1、1国内外盐膏层钻井完井技术进展及工艺特点1、技术进展近 50 年来，国外为征服盐膏层钻探复杂问题，进行了广泛深入的研究。国内近 30 年来通过攻关研究也取得很大成绩。按年代划分，防止盐膏层套管损坏的研究取得如下进展：30 年代，对盐膏层和非盐膏层井眼一律采用淡水水泥浆固井，盐膏层套管损坏严重。40 年代末，首先在墨西哥湾地区，开始使用盐水水泥浆固井，但并不普遍。50 年代，越来越多的国家采用盐水水泥浆固井，并下高强度套管。60 年代，苏联和美国对盐膏层固井的有关理论和技术，以及套管挤毁理论和防挤方法进行了大量的室内试验研究。七八十年代，世界上许多国家，特别是美国对岩盐层塑性流动机理及套管挤毁过
2、程，进行了大量地面模拟试验和套损数据统计分析研究，总结出一套比较完善的盐膏层套管柱设计（三轴法）和固井新方法，较好地解决了中深井套损问题。我国适时引进了相关先进技术及设备，在一定程度上解决了套损问题。90 年代，随着科学技术的全面进步和制造能力的迅速提高，开始采用系统工程和全面质量管理方法分析套损问题和设计安全作业程序。由于钻头及套管等工具可选择的余地大了，钻井液水泥浆添加剂等材料多了，因而处理复杂情况及井下事故的成功率高了，井眼寿命延长了。加上价值工程方法的运用，钻井液性能价格比有所上升。但是，深井作业程序没有从根本上减少，劳动强度偏大，成本仍然较高，套损不断发生。我国盐膏层钻探技术设计水平
3、与国外先进国家基本同步，只不过“选择余地小，准备材料少” ，加上管理水平低，往往达不到预期效果，实际水平与国外平均先进水平相差510 年。2按照研究领域划分，可将主要技术进展归结到六个方面：岩盐的流变特征和流变模式研究。国外经过大量试验研究，提出了岩盐层的蠕变模式，并用三种方法测量或计算出岩盐层的蠕变速率（一般认为低于 0.108mm/h 较安全） 。我国 90 年代在塔里木盆地深井盐膏层钻探中也开展了同样的试验研究（沙 42 实测值为2.117mm/h 属不安全） ，并按 Heard 模式计算岩盐层稳态蠕变速率为：E42.03exp-20.0110 3/（1.98/T）sin h（6.1）式
4、中，E、T、h、 分别为蠕变速率、温度、井深、压差。井眼的扩缩问题及解决办法研究。对井眼冲蚀，国外提出用物理方法而不是化学方法解决，并进行了井下试验和预测研究；对付缩径主要有两条经验，一是适当提高泥浆密度（塔指根据英 8 井岩盐层 HTHP 三轴蠕变试验结果绘制出岩盐层钻井液密度图版指导现场施工） ，二是加强划眼和扩眼。井径收缩率与井眼截面收缩率关系式（略） 。钻井液体系选择和性能控制研究。目前主要研究和试验了七八类盐膏层钻井液体系，包括：油基体系、油包水乳化体系、欠饱和盐水体系、膨润土饱和盐水体系、聚合物钾盐饱和盐水体系、MMH聚合物饱和盐水体系、阳离子聚合物盐水体系。应用最广泛的还是饱和盐
5、水体系（结合使用盐重结晶抑制剂和耐高温的钻具缓蚀剂） 。钻进工具的改进及优选研究。包括：随钻扩眼工具（如双心PDC 钻头） ；盐层防卡工具（如倒划眼器，液力变径牙轮钻头，钻头体带切削刃的防卡钻头，随钻安全接头） ；高性能钻头（如金属/金属密封轴承牙轮钻头） ；光钻铤；大尺寸钻杆（中上部井段用）和斜台肩钻杆（预防深部井段“应力集中”致钻杆断裂） ；钻杆护箍；稳定器；钻头喷嘴组合；浅层大眼钻井工具；深层取心工具；深井打捞、侧钻及加深工具等。盐膏层套管挤毁问题及解决途径研究。已经认识到非均匀载荷（点载荷）是套管损坏的重要原因，并提出采用上覆岩层压力作为套管外压的计算载荷以及采用高强渡、厚壁套管和多层
