏層的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計有六個要點：鹽膏層以上井身結(jié)構(gòu)按常規(guī)設(shè)計進行；技術(shù)套管一定要下到鹽膏層頂部，為安全鉆穿鹽膏層創(chuàng)造條件；采用適當(dāng)高密度飽和鹽水鉆井液鉆穿鹽膏層或鉆至可能的漏失頂部，為下套管做準(zhǔn)備；鹽膏層套管柱設(shè)計主要考慮其抗擠特性，應(yīng)按最大上覆巖層壓力計算外擠力，按三軸應(yīng)力法確定

8、抗擠安全系數(shù)；使用雙心鉆頭鉆蠕動鹽膏層和用水力擴眼器擴眼，可以防止和保證環(huán)空有足夠強度的水泥環(huán)；使用厚壁套管、高抗擠強度套管和雙層套（尾）管重疊技術(shù)提高抗外擠能力，防止鹽膏層套損。美國亞拉巴馬州HattegPond油田4-10號井鉆鹽膏層的井身結(jié)構(gòu)：申406m套管30m+申262.5mm套管1650m+申219mmx申222mm組合套管5430m+申127mm尾管。我國中原油田在深井復(fù)合鹽膏層鉆井中采用過的井身結(jié)構(gòu)：申508mm套管300400m+申340mm套管3300m左右+p245mm套管45005000m+申178mm或申127mm尾管至完鉆井深。從以上兩種典型井身結(jié)構(gòu)看出，目前深井對

9、付鹽膏層的井身結(jié)構(gòu)層次較多，一般為46層（次），少數(shù)為3層。關(guān)于厚壁、高抗擠強度和多層（組合）套管的適用范圍，可進行如下對比分析，以便選擇和決策：厚壁套管：在井深超過3000m、地層壓梯大于21.3kPa/m情況下，能夠承受各向相同的擠毀壓力。抗點載荷能力與鋼材強度和管壁厚度的平方成正比。為了提高抗點載荷能力，增加壁厚要比增加管體強度更有效。但其剛性大，是一般套管剛性的1.52.5倍，所以應(yīng)嚴(yán)格控制井眼狗腿度，以防卡鉆和方便下套管。厚壁套管重量大，可能超過目前使用鉆機的提升能力，給設(shè)計和施工帶來困難。另外，厚壁套管給射孔和側(cè)鉆也帶來困難。高抗擠強度套管：套管的抗擠強度與所用鋼材的最小屈服強度成

10、正比。一般用韌性高、強度大的鋼材制造高抗擠強度套管?？捎糜诰?000m以深的高壓深井。套管對點載荷的承受能力與鋼的抗拉強度成正比。但承受沖擊載荷和耐腐能力差，在現(xiàn)場焊接、維修和側(cè)鉆較困難。多層套管：其內(nèi)層套管通過固結(jié)的水泥給外層套管一個附加支撐力。其抗擠強度比前兩種套管都高（理論上是兩層套管各自抗擠強度之和，實際上提高60%以上）。多層套管能有效抵抗深部鹽膏層非均勻載荷（其損壞是由內(nèi)層損壞決定的）。同理，在部分套管擠毀的井中，再下一個同心套管（形成雙層套管）以增加套管強度，也能達(dá)到修復(fù)的目的。雖然采用多層套管不改變井眼和套管環(huán)隙尺寸，不過，注水泥作業(yè)程序變了。使用多層套管時，外層宜用厚壁套管

11、，即使局部擠毀，也可通過補注水泥方法提高抗擠強度。但是，這種套管使側(cè)鉆、測井和射孔困難，而且費用增高。綜上所述，三種套管各有所長。如在均質(zhì)載荷作用下，其抗擠強度都超過689MPa，其中厚壁管抗擠能力最大，多層管次之，高抗擠強度管再次之。如在中等程度的非均質(zhì)載荷作用下，多層套管抗擠能力最大，其次是厚壁套管。在多層套管柱中，內(nèi)部套管受到點載荷最小的主要原因是層間注入優(yōu)質(zhì)水泥和鉆出規(guī)則井眼。另外，如果在點載荷嚴(yán)重的井眼中，可使用高抗擠強度或厚壁套管作為多層套管柱的內(nèi)外層形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，從而大大提高套管柱抗擠強度，但要權(quán)衡成本及修井問題。深井尾管柱設(shè)計有四個要點：原則上不考慮抗內(nèi)壓和抗拉；最大臨界外擠載

