川渝地区雷口坡、嘉陵江组等海相地层普遍发育有大段盐膏层，海相地层中厚大的盐膏层是极好的盖层，对油气储集非常有利，但盐膏层钻进过程中经常会出现缩径卡钻和井壁垮塌等井下复杂情况，大大增加了钻井工程施工的难度^[1,2]。因此，针对川渝地区盐膏层的特点形成一套专门的钻井液技术对策对于实现该地区优快钻井具有重要意义。

1  钻井液技术难点

（1）盐膏层易引起井下复杂情况

川渝地区的大段盐膏层属于海相地层，欠压实，强度低，可钻性好。钻开盐膏层后，会失去原有的地层压力平衡，易引起缩径卡钻和井壁垮塌等井下复杂情况。

（2）盐膏层与易漏失地层共存

川渝地区的盐膏层与易漏失地层共存，若钻井液密度不能平衡盐膏层地层压力，就会引起盐膏岩的塑性变形，造成卡钻等井下故障。相反，若钻井液密度过高，又会压漏压力系数低的地层从而引起更加复杂的井下状况。

（3）盐膏层对钻井液性能污染严重

膏岩地层通常含有NaCL、KCL、CaCL₂、CaSO₄等可溶性盐，这些盐溶于钻井液中电离出的高质量浓度阳离子会压缩胶体颗粒的双电层，使水化膜变薄，致使胶体颗粒趋于聚结，破坏钻井液的稳定性，出现滤失猛增，泥饼变厚发虚，容易导致复杂情况的发生。

2  钻井液技术对策

（1）确定适宜的钻井液密度

在钻进盐膏层前应参考邻井资料和钻井工程设计及实钻情况，确定适宜的钻井液密度，同时，还应在进入盐膏层之前补充适量的随钻堵漏材料，提高井壁的承压能力。这样既可以提高液柱压力防止盐膏层发生塑性蠕变，又不会因提高钻井液密度而把上部压力系数低的地层压漏。

（2）保持体系中合理的膨润土含量，严格控制体系中劣质固相含量。

钻井液中的膨润土对盐膏侵十分敏感。不同的膨润土含量，盐膏侵后性能变化不同。由于川渝地区盐膏层埋藏深，层段长，压力系数高，因此应将体系中的膨润土含量保持在较低的水平（20%~30%），并提高四级固控设备利用效率，尽可能地清除劣质固相。

（3）保证体系中聚合物含量，选用抗盐、抗钙、抗温能力强的处理剂，维护钻井液体系的稳定，提高体系的抑制性和抗盐膏侵的能力。

（4）进入含盐膏地层后维护体系合理的pH值，保持适当的钙离子浓度。

钙离子浓度的大小对钻井液性能的影响很大，通过加入烧碱调节钻井液体系的pH值，可以将钙离子浓度控制在一个适当的范围之内，从而有利于保持钻井液性能的稳定。

3  钙离子浓度对钻井液性能影响规律研究

钻井液中的膨润土含量是影响盐膏侵后性能变化的一个重要参数。实验发现，不同膨润土含量下钙离子浓度不同时对钻井液性能的影响不同。膨润土含量越高，影响性能变化所需的钙离子浓度越大，而且反过来对钻井液流变性能的影响也越大。现场钻井液处理过程中，应先测定钻井液中有效坂土的含量，并确定该坂土含量下维持钻井液性能稳定的合理的钙离子浓度范围，从而通过加入烧碱调节钙离子至合理浓度范围。

4  现场应用

泰来201井是勘探南方分公司部署在四川盆地拔山寺向斜构造上的1口评价井，主要目的层为长兴组台内浅滩，设计井深5000 m，实际完钻井深4950 m，钻达层位吴家坪组。该井三开使用Ф241.3 mm钻头，采用聚磺防塌钻井液体系施工，钻进至井深4642 m完钻，全长2216 m。三开井段钻遇地层为自流井组珍珠冲段中下部、须家河组、雷口坡组、嘉陵江组和飞仙关组。

4.1钻井液配方

在二开金属离子聚合物钻井液基础上转换为聚磺防塌钻井液体系。根据三开施工地层对钻井液的要求，经室内实验调整了二开井浆300 m³，重点是强化钻井液抗膏盐、抗温和润滑防卡能力。配方：二开井浆+0.5%NaOH+0.2%KPAM+0.25%LV-CMC+1.5%改性铵盐FH-J24+1.5%SMP-2+1.0%SMC+ 1.0% ZX-8+0.5%聚合醇。