6、（组合）3套管或尾管等措施，防止或减少套损。国外研究表明，采用三轴应力法改善套管柱设计，比静力法设计有很多优点。而迭代法设计套管柱既费时又昂贵。我国江汉油田 1980 年后套管柱设计按上覆岩层压力梯度 0.024Pa/m 计算外压，并运用全面质量管理方法提高固井质量。中原油田则通过系统分析，自 1996 年以来总结出一套较好的复合盐岩层钻井技术和固井技术。沙 42 井封固盐层套管设计按上覆压力梯度 0.0235MPa/m1.125 不均匀系数计算。(6)弹性水泥、零失水淡水水泥浆固井技术。2、工艺特点井身结构设计特点确定钻井盐膏层的井身结构要特别注意两点：一是保证安全钻井，二是防止套管挤毁。现
7、在国内外不大主张在盐膏层多的井段采用长裸眼钻进。下技术套管的时间、深度可根据井下情况确定：如果盐膏层埋深不深且较集中，可在钻穿盐膏层后下技术套管，为下一步安全钻井创造条件；如果钻大段盐膏层，尤其是新探区，技术套管下在盐膏层顶部，可使钻井液密度有更大的选择范围。和非盐膏层钻井相比，盐膏层钻井设计对井身结构有以下特殊要求：尽量下技套，虽然增加了套管费用，但对继续钻进有利；通过深部盐膏层时最好用双层套管或下尾管；套管柱设计中用上覆岩层压力代替地层孔隙压力。钻进盐膏层的井身结构设计有六个要点：盐膏层以上井身结构按常规设计进行；技术套管一定要下到盐膏层顶部，为安全钻穿盐膏层创造条件；采用适当高密度饱和盐
8、水钻井液钻穿盐膏层或钻至可能的漏失顶部，为下套管做准备；盐膏层套管柱设计主要考虑其抗挤特性，应按最大上覆岩层压力计算外挤力，按三轴应力法确定抗挤安全系数；使用双心钻头钻蠕动盐膏层和用水力扩眼器扩眼，可以防止4和保证环空有足够强度的水泥环；使用厚壁套管、高抗挤强度套管和双层套（尾）管重叠技术提高抗外挤能力，防止盐膏层套损。美国亚拉巴马州 Hatteg Pond 油田 4-10 号井钻盐膏层的井身结构：406m 套管 30m+262.5mm 套管 1650m219mm222mm 组合套管 5430m+127mm 尾管。我国中原油田在深井复合盐膏层钻井中采用过的井身结构：508mm 套管 30040
9、0m340mm 套管 3300m 左右245mm 套管45005000m178mm 或 127mm 尾管至完钻井深。从以上两种典型井身结构看出，目前深井对付盐膏层的井身结构层次较多，一般为 46 层（次） ，少数为 3 层。关于厚壁、高抗挤强度和多层（组合）套管的适用范围，可进行如下对比分析，以便选择和决策：厚壁套管：在井深超过 3000m、地层压梯大于 21.3kPa/m 情况下，能够承受各向相同的挤毁压力。抗点载荷能力与钢材强度和管壁厚度的平方成正比。为了提高抗点载荷能力，增加壁厚要比增加管体强度更有效。但其刚性大，是一般套管刚性的 1.52.5 倍，所以应严格控制井眼狗腿度，以防卡钻和方
10、便下套管。厚壁套管重量大，可能超过目前使用钻机的提升能力，给设计和施工带来困难。另外，厚壁套管给射孔和侧钻也带来困难。高抗挤强度套管：套管的抗挤强度与所用钢材的最小屈服强度成正比。一般用韧性高、强度大的钢材制造高抗挤强度套管。可用于井深 3000m 以深的高压深井。套管对点载荷的承受能力与钢的抗拉强度成正比。但承受冲击载荷和耐腐能力差，在现场焊接、维修和侧钻较困难。多层套管：其内层套管通过固结的水泥给外层套管一个附加支撑力。其抗挤强度比前两种套管都高（理论上是两层套管各自抗挤强度之和，实际上提高 60%以上） 。多层套管能有效抵抗深部盐膏层非均匀载荷（其损坏是由内层损坏决定的） 。同理，在部分