12、荷按井段的上覆巖層壓力計算；因井身結(jié)構(gòu)的限制，選用無箍套管，以保證套管固井時其與井眼之間環(huán)隙足夠；選用無箍高抗擠強度套管。鉆井液設(shè)計特點鹽膏層鉆井液設(shè)計主要解決兩類問題：一是選擇合理的體系抑制巖鹽等的溶解、過飽和重結(jié)晶，使井眼規(guī)則和作業(yè)順利；二是選擇合理的密度，延緩巖鹽蠕變，保證鉆井安全，防止套管損壞。針對目前開發(fā)與試用的數(shù)類鹽膏層鉆井液體系，可以提出如下選擇原則：從功能考慮，油基鉆井液雖然成本高，但它鉆遇碳酸鹽鉀礦層、水敏性泥頁巖層、含H2S氣層都不會發(fā)生問題，它還適用于鉆高溫深井，能保持性能穩(wěn)定；從綜合成本考慮，飽和鹽水鉆井液是最佳選擇；從性能價格比看，飽和鹽水乳化鉆井液和聚合物飽和鹽水鉆

13、井液應(yīng)用最多。但是，在某些情況（如地區(qū)差異）下，欠飽和鹽水體系（鄉(xiāng)1井）和膨潤土飽和鹽水體系（文13-54井）也有成功應(yīng)用，其性能價格比與最佳體系相當(dāng)。其他鉆井液體系雖有應(yīng)用，但不甚理想。這說明鹽膏層鉆井液體系的適用性與不適性研究有待深入（關(guān)鍵問題是選擇和研制性能好、成本低的系列鉆井液添加劑和多功能鉆井液體系）。國內(nèi)鹽膏層使用的幾類鉆井液基本配方如下：混油加重飽和鹽水體系（新疆沙24井）：12%原油+3%磺化褐煤+0.3%SMP-II+0.2%0.5%CMC+l%PAC143+重晶石粉（至體系密度1.7kg/l）+凹凸棒石粉+0.1%TorqTrim-II+NaCl至體系飽和。油包水乳化體系（

14、新疆）：3%有機土+2%環(huán)烷酸鈣+7%烷基苯磺酸鈣+2%SP80+1%石灰+0#柴油（油水比90:10,水相中C1-含量2.1x105）。欠飽和鹽水體系（中原）：3%5%磺化褐煤+3%5%SMP11+1%3%SAS+NaCl及KCl適量。膨潤土飽和鹽水體系（江漢）：抗鹽膨潤土漿+2%3%CMC+0.5%SP80+0.25%AS+NaCl至體系飽和（中原油田文13-54井配方見后文）。聚合物鉀鹽飽和體系（勝利）：0.20.5PHP+3%8%（NH4）2SO4+5%6%KC1+NaCl至體系飽和。MMH聚合物飽和鹽水體系（勝利）：0.25%MMH+0.4%NPAN+3%SMP-II+3%RTOOL

15、+0.3%XY27+NaCl至體系飽和。陽離子聚合物鹽水體系（中原）：4%膨潤土漿+3%80A51+1%HPAN+2%SAS-1+0.5%SP80+1%CP（陽離子）+2%KCl（較3%KCl+7%NaCl效果更好）。鹽膏層鉆井液性能應(yīng)滿足下列六點要求：具有合適的密度。這是鹽膏層鉆進的關(guān)鍵。若用低密度鉆井液（密度1.0781.314kg/l），應(yīng)該是含鹽量低（1.5x1042.0 x104）的水基鉆井液；若用中等密度鉆井液（密度1.4372.036kg/l）應(yīng)該是水相飽和的油基鉆井液和含鹽量高（2.0 x1052.5x105）的水基鉆井液；若用高密度鉆井液（密度2.0362.276kg/l），

16、應(yīng)該是水相飽和的油基或水基鉆井液，并用鹽抑制劑來達(dá)到鹽的飽和狀態(tài)。抑制無機離子的污染。鉆鹽膏層時，涌入鉆井液中造成污染最嚴(yán)重的是Ca2+，可加入Na2CO3和NaHCO3除去Ca2+。抑制活性粘土礦物。鉆井液中必須保持一定的KCl含量。海水鉆井液中KCl用量一般是淡水鉆井液中KCl用量的2.5倍，而飽和鹽水鉆井液中KCl用量是淡水鉆井液中KCl用量的3.5倍。鹽膏層鉆井液要具有適當(dāng)?shù)牧髯冃院蜐櫥?。鹽膏層鉆井液要具有合理的濾失造壁性。鹽膏層鉆井液腐蝕性盡可能低且能抗高溫?，F(xiàn)場使用油基鉆井液鉆鹽膏層，在國外多見，在我國主要是混油（油包水），有以下維護要點：固相控制：配備高頻振動篩，篩目達(dá)到801