4.2维护处理措施

（1）开钻前储备足油层保护材料和加重材料，将钻井液转化为聚磺非渗透钻井液。先将膨润土含量降至30～37 g/L，密度降为1.33～1.37 g/cm³，然后加入SMP-2，SMC，DSP-2等，增强体系抗污染、抗温能力与形成优质泥饼的能力，必要时降黏剂可用SMT；将pH值调至9，并随钻进不断补充NaOH加量；加入聚合醇和封堵防塌剂，有助于保护井壁和防塌。

（2）钻井液维护按三开配方等比例浓度维护，确保各种处理剂在钻井液中的有效含量。定期补充各种处理剂，保持其有效含量。

（3）保持烧碱用量，调节pH值在9～11范围内，pH值是影响聚磺防塌钻井液体系稳定性的主要因素。尤其是钻进至嘉陵江井段3300 m后开始钻遇大段石膏地层，钙离子含量在980～1200 mg/L，之后一直补充烧碱，保持体系pH在9.5～10，发现pH降低，则立即补充，每日烧碱补充量约在0.1%～0.5%。

（4）进入三开井段后，根据后效情况调整钻井液密度，保持对地层具有适当的正压差，防止井壁坍塌掉块；密度也不能太大，以防止粘附卡钻和压漏地层。该井段一般维持在1.33～1.84 g/cm³，实现了近平衡压力钻进。

（5）及时补充质量浓度为0.2%～0.5%KPAM胶液，勤处理、勤维护，保证其在钻井液中的含量充足，抑制泥页岩水化膨胀，减缓滤液侵入井壁的速度和深度，提高了钻井液的抑制性。

（6）及时补充聚合醇防塌剂、抗温抗盐降滤失剂等。

（7）强化化学封堵，主要通过加入多软化点封堵防塌剂（如2%～3%ZX-8等），增强体系封堵能力；钻遇不稳定地层时，观察井口返浆情况及振动筛上的岩屑返出量、形状变化，及时补充2%～3%聚合醇、1%～3%超细碳酸钙和1%～3%KKFT-2等以保证钻井液的防塌能力；配合树脂等改善泥饼质量，形成化学固壁作用，防止泥岩井段井塌。

4.3现场施工效果

钻进过程中漏斗黏度、塑性黏度及动切力随井深的增加均略有增大，但基本保持稳定。应用井段钻井液各项性能参数：密度：1.33～1.84 g/cm³，FV：42～80 s，FL _API：3.2～4.4 mL，K：0.5 mm，G(初/终切)：2.5～5/6～13 Pa，pH：9～11，Kf：0.06～0.16，YP：6～14 Pa，PV：16～35 mPa.s，HTHP FL：11～20 mL。试验井整个施工过程中钻井液各项性能稳定，流变性好，携岩性能优良，有效保障了井组的安全高效勘探。应用井段井径扩大率为5.43%

五、结论与认识

（1）保持和控制钻井液中合适的膨润土含量和钙离子含量可以有效维护钻井液性能的稳定。钻进过程中通过调节pH值可以将钙离子含量保持在合理的水平。

（2）通过加入足量聚合物和抗盐防塌降黏降滤失剂，使得聚磺防塌钻井液体系适合川渝地区大段盐膏层的钻井。

（3）在大段石膏层钻进过程中，要勤测钻井液性能，分析钻井液性能的变化原因，及时采取适当的处理措施，同时还应结合工程技术措施，勤搞短起下，可有效减少或避免井下复杂情况。

参考文献：

[1]吉永忠，伍贤柱，邓仕奎，等.土库曼斯坦阿姆河右岸巨厚盐膏层钻井液技术研究与应用[J].钻采工艺，2013，36（2）:6-8.

[2]杨莉，姚建华，罗平亚.钻井液常见污染问题及处理方法探讨[J].钻井液与完井液，2012，29（2）：47-50.

作者简介：王春辉，男，工程师，2009年毕业于东北石油大学化学化工学院应用化学专业，长期从事钻井现场技术及管理工作。