11、套管挤5毁的井中，再下一个同心套管（形成双层套管）以增加套管强度，也能达到修复的目的。虽然采用多层套管不改变井眼和套管环隙尺寸，不过，注水泥作业程序变了。使用多层套管时，外层宜用厚壁套管，即使局部挤毁，也可通过补注水泥方法提高抗挤强度。但是，这种套管使侧钻、测井和射孔困难，而且费用增高。综上所述，三种套管各有所长。如在均质载荷作用下，其抗挤强度都超过 689MPa，其中厚壁管抗挤能力最大，多层管次之，高抗挤强度管再次之。如在中等程度的非均质载荷作用下，多层套管抗挤能力最大，其次是厚壁套管。在多层套管柱中，内部套管受到点载荷最小的主要原因是层间注入优质水泥和钻出规则井眼。另外，如果在点载荷严重的
12、井眼中，可使用高抗挤强度或厚壁套管作为多层套管柱的内外层形成复合结构，从而大大提高套管柱抗挤强度，但要权衡成本及修井问题。深井尾管柱设计有四个要点：原则上不考虑抗内压和抗拉；最大临界外挤载荷按井段的上覆岩层压力计算；因井身结构的限制，选用无箍套管，以保证套管固井时其与井眼之间环隙足够；选用无箍高抗挤强度套管。钻井液设计特点盐膏层钻井液设计主要解决两类问题：一是选择合理的体系抑制岩盐等的溶解、过饱和重结晶，使井眼规则和作业顺利；二是选择合理的密度，延缓岩盐蠕变，保证钻井安全，防止套管损坏。针对目前开发与试用的数类盐膏层钻井液体系，可以提出如下选择原则：从功能考虑，油基钻井液虽然成本高，但它钻遇碳
13、酸盐钾矿层、水敏性泥页岩层、含 H2S 气层都不会发生问题，它还适用于钻高温深井，能保持性能稳定；从综合成本考虑，饱和盐水钻井液是最佳选择；从性能价格比看，饱和盐水乳化钻井液和聚合物饱和盐水钻井液应用最多。但是，在某些情况（如地区差异）下，欠6饱和盐水体系（乡 1 井）和膨润土饱和盐水体系（文 13-54 井）也有成功应用，其性能价格比与最佳体系相当。其他钻井液体系虽有应用，但不甚理想。这说明盐膏层钻井液体系的适用性与不适性研究有待深入（关键问题是选择和研制性能好、成本低的系列钻井液添加剂和多功能钻井液体系） 。国内盐膏层使用的几类钻井液基本配方如下：混油加重饱和盐水体系（新疆沙 24 井）：
14、12%原油3%磺化褐煤0.3%SMP-0.2%0.5%CMC1%PAC 143重晶石粉（至体系密度 1.7kg/l）凹凸棒石粉0.1%Torq Trim-NaCl 至体系饱和。油包水乳化体系（新疆）：3%有机土2%环烷酸钙7%烷基苯磺酸钙2%SP801%石灰0 #柴油（油水比 90:10,水相中 Cl-含量2.1105） 。欠饱和盐水体系（中原）：3%5%磺化褐煤3%5%SMP1%3%SASNaCl 及 KCl 适量。膨润土饱和盐水体系（江汉）：抗盐膨润土浆2%3%CMC0.5%SP80+0.25%ASNaCl 至体系饱和（中原油田文13-54 井配方见后文） 。聚合物钾盐饱和体系（胜利）：0
15、.20.5PHP3%8%（NH 4） 2SO45%6%KClNaCl 至体系饱和。MMH 聚合物饱和盐水体系（胜利）：0.25%MMH0.4%NPAN3%SMP-3%RTOOL0.3%XY 27NaCl 至体系饱和。阳离子聚合物盐水体系（中原）：4%膨润土浆3%80A 511%HPAN2%SAS-10.5%SP801%CP（阳离子）2%KCl（较 3%KCl7%NaCl 效果更好） 。盐膏层钻井液性能应满足下列六点要求：具有合适的密度。这是盐膏层钻进的关键。若用低密度钻井液（密度 1.0781.314kg/l） ，应该是含盐量低7（1.510 42.010 4）的水基钻井液；若用中等密度钻井液