17、00目；配備除砂器、除泥器，以清除油基鉆井液的晶體鹽粒和其它固相，從而提高機械鉆速，減少循環(huán)系統(tǒng)的磨損。水濕控制：在鉆進中遇到含Na+、Ca2+、Mg2+、K+等鹽類，它們都有水濕特性，水濕固體易沉淀，易粘附于鉆柱內(nèi)，嚴(yán)重時可堵塞鉆柱，使鉆井液流變性、熱穩(wěn)定性、濾失性改變。為此，在油基鉆井液中要加入一定量潤滑劑來解決水濕問題，推薦作法：水濕前，加入油潤劑AglaberDV-33量2.8314.15kg/m3；水濕后沉淀前，加量14.1523.30kg/m3；水濕沉淀后，除加油潤劑外，還須加膠凝劑，以增加切力，將水濕固體攜帶出井予以清除。飽和鹽水鉆井液體系是在上段所用鉆井液體系基礎(chǔ)之上，通過稀釋

18、調(diào)整再加鹽至飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)化而成的。新疆塔北地區(qū)鹽膏層鉆井液維護要點可概括為七點：用預(yù)水化膨潤土或抗鹽土調(diào)整體系穩(wěn)定性；用XCD聚合物作降粘劑，PAC-R和FRS作降濾失劑；使用除氧劑和殺菌劑提高XCD、FRS的抗溫性和抗降解能力，減少鉆具及設(shè)備腐蝕；保持鉆井液中高鈣含量，可減輕對石膏地層的溶蝕；高氯離子和高鈣離子組合，可較好地抑制鹽膏層及水敏性泥頁巖層水化膨脹；低濾失性可減小滲透性地層的泥餅厚度，保證起下鉆的暢通；使用100120目振動篩和200250目清潔器維護鉆井液體系的清潔和密度的穩(wěn)定性。根據(jù)江蘇和江漢地區(qū)鉆鹽膏層的經(jīng)驗，飽和鹽水鉆井液維護要點歸結(jié)為十點：首先盡量搞清地層情況，鹽膏層化學(xué)組

19、成，并確定鹽膏層類型；加強對鉆井液的濾液分析，保證含鹽量到位；將淡水鉆井液轉(zhuǎn)換為飽和鹽水體系時，應(yīng)徹底清除有害固相，盡量降低膨潤土含量，用抗鹽土或改性石棉提高動塑比，以保持適當(dāng)?shù)那辛?；加入足夠的護膠劑，如CMC、CMS、磺化褐煤、磺化酚醛樹脂、聚丙烯酸鹽等；加入鹽抑制劑抑制鹽的溶解，如氯化鎘、鐵氰化鈉、次氯三乙酸酰銨等；加強對加重飽和鹽水鉆井液粘滯系數(shù)的測定，選擇合適的潤滑劑降摩阻；用SP80、烷基苯磺酸鈉、重鉻酸鈉等，提高體系的高溫?zé)岱€(wěn)定性；鉆進復(fù)合鹽膏層時，選用具有抑制泥頁巖水化膨脹及封堵裂縫、孔隙的添加劑?！叭}一飽和”（指NaCl、KC1、Na2SO4鹽和Cl-含量飽和）是對付復(fù)合鹽膏

20、層的有效辦法，既經(jīng)濟又可靠；嚴(yán)格控制高溫高壓濾失量、改善泥餅質(zhì)量，添加相應(yīng)的化學(xué)助劑；對入井處理劑嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，按規(guī)定檢測。勝利油田鉆探郝科1井鹽膏層時，總結(jié)出鉆井液維護要點為七點：采用正電膠聚合物飽和鹽水鉆井液體系，抑制鹽膏層吸水縮徑和控制巖鹽的溶解；鹽膏層以上井段體系密度達(dá)到1.401.45kg/l即可平衡地層壓力，但進入鹽膏層前密度必須提高到1.901.95kg/l，否則繼續(xù)鉆進就復(fù)雜化；必須用高密度鉆井液控制純巖鹽及紫紅色軟泥巖在高溫高壓下的蠕動壓力，同時控制鉆速，隨著時間推延和劃眼次數(shù)增多，蠕動速率將減小，但鉆井液密度仍不能降低；鉆過鹽膏層并用技術(shù)套管封固后，過多降低鉆井液密度將影響套

21、管抗擠強度，可將體系從飽和鹽水狀態(tài)轉(zhuǎn)為欠飽和狀態(tài)，以減緩對鉆具及設(shè)備的腐蝕，降低鉆井液成本；鉆進鹽膏層的飽和鹽水體系是通過加鹽轉(zhuǎn)化和維護的，要求Cl-含量達(dá)到1.8x105以上，在井底溫度150C、井底壓力70MPa下鉆井液即達(dá)鹽飽和，而體系中SO42-含量達(dá)到1.0 x104以上，盡可能降低Ca2+含量；使用高頻振動篩（篩目120目）和清潔器（除泥器），充分凈化鉆井液有害固相，使含砂量1%以上；在井底溫度120C以內(nèi)可用偏磷酸鹽緩蝕劑，更高井溫時改用DF-II緩蝕劑（緩蝕率93.3%）。還有人根據(jù)華北油田新家4井，新疆庫喀1井，中原油田新湖4井、文92井、文204井等鉆鹽膏層井眼，總結(jié)出油包

22、水乳化鉆井液的維護要點為兩條（4點）：強調(diào)控制潤濕固相問題和水相不必飽和觀點。最后，對比分析一下飽和鹽水鉆井液體系和油基鉆井液體系的優(yōu)缺點：國外通過鉆井模擬器實驗發(fā)現(xiàn)，油基鉆井液可提高鉆速，降低成本，綜合效益好。主要優(yōu)點是熱穩(wěn)定性好、流變性好、對鉆具少腐蝕、井徑規(guī)則、擴徑率小。主要缺點是配制成本高、體系密度低、維護費用大、起下鉆時易井涌井噴、不利于油氣層錄井。而飽和鹽水體系相對油基體系來說，配制成本低、體系密度高、不存在水濕封堵問題，有利于油氣層錄井。主要缺點是高溫?zé)岱€(wěn)定性差、對鉆具的腐蝕性大、鹽抑制及高密度問題突出。固井設(shè)計與施工特點鹽膏層安全下套管作業(yè)，除了嚴(yán)格執(zhí)行通常的安全操作規(guī)程外，很

23、重要的一點就是根據(jù)地層蠕變速度來決定套管入井時間，一般有兩種判斷方法。實測法：鉆完規(guī)定進尺后，起鉆至套管鞋內(nèi)約35h后，再下鉆觀察是否遇阻，以保證下套管的順利進行。計算法：由測井資料計算蠕變速度E。套管進入鹽膏層井段的時間與開始起鉆的時間間隔為T,起鉆時鹽膏層井徑為D,則鹽膏層蠕動后實際井眼尺寸為D3：D3=D-ExT如果D3三套管直徑，則要起出套管，重新下鉆擴眼后再下入套管。沙42井申215.9mm鉆頭鉆至井深4960m,相隔48h測井徑，實際E幾乎為0。鹽膏層固井水泥漿性能及工藝特點：高濃度鹽水水泥漿。優(yōu)點是地層中鹽不再溶解進入水泥漿，使水泥漿與地層膠結(jié)較好。缺點是難以控制稠化時間，很難與

24、鄰近非鹽性地層相容；難以控制流變性和失水，鹽飽和度受井溫影響較大，在長封固段很難做到上下水泥漿均達(dá)鹽飽和；另外，凝固后鹽重晶時水泥基體形成微裂隙，也影響水泥石強度。欠飽和鹽水水泥漿。鹽溶和沖蝕使水泥漿中侵入一些額外的鹽，但影響不大，而水泥膠結(jié)甚好，并可與鎂鹽相容。其稠化時間符合泵送或井眼本身產(chǎn)生的應(yīng)力要求，能及時產(chǎn)生壓縮強度。其滲透性小，抗硫酸鹽類的腐蝕能力是一般水泥漿的兩倍。淡水水泥漿。能避免鹽水水泥漿的不足。使用條件是嚴(yán)格控制失水，一般要求接近零失水，防止在鹽膏層段形成水泥環(huán)微裂隙，從而保證膠結(jié)質(zhì)量。不受鎂鹽影響的水泥漿。不管是否混入大量鎂鹽，都具有可泵性，稠化時間和水泥石的性能不會嚴(yán)重下