16、（密度1.4372.036kg/l）应该是水相饱和的油基钻井液和含盐量高（2.010 52.510 5）的水基钻井液；若用高密度钻井液（密度2.0362.276kg/l） ，应该是水相饱和的油基或水基钻井液，并用盐抑制剂来达到盐的饱和状态。抑制无机离子的污染。钻盐膏层时，涌入钻井液中造成污染最严重的是 Ca2 ，可加入 Na2CO3和 NaHCO3除去 Ca2 。抑制活性粘土矿物。钻井液中必须保持一定的 KCl 含量。海水钻井液中 KCl 用量一般是淡水钻井液中 KCl 用量的 2.5 倍，而饱和盐水钻井液中 KCl 用量是淡水钻井液中 KCl 用量的 3.5 倍。盐膏层钻井液要具有适当的流变
17、性和润滑性。盐膏层钻井液要具有合理的滤失造壁性。盐膏层钻井液腐蚀性尽可能低且能抗高温。现场使用油基钻井液钻盐膏层，在国外多见，在我国主要是混油（油包水） ，有以下维护要点：固相控制：配备高频振动筛，筛目达到 80100 目；配备除砂器、除泥器，以清除油基钻井液的晶体盐粒和其它固相，从而提高机械钻速，减少循环系统的磨损。水湿控制：在钻进中遇到含 Na+、Ca 2+、Mg 2+、K +等盐类，它们都有水湿特性，水湿固体易沉淀，易粘附于钻柱内，严重时可堵塞钻柱，使钻井液流变性、热稳定性、滤失性改变。为此，在油基钻井液中要加入一定量润滑剂来解决水湿问题，推荐作法：水湿前，加入油润剂 Aglaber D
18、V-33 量 2.8314.15kg/m 3；水湿后沉淀前，加量 14.1523.30kg/m 3；水湿沉淀后，除加油润剂外，还须加胶凝剂，以增加切力，将水湿固体携带出井予以清除。饱和盐水钻井液体系是在上段所用钻井液体系基础之上，通过稀释调整再加盐至饱和状态转化而成的。新疆塔北地区盐膏层钻井液维护要点可概括为七点：用预水化膨润土或抗盐土调整体系稳定性；8用 XCD 聚合物作降粘剂，PAC-R 和 FRS 作降滤失剂；使用除氧剂和杀菌剂提高 XCD、FRS 的抗温性和抗降解能力，减少钻具及设备腐蚀；保持钻井液中高钙含量，可减轻对石膏地层的溶蚀；高氯离子和高钙离子组合，可较好地抑制盐膏层及水敏性泥
19、页岩层水化膨胀；低滤失性可减小渗透性地层的泥饼厚度，保证起下钻的畅通；使用 100120 目振动筛和 200250 目清洁器维护钻井液体系的清洁和密度的稳定性。根据江苏和江汉地区钻盐膏层的经验，饱和盐水钻井液维护要点归结为十点：首先尽量搞清地层情况，盐膏层化学组成，并确定盐膏层类型；加强对钻井液的滤液分析，保证含盐量到位；将淡水钻井液转换为饱和盐水体系时，应彻底清除有害固相，尽量降低膨润土含量，用抗盐土或改性石棉提高动塑比，以保持适当的切力；加入足够的护胶剂，如 CMC、CMS、磺化褐煤、磺化酚醛树脂、聚丙烯酸盐等；加入盐抑制剂抑制盐的溶解，如氯化镉、铁氰化钠、次氯三乙酸酰铵等；加强对加重饱和
20、盐水钻井液粘滞系数的测定，选择合适的润滑剂降摩阻；用 SP80、烷基苯磺酸钠、重铬酸钠等，提高体系的高温热稳定性；钻进复合盐膏层时，选用具有抑制泥页岩水化膨胀及封堵裂缝、孔隙的添加剂。 “三盐一饱和” （指 NaCl、KCl、Na 2SO4盐和 Cl-含量饱和）是对付复合盐膏层的有效办法，既经济又可靠；9严格控制高温高压滤失量、改善泥饼质量，添加相应的化学助剂；对入井处理剂严把质量关，按规定检测。胜利油田钻探郝科 1 井盐膏层时，总结出钻井液维护要点为七点：采用正电胶聚合物饱和盐水钻井液体系，抑制盐膏层吸水缩径和控制岩盐的溶解；盐膏层以上井段体系密度达到 1.401.45kg/l 即可平衡地层
21、压力，但进入盐膏层前密度必须提高到 1.901.95kg/l，否则继续钻进就复杂化；必须用高密度钻井液控制纯岩盐及紫红色软泥岩在高温高压下的蠕动压力，同时控制钻速，随着时间推延和划眼次数增多，蠕动速率将减小，但钻井液密度仍不能降低；钻过盐膏层并用技术套管封固后，过多降低钻井液密度将影响套管抗挤强度，可将体系从饱和盐水状态转为欠饱和状态，以减缓对钻具及设备的腐蚀，降低钻井液成本；钻进盐膏层的饱和盐水体系是通过加盐转化和维护的，要求Cl-含量达到 1.8105以上，在井底温度 150、井底压力 70MPa 下钻井液即达盐饱和，而体系中 SO42-含量达到 1.0104以上，尽可能降低 Ca2+含量