25、降?？果}高密度早凝水泥漿。采用加硅粉的G級水泥漿（密度1.88kg/l以上），可提高深井尾管固井水泥環(huán)強度。國內(nèi)外大量實驗數(shù)據(jù)表明，巖鹽層與水泥環(huán)的膠結(jié)強度和水泥漿中摻鹽量成正比。水泥漿中摻鹽量大于水泥質(zhì)量的12.5%（或水含量的28.4%）時，水泥石還有明顯的微膨脹，可有效防止地下油、氣、水層互竄。飽和鹽水水泥漿形成的水泥石還具有較低的滲透率，可降低地層礦化水對套管的化學(xué)腐蝕程度。飽和鹽水水泥漿中的鹽引起水泥石膨脹的機理十分復(fù)雜。一般認(rèn)為，鹽引起水泥石膨脹的原因主要有兩方面：水泥石中C3A和C4AF的礦物成分與NaCl反應(yīng)，生成氯鋁酸鈣和氯鐵酸鈣，存在于水泥石的最新結(jié)構(gòu)中而引起膨脹；水泥全部

26、水化所需水量一般為水灰比的12.5%15.0%，從而使飽和鹽水水泥漿的鹽水濃縮到過飽和狀態(tài)而結(jié)晶，但鹽在溶液中體積小于鹽結(jié)晶時的體積，因而使飽和鹽水水泥石呈微膨脹。目前使用的主要水泥外加劑：SS-01抗鹽分散緩凝劑；SS51消泡劑；R90抗鹽系列外加劑。石油鉆井研究所最新開發(fā)了外加劑有：DKJ抗鹽降失水劑、DZS分散劑、DZH緩凝劑。為提高鹽膏層封固質(zhì)量，注水泥作業(yè)應(yīng)采取紊流頂替辦法和高性能低污染隔離液（密度介于泥漿和水泥漿之間），紊流接觸時間不應(yīng)少于4min,實際接觸時間均在10min以上（效量更佳）。鹽膏層段套管加彈簧扶正器，使套管居中度控制在合理范圍內(nèi)。水泥漿密度控制辦法（分三段或兩段制

27、）：分三段時用3種密度封固不同壓力層位，低密度水泥漿為先導(dǎo)水泥漿，起到?jīng)_刷、刮削的作用；中密度水泥漿作為中間水泥漿，彌補下部水泥漿凝固后的壓力損失；高密度水泥漿是速凝的，用于鹽膏層段和水泥塞部位，其抗壓強度高，有利于提高封固質(zhì)量。加重水泥漿在保持必要流動性的前提下，不允許出現(xiàn)沉降分層現(xiàn)象，負(fù)密度差0.10kg/l內(nèi)的穩(wěn)定性允差0.06kg/l。鹽膏層雙層套管固井工藝特點：雙層組合套管固井環(huán)空間隙小，其固井質(zhì)量要求：超過油氣層頂界最低10m膠結(jié)良好，或20m膠結(jié)中等，或100m內(nèi)良好和中等膠結(jié)疊加30m。目的層段綜合解釋完全膠結(jié)或膠結(jié)良好井段達(dá)70%以上。射孔段之間、射孔段與套漏穿孔段之間彼此封

28、隔。人工井底距油氣層底界不少于15m。如果第一界面膠結(jié)良好，參照第二界面膠結(jié)質(zhì)量定級。如果第一界面膠結(jié)差，以第一界面膠結(jié)質(zhì)量定級。局部雙層套管由注水泥上閥、剛性扶正器、注水泥下閥、內(nèi)層套管與外層套管構(gòu)成。為保證入井順利和封固質(zhì)量，設(shè)計和施工中應(yīng)考慮環(huán)空留有足夠間隙。內(nèi)外層套管之間用高強度水泥充填，可提高結(jié)構(gòu)強度和剛度。第一層套管固井采用彈性水泥。鹽膏層尾管固井工藝特點：選用無接箍高抗擠強度套管，以保證下部井眼與之有足夠的環(huán)空間隙。選用液壓機械雙作用尾管懸掛器（卡瓦內(nèi)鑲式）。按照前述安全下套管辦法，判斷或測算鹽膏地層蠕變速度。根據(jù)深井鹽膏層井底溫度和壓力條件下實驗結(jié)果，調(diào)整抗鹽高密度早強早凝水泥

29、漿密度和性能。據(jù)獅29井計算，在27504076m段尾管固井后環(huán)空加壓至少9.65MPa，才能避免氣侵。鹽膏層綜合固井工藝特點：為提高鹽膏層固井質(zhì)量，首先要提高井眼質(zhì)量，降低井徑擴大率。鹽膏層塑性流動常給下套管作業(yè)造成困難，因此下套管前應(yīng)大排量循環(huán)泥漿，清潔井眼的同時反復(fù)通井或?qū)s徑段不斷劃眼。下套管過程中控制下放速度，同時保證套管居中和防止套管粘卡。下部十根套管絲扣處加密封膠（最好用鉚釘鉚），以防掃水泥塞時套管松扣。套管入井后，徹底處理井內(nèi)泥漿，降低泥漿粘切，并測量不同循環(huán)排量下的泵壓，以確定頂替排量，確保不壓漏地層。注水泥過程中保持泵注連續(xù)性，避免停泵事故發(fā)生，若條件允許，可活動套管，同時

30、采用計算機動態(tài)模擬井況，克服因密度差引起U形管效應(yīng)。調(diào)節(jié)排量，使環(huán)空返速大于臨界返速，使環(huán)空水泥漿呈紊流狀態(tài)。為提高套管與水泥的粘結(jié)強度，可用套管粘砂工藝。對高壓井，為防止水泥漿候凝期間失重造成油氣外侵，可將環(huán)空關(guān)閉加壓（一般加壓1.53.0MPa）。在套管下部結(jié)構(gòu)上，采用自鎖式膠塞加回壓凡爾的雙保險裝置，防止固井后水泥漿回流，實現(xiàn)開井候凝。一般要求，在鹽膏層部位的高強度套管設(shè)計長度，必須超過鹽膏層井段上下50m或100m。而下技術(shù)套管和油層套管后，必須用水泥封過鹽膏層頂界200m，以形成完整的單（雙）水泥環(huán)，以避免鹽膏層的裸露和塑性流動。其它鉆井完井特點鹽膏層一般選用下列四種鉆具組合：光鉆鋌

31、鉆具組合。主要目的是增加鉆鋌與井壁間隙，防止或易于處理卡鉆。另外這種鉆具組合結(jié)構(gòu)簡單。二開用申311mm鉆頭+申229mm鉆鋌1根+申203mm鉆鋌1根+申178mm鉆鋌8根+申127mm鉆桿。三開用申216mm鉆頭+申159mm鉆鋌21根+申127mm鉆桿最常用。具有側(cè)向切削和倒劃眼功能的鉆具結(jié)構(gòu)。它與滿眼鉆具組合的主要區(qū)別在于其穩(wěn)定器是西瓜碾磨式的，有側(cè)向切削結(jié)構(gòu)，螺旋切削片的上部是反向的，有利于倒劃眼。其剛度大，穩(wěn)定性好，防斜效果優(yōu)，還可防止或減少鹽膏層卡鉆。由雙心擴眼鉆頭組成的鉆具組合。鉆頭在旋轉(zhuǎn)時雙軸心作用能鉆出比其通徑大的井眼，從而減少卡鉆幾率。采用0216mm雙心鉆頭，井徑可以擴

32、大25.450.8mm。不需要頻繁劃眼，但帶擴眼器只能安裝上擊器。用水力擴張式擴眼鉆頭組成的鉆具組合。水力擴張式擴眼器下至預(yù)定井深時，先用低轉(zhuǎn)速（2040r/min）緩慢開泵，剎住剎把造臺肩然后逐漸加大泵量，泵壓升速為lMPa/5min,鉆壓增速為5kN/20min,最大鉆壓不得超過規(guī)定值，排量2023L/s,轉(zhuǎn)速不宜過高，每擴完一單根劃眼時排量保持不變。注意扭矩變化，發(fā)現(xiàn)憋車現(xiàn)象即沖眼（合適轉(zhuǎn)速）起鉆檢查，起鉆時避免用轉(zhuǎn)盤卸扣。雙心鉆頭一次性鉆完鹽膏層，不停不等，但要短程起下鉆，以檢查縮徑情況，保證井眼暢通。鉆lm劃3次或鉆3m劃1次，要據(jù)具體分析而定。鹽膏層取心鉆井設(shè)計及施工特點：鹽膏層取