22、；使用高频振动筛（筛目 120 目）和清洁器（除泥器） ，充分净化钻井液有害固相，使含砂量 1%以上；在井底温度 120以内可用偏磷酸盐缓蚀剂，更高井温时改用 DF-缓蚀剂（缓蚀率 93.3%） 。还有人根据华北油田新家 4 井，新疆库喀 1 井，中原油田新湖4 井、文 92 井、文 204 井等钻盐膏层井眼，总结出油包水乳化钻井液的维护要点为两条（4 点）：强调控制润湿固相问题和水相不必饱和观点。最后，对比分析一下饱和盐水钻井液体系和油基钻井液体系的10优缺点：国外通过钻井模拟器试验发现，油基钻井液可提高钻速，降低成本，综合效益好。主要优点是热稳定性好、流变性好、对钻具少腐蚀、井径规则、扩径
23、率小。主要缺点是配制成本高、体系密度低、维护费用大、起下钻时易井涌井喷、不利于油气层录井。而饱和盐水体系相对油基体系来说，配制成本低、体系密度高、不存在水湿封堵问题，有利于油气层录井。主要缺点是高温热稳定性差、对钻具的腐蚀性大、盐抑制及高密度问题突出。固井设计与施工特点盐膏层安全下套管作业，除了严格执行通常的安全操作规程外，很重要的一点就是根据地层蠕变速度来决定套管入井时间，一般有两种判断方法。实测法：钻完规定进尺后，起钻至套管鞋内约 35h 后，再下钻观察是否遇阻，以保证下套管的顺利进行。计算法：由测井资料计算蠕变速度 E。套管进入盐膏层井段的时间与开始起钻的时间间隔为 T，起钻时盐膏层井径
24、为 D，则盐膏层蠕动后实际井眼尺寸为 D3：D3=D-E T如果 D3套管直径，则要起出套管，重新下钻扩眼后再下入套管。沙 42 井 215.9mm 钻头钻至井深 4960m，相隔 48h 测井径，实际 E几乎为 0。盐膏层固井水泥浆性能及工艺特点：高浓度盐水水泥浆。优点是地层中盐不再溶解进入水泥浆，使水泥浆与地层胶结较好。缺点是难以控制稠化时间，很难与邻近非盐性地层相容；难以控制流变性和失水，盐饱和度受井温影响较大，在长封固段很难做到上下水泥浆均达盐饱和；另外，凝固后盐重晶时水泥基体形成微裂隙，也影响水泥石强度。欠饱和盐水水泥浆。盐溶和冲蚀使水泥浆中侵入一些额外的盐，但影响不大，而水泥胶结甚
25、好，并可与镁盐相容。其稠化时间11符合泵送或井眼本身产生的应力要求，能及时产生压缩强度。其渗透性小，抗硫酸盐类的腐蚀能力是一般水泥浆的两倍。淡水水泥浆。能避免盐水水泥浆的不足。使用条件是严格控制失水，一般要求接近零失水，防止在盐膏层段形成水泥环微裂隙，从而保证胶结质量。不受镁盐影响的水泥浆。不管是否混入大量镁盐，都具有可泵性，稠化时间和水泥石的性能不会严重下降。抗盐高密度早凝水泥浆。采用加硅粉的 G 级水泥浆（密度1.88kg/l 以上） ，可提高深井尾管固井水泥环强度。国内外大量实验数据表明，岩盐层与水泥环的胶结强度和水泥浆中掺盐量成正比。水泥浆中掺盐量大于水泥质量的 12.5%（或水含量的
26、 28.4%）时，水泥石还有明显的微膨胀，可有效防止地下油、气、水层互窜。饱和盐水水泥浆形成的水泥石还具有较低的渗透率，可降低地层矿化水对套管的化学腐蚀程度。饱和盐水水泥浆中的盐引起水泥石膨胀的机理十分复杂。一般认为，盐引起水泥石膨胀的原因主要有两方面：水泥石中 C3A 和C4AF 的矿物成分与 NaCl 反应，生成氯铝酸钙和氯铁酸钙，存在于水泥石的最新结构中而引起膨胀；水泥全部水化所需水量一般为水灰比的 12.5%15.0%，从而使饱和盐水水泥浆的盐水浓缩到过饱和状态而结晶，但盐在溶液中体积小于盐结晶时的体积，因而使饱和盐水水泥石呈微膨胀。目前使用的主要水泥外加剂：SS-01 抗盐分散缓凝剂