33、心鉆井的關(guān)鍵是防止巖鹽溶解，保證取心收獲率。在保證井下安全和降低取心成本的前提下，可選擇飽和鹽水鉆井液體系，能滿足取心要求。取心方式分為長筒密閉取心和加壓密閉取心兩種。密閉液粘度稍高，以利于在巖心表面形成保護膜和提高巖心收獲率。密閉液還應(yīng)具有低滲入和濾失特性，對鹽膏層呈惰性，熱穩(wěn)定性良好。密閉液配方要求：抗鹽膨潤土加量15%左右，大分子聚合物用SL-2，中小分子聚合物用SMP、HV-CMC、LV-CMC用適量NaOH調(diào)pH值，用NaCl調(diào)C1-。鹽膏層取心過程中，取心工具長時間連續(xù)在井底工作，不能進行劃眼作業(yè)，極易卡鉆。為了在鹽膏層明顯蠕動導(dǎo)致卡鉆前割心起鉆，可通過簡單鉆進作業(yè)來判斷地層蠕動速

34、度。具體方法：牙輪鉆頭鉆至鹽膏層頂部0.5m,上提至少1m劃眼到底，再鉆0.5m后再劃眼，觀察劃眼情況，如無明顯阻卡，則沖眼一周，短程起鉆至套管內(nèi)，待4h左右下鉆至鹽膏層慢慢下探，如無明顯遇阻則在4h內(nèi)連續(xù)取心就比較安全。鹽膏層之下油氣層（主要是氣層）完井有裸眼方式（一般用于預(yù)探井）和射孔方式（用于開發(fā)井、詳探井）可供選擇（一般都不用篩管完井）。射孔完井所遇問題是，厚壁套管和多層套（尾）管增加了射孔難度，給后續(xù)酸化壓裂等作業(yè)也帶來不便。按4000m井深計算，利用國產(chǎn)射孔彈實現(xiàn)油井產(chǎn)率比0.5的參數(shù)優(yōu)選結(jié)果是：彈孔深為225mm,孔密為12孔/m,孔徑為申12mm,孔眼相位角為90，布孔格式為螺

35、旋式。而美國專家認(rèn)為，1326孔/m才是以最低成本獲得最大油井產(chǎn)率比的射孔密度。另外，國產(chǎn)射孔彈有時達(dá)不到孔深225mm的要求或質(zhì)量欠佳，施工中應(yīng)做相應(yīng)調(diào)整，還可用目前1M深孔彈射孔。鹽膏層鉆井井下復(fù)雜情況及事故處理的目的及依據(jù)各異，其工藝技術(shù)特點變化大。僅就要不要側(cè)鉆而言，素質(zhì)水平差和裝備水平低的井隊屢側(cè)鉆屢失敗，但最終還是要完井“交差”，成本和周期大增，勞動強度加大，這就沒有原始成本和風(fēng)險投資的概念了；而素質(zhì)水平高和裝備精良的井隊，盡量避免側(cè)鉆，即使側(cè)鉆也要一次成功。實際上，鹽膏層側(cè)鉆要磨穿厚壁套管或多層套（尾）管并不容易，而在陡斜構(gòu)造上鉆井也難免不出新井眼。對付井漏、井噴（涌）和垮塌，主

36、要還是調(diào)整鉆井液密度和性能，同時加強施工操作和現(xiàn)場管理，防止復(fù)雜化。討論最多的還是鹽膏層鉆井防卡問題，這是鹽膏層鉆井成功的一個關(guān)鍵。根據(jù)地層蠕動速度不同，卡鉆有可能發(fā)生在鉆進及取心中，也有可能發(fā)生在測井及下套固井中。鉆進中防卡要點：密切注意快鉆時的變化，純巖鹽層中，堅持鉆進0.5m左右上提1m重復(fù)劃眼，井下正常時再接單根；注意鉆速變化，若機械鉆速降低，立即上提劃眼到底；密切監(jiān)視扭矩變化情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即上提劃眼；鹽膏層及上下段要保持鉆具處于活動狀態(tài)，防止鉆具靜止；盡可能延長開泵時間，接單根時，開泵上提方鉆桿，鉆具座于轉(zhuǎn)盤后方停泵；限定鹽膏層段起下鉆作業(yè)時間不超過15h，短程起下鉆必須起出鹽膏層；加強管理和安全意識，保證施工順利。關(guān)鍵是確定臨界最小泥漿密度，一