27、；SS51 消泡剂；R90 抗盐系列外加剂。石油钻井研究所最新开发了外加剂有：DKJ 抗盐降失水剂、DZS 分散剂、DZH 缓凝剂。为提高盐膏层封固质量，注水泥作业应采取紊流顶替办法和高性能低污染隔离液（密度介于泥浆和水泥浆之间） ，紊流接触时间不应少于 4min，实际接触时间均在 10min 以上（效量更佳） 。盐膏层段套管加弹簧扶正器，使套管居中度控制在合理范围内。水泥浆密12度控制办法（分三段或两段制）：分三段时用 3 种密度封固不同压力层位，低密度水泥浆为先导水泥浆，起到冲刷、刮削的作用；中密度水泥浆作为中间水泥浆，弥补下部水泥浆凝固后的压力损失；高密度水泥浆是速凝的，用于盐膏层段和水
28、泥塞部位，其抗压强度高，有利于提高封固质量。加重水泥浆在保持必要流动性的前提下，不允许出现沉降分层现象，负密度差 0.10kg/l 内的稳定性允差0.06kg/l。盐膏层双层套管固井工艺特点：双层组合套管固井环空间隙小，其固井质量要求：超过油气层顶界最低 10m 胶结良好，或 20m 胶结中等，或 100m 内良好和中等胶结叠加 30m。目的层段综合解释完全胶结或胶结良好井段达 70%以上。射孔段之间、射孔段与套漏穿孔段之间彼此封隔。人工井底距油气层底界不少于 15m。如果第一界面胶结良好，参照第二界面胶结质量定级。如果第一界面胶结差，以第一界面胶结质量定级。局部双层套管由注水泥上阀、刚性扶正
29、器、注水泥下阀、内层套管与外层套管构成。为保证入井顺利和封固质量，设计和施工中应考虑环空留有足够间隙。内外层套管之间用高强度水泥充填，可提高结构强度和刚度。第一层套管固井采用弹性水泥。盐膏层尾管固井工艺特点：选用无接箍高抗挤强度套管，以保证下部井眼与之有足够的环空间隙。选用液压机械双作用尾管悬挂器（卡瓦内镶式） 。按照前述安全下套管办法，判断或测算盐膏地层蠕变速度。根据深井盐膏层井底温度和压力条件下试验结果，调整抗盐高密度早强早凝水泥浆密度和性能。据狮 29 井计算，在 27504076m 段尾管固井后环空加压至少 9.65MPa，才能避免气侵。盐膏层综合固井工艺特点：为提高盐膏层固井质量，首
30、先要提高井眼质量，降低井径扩大率。盐膏层塑性流动常给下套管作业造成困难，因此下套管前应大13排量循环泥浆，清洁井眼的同时反复通井或对缩径段不断划眼。下套管过程中控制下放速度，同时保证套管居中和防止套管粘卡。下部十根套管丝扣处加密封胶（最好用铆钉铆） ，以防扫水泥塞时套管松扣。套管入井后，彻底处理井内泥浆，降低泥浆粘切，并测量不同循环排量下的泵压，以确定顶替排量，确保不压漏地层。注水泥过程中保持泵注连续性，避免停泵事故发生，若条件允许，可活动套管，同时采用计算机动态模拟井况，克服因密度差引起 U 形管效应。调节排量，使环空返速大于临界返速，使环空水泥浆呈紊流状态。为提高套管与水泥的粘结强度，可用
31、套管粘砂工艺。对高压井，为防止水泥浆候凝期间失重造成油气外侵，可将环空关闭加压（一般加压 1.53.0MPa） 。在套管下部结构上，采用自锁式胶塞加回压凡尔的双保险装置，防止固井后水泥浆回流，实现开井候凝。一般要求，在盐膏层部位的高强度套管设计长度，必须超过盐膏层井段上下 50m 或 100m。而下技术套管和油层套管后，必须用水泥封过盐膏层顶界 200m，以形成完整的单（双）水泥环，以避免盐膏层的裸露和塑性流动。其它钻井完井特点盐膏层一般选用下列四种钻具组合：光钻铤钻具组合。主要目的是增加钻铤与井壁间隙，防止或易于处理卡钻。另外这种钻具组合结构简单。二开用 311mm 钻头229mm 钻铤 1
32、 根203mm 钻铤 1 根178mm 钻铤 8 根127mm 钻杆。三开用 216mm 钻头159mm 钻铤 21 根127mm 钻杆最常用。具有侧向切削和倒划眼功能的钻具结构。它与满眼钻具组合的主要区别在于其稳定器是西瓜碾磨式的，有侧向切削结构，螺旋切削片的上部是反向的，有利于倒划眼。其刚度大，稳定性好，防斜效果优，还可防止或减少盐膏层卡钻。14由双心扩眼钻头组成的钻具组合。钻头在旋转时双轴心作用能钻出比其通径大的井眼，从而减少卡钻几率。采用 216mm 双心钻头，井径可以扩大 25.450.8mm。不需要频繁划眼，但带扩眼器只能安装上击器。用水力扩张式扩眼钻头组成的钻具组合。水力扩张式扩
33、眼器下至预定井深时，先用低转速（2040r/min）缓慢开泵，刹住刹把造台肩然后逐渐加大泵量，泵压升速为 1MPa/5min，钻压增速为 5kN/20min，最大钻压不得超过规定值，排量 2023L/s，转速不宜过高，每扩完一单根划眼时排量保持不变。注意扭矩变化，发现憋车现象即冲眼（合适转速）起钻检查，起钻时避免用转盘卸扣。双心钻头一次性钻完盐膏层，不停不等，但要短程起下钻，以检查缩径情况，保证井眼畅通。钻 1m 划 3 次或钻 3m 划 1 次，要据具体分析而定。盐膏层取心钻井设计及施工特点：盐膏层取心钻井的关键是防止岩盐溶解，保证取心收获率。在保证井下安全和降低取心成本的前提下，可选择饱和
34、盐水钻井液体系，能满足取心要求。取心方式分为长筒密闭取心和加压密闭取心两种。密闭液粘度稍高，以利于在岩心表面形成保护膜和提高岩心收获率。密闭液还应具有低渗入和滤失特性，对盐膏层呈惰性，热稳定性良好。密闭液配方要求：抗盐膨润土加量 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，用适量NaOH 调 pH 值，用 NaCl 调 Cl-。盐膏层取心过程中，取心工具长时间连续在井底工作，不能进行划眼作业，极易卡钻。为了在盐膏层明显蠕动导致卡钻前割心起钻，可通过简单钻进作业来判断地层蠕动速度。具体方法：牙轮钻头钻至盐膏层顶部 0.5m，上提至少 1m 划眼到底
35、，再钻 0.5m 后再划15眼，观察划眼情况，如无明显阻卡，则冲眼一周，短程起钻至套管内，待 4h 左右下钻至盐膏层慢慢下探，如无明显遇阻则在 4h 内连续取心就比较安全。盐膏层之下油气层（主要是气层）完井有裸眼方式（一般用于预探井）和射孔方式（用于开发井、详探井）可供选择（一般都不用筛管完井） 。射孔完井所遇问题是，厚壁套管和多层套（尾）管增加了射孔难度，给后续酸化压裂等作业也带来不便。按 4000m 井深计算，利用国产射孔弹实现油井产率比 0.5 的参数优选结果是：弹孔深为225mm，孔密为 12 孔/m，孔径为 12mm，孔眼相位角为 90,布孔格式为螺旋式。而美国专家认为，1326 孔
36、/m 才是以最低成本获得最大油井产率比的射孔密度。另外，国产射孔弹有时达不到孔深225mm 的要求或质量欠佳，施工中应做相应调整，还可用目前 1 米深孔弹射孔。盐膏层钻井井下复杂情况及事故处理的目的及依据各异，其工艺技术特点变化大。仅就要不要侧钻而言，素质水平差和装备水平低的井队屡侧钻屡失败，但最终还是要完井“交差” ，成本和周期大增，劳动强度加大，这就没有原始成本和风险投资的概念了；而素质水平高和装备精良的井队，尽量避免侧钻，即使侧钻也要一次成功。实际上，盐膏层侧钻要磨穿厚壁套管或多层套（尾）管并不容易，而在陡斜构造上钻井也难免不出新井眼。对付井漏、井喷（涌）和垮塌，主要还是调整钻井液密度和
37、性能，同时加强施工操作和现场管理，防止复杂化。讨论最多的还是盐膏层钻井防卡问题，这是盐膏层钻井成功的一个关键。根据地层蠕动速度不同，卡钻有可能发生在钻进及取心中，也有可能发生在测井及下套固井中。钻进中防卡要点：密切注意快钻时的变化，纯岩盐层中，坚持钻进 0.5m 左右上提 1m 重复划眼，井下正常时再接单根；注意钻速变化，若机械钻速降低，立即上提划眼到底；16密切监视扭矩变化情况，一旦发现异常，立即上提划眼；盐膏层及上下段要保持钻具处于活动状态，防止钻具静止；尽可能延长开泵时间，接单根时，开泵上提方钻杆，钻具座于转盘后方停泵；限定盐膏层段起下钻作业时间不超过 15h，短程起下钻必须起出盐膏层；
38、加强管理和安全意识，保证施工顺利。关键是确定临界最小泥浆密度，一般超过临界泥浆密度井下就处于稳定状态。及时识别盐水层有助于把盐水侵入的危害降至最低程度。盐水层主要特征是：钻时加快，井口外溢，钻井液密度下降，钻井液粘切变化，滤失量增大，氯根含量上升，电阻率下降，pH 值降低等。以上讨论多限于分项钻井完井设计与施工，盐膏层钻探实践中常采用综合技术措施，有四大要点：正确选用下部钻具组合，优化钻井参数，钻出优质井眼。优质井眼的标准：井径扩大和缩小不太严重，按目前平均技术水平可限定为30%和-2%；井眼几何形状比较规则；井身全角变化率小。可根据钻井参数预测井径扩大。井径扩大与出入口钻井液密度、平均地层密
39、度和孔隙度、钻头尺寸、泵排量和机械钻速有关。机械钻速高，盐膏层井径扩大程度较小（因为盐的硬度低，钻压不大就获较高机械钻速，钻压太大反而易造成阻卡） ，一般采用控速钻进。精心操作，加强划眼，防止井下复杂和事故发生。现场常适当提高钻井液设计密度，主要是改善井眼稳定性。但密度提高后，钻速会降低，还会压漏薄弱地层，使井下复杂化。为此，要合理确定钻井液密度（既不高也不低） ，有区块图版法和公式计算法可供选用。图版法比较方便，只要给定盐膏层的深度和温度，便可查到所需钻井液密度值，但没有反应具体井身结构因素和井队素质水平因素，因此需要用学习曲线方法补充完善。计算公式法较麻烦（积分方程） ，但更精确，可随时修
40、正，计算17参数有井深、盐膏层段前井径、最小允许井径、作业时间、井眼半径、钻井液塑粘及岩盐层的极限流动性指数（压强） 。保持环空上返流态为层流。可通过计算 FB值来判断井眼环空流态，F B600 是层流。计算步骤：钻铤周围的环空返速；环空剪切速率；幂律和密度指数（分5 小步和中低密度两种） ；计算 50150r/min 下 FB值并判断流态。密切监测井况，准确判断后果，及时采取对策，提前做好准备。在蒸发性盐膏层中（如镁灰岩层）可用热处理钻井液解决卡钻问题。至于堵漏及防喷等特点将在实例分析中介绍。另外，我国中原油田和江汉油田曾分别制定了企业标准钻盐层技术规范 （13 条）和盐层钻进及盐卡处理规定
41、 （6 条） 。在一定程度上有助于作业队伍基本建设和本地区施工规范化，但缺乏系统性、科学性和先进适用性，因而在全国或较大范围内推广价值不大。倒是塔里木油田提出“五个提前四个快，一个平衡加观察”作为对付深井盐膏层、盐水层的经验之谈，有具体指导意义。 “五个提前”是指：进入盐层前进行全套中途完井测试，钻过盐层后不再电测；提前处理泥浆，进行钻盐层前堵漏；提前检查好设备，确保井下套管安全可靠；提前取心，盐层顶部只取心 2m，用作理化分析和塑性流动试验；提前做好固井准备，包括套管、附件、水泥及水泥浆配方等。 “四个快”指：快钻完、快解卡、快下套、快固井。 “一个平衡”指：盐膏层顶部以上 50m 至套管鞋全留水泥塞，以提高套管抗挤强度达到平衡固井目的。 “一个观察”是指：打完进尺提钻至套管鞋内 35h 后，再下钻观察井下是否阻卡。
