沙特KHRS307井钻井技术应用.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 8 年 1 0 月第 3 0 卷第 5 期 J o u r n a l o f Oi l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J p I O c t ． 2 0 0 8 V o 1 ． 3 0 N o - 5 沙特 KHR S 3 0 7井钻井技术应用 张忠涛 ，何成刚 河 南石油勘探局 钻井 工程公司， 河南南阳1 7 3 1 3 2 王惠卫 河南 油田分公司 第一采油厂， 河南南阳4 7 3 1 3 2 张海潮 ， 陈 浩 ，朱 强 河南石 油勘探局钻井 工程公司， 河南南阳4 7 3 1 3 2 [ 摘要]结合沙特钻井市场 KHR S地 区对 1 6 i n井眼钻井设计 的要求，针对 KH R S 3 0 7井地层特性和施工 中 出现的井漏 、地层垮塌、卡钻等难 点，通 过优 化钻具组合和钻井参 数，以及调 整钻井液性 能，确保 施工 正常进行，有效地避 免了井满、井垮。缩短 了钻 井周期，为今后在 该地 区施工提 供 了理论依据 。同时， 对 国内类似复杂地层钻井具有重要的借鉴意义。 [ 关键词]沙特 阿拉伯}KHR S地 区；侧钻；卡钻事故；井蒲；钻具组合 ；钻井液性能 [ 中图分类号]T E 2 4 2 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2【 2 0 0 8 0 5 0 2 7 5 0 3 KHR S地区是沙特阿拉伯东南部油气 田中储量较为丰富的区块。自 2 0 0 7年下半年，所属中石化的 中国钻井队开始在该区块施工生产井。经过不断吸取经验和研究分析，总结 出一套包括边漏边钻、柴油 乳化泥浆体系、双级固井等相关钻井技术，较好地解决了施工中存在的风险。 KHR S 3 0 7 井是阿美石油 公司在 KHR S地区部署的一 口重要生产水平井 ，设计井深 3 3 5 0 m，设计周期 2 1 d 。在施工过程中，由 于该井设计不合理及处理措施不当，导致在钻进 1 6 i n井眼直井段时以及在该井填井侧钻时，都发生了 卡钻事故 。经过认真分析，总结经验教训，结合现场实际，通过优化钻具组合、调整钻井液性能等技术 措施，确保了后续施工的安全进行[ 1 ] 。 1 施工井钻井设计和地层特性 沙特 KHR S地区在地层特性 、油藏埋深和地层压力等方面具有一致性，因此 ，大多数施工井钻井 设计基本相似。KHR S 3 0 7 井设计井身结构见表 1 。 KHR S地区WAS I A地层 3 3 0 “ - - 6 0 0 m是由胶结不好的疏松砾岩、粗砂岩组成，地层受钻井液滤 液浸泡后极易发生井壁坍塌或剥落。S HUAI B A地层 6 0 0 - - - 6 3 0 m是由胶结较差的粗粒砂岩、粉砂岩 组成，并夹带有大量裂缝的灰岩、流沙，地层抗压力较弱 ，极易发生井漏。 表 1 K I I R 0 7 井设计井身结构 [ 收稿日期]2 0 0 8 0 5 1 9 [ 作者简介]张忠涛 1 9 7 4 ． ，男。 1 9 9 9 年大学毕业，工程师， 现主要从事钻井技术和管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 8 年 1 0 月 2 钻井施工难点 由于该地层 的特 性 ，钻遇 到断层 ，表 现为机 械钻 速突然增 加 ，有 放空 的现象 ，钻 井液进入 断层 ，发 生全 部漏失 ；还有 另外一 种情 况 ，井眼 内的钻 井液相 对密度 增加 ，在地层 的某一 个薄 弱点 ，因为地层抗 压力小 ，地层被压漏 ，一般情况下 ，这个薄弱点都靠近钻头处。在发生突然全部漏失后，如果保持钻具 不动 或是继续 钻进 ，上部 岩屑 随着 钻井 液下 落 ，在扶 正器 、钻头上 部会滞 留一 部分 岩屑 ，随着时间 的推 移 ，滞 留量会 越来越 多 ，形成砂 桥 ，而泵 入 的钻井 液又无法 到达这 个部 位 ，最 终造成 沉砂 卡钻 。随着井 眼 内的钻井 液漏失 ，上部 较松 软地 层 因为泥饼 胶结 不好 ，在重力 的作用 下 ，可 能导致 岩石 脱落或是大 面 积垮 塌 ，这种 现象 表现 为上 提扭矩 增大 ，悬 重增加 ，下 放钻具扭 矩变 小 ] 。 在钻进 1 6 i n直井段时，甲方不要求控制机械钻速 ，岩屑来不及带出环空，造成井眼内钻井液当量 密 度增大 ，压漏地 层 。井 漏后 易造 成垮 塌卡 钻 。 由于该井段的地层特点 ，采用三扶正器刚性满眼钻具组合 ，在发生井漏后，增加了发生卡钻等井下 复杂情况的概率。在 KHR S 3 0 7井施工 1 6 i n井段时，就是因为以上原因，导致两次卡钻 。 表 2 K HR S 3 0 7井施工 1 6 i n井段钻具组合对比表 施工次序 钻具组合 三开 第一次侧钻 第二次侧钻 1 6 i n钻头 1 6 i n近钻头扶正器 带浮 阀1 2 i n减震器 9 in钻铤 1 6 i n钻柱形扶 正器2 9 i n钻 铤 1 6 i n钻柱形扶正器 2 9 i n钻铤 配合接头9 8 i n钻铤8 i n随钻 震击器2 8 i n钻铤配合接头 2 1 5 i n加重钻杆 5 i n钻杆 1 6 i n 钻头 1 6 i n近钻头扶正器 带浮 阀 1 2 i n减震器9 i n钻铤 1 6 i n钻柱形扶 正器 2 9 i n钻铤 1 6 i n钻柱形扶正 器2 9 i n钻铤 配合接头9 8 i n钻铤 8 i n随钻震击器 2 8 i n钻铤配合接头 2 1 5 i n加 重钻杆 5 i n钻 杆 1 6 i n钻头1 6 i n近钻头扶正器 带浮阀1 2 i n减震器 9 Ni n钻铤1 6 i n钻柱形扶正器2 9 i n钻铤 配 合接头6 8 i n钻铤8 i n随钻震击器2 8 i n钻铤配合接头2 1 5 i n加重钻杆5 i n钻杆 3 技术措施 3 ． 1 优化 钻具组合 ，调 整钻 井参 数和 施 工工艺 在第二次侧钻后，将最上面的扶正器去掉 见表 2 ，只采用两只扶正器 ，减少钻铤的数量 ，降低 钻具组合的刚性 ，目的是 减少井下事 故发生 的概率。机械钻速控制 在 1 5 0 m／ h之 内，确保排量达到 4 m。 ／ rai n ，只有充足的时问和排量 ，才能将岩屑及时、充分地循环出来 。每钻进 1 5 m，泵人高粘度钻井 液 5 m。 ，使用高粘度钻井液，能够将更多的岩屑带出井内，如果机械钻速增快 ，就要增加泵人高粘度钻 井液的频率，有效地携带岩屑 ，确保 井眼 内的钻井液 当量密度不 出现波动 。每钻进一 个立柱 9 0 m 后，倒划眼两次 ，既可以修整井壁 ，又可以使岩屑能充分循环出来 。 3 ． 2 调整钻 井液性 能 在 KHR S地区施工，采用的是柴油乳化钻井液[ 3 ] ，其配方见表 3 。 首先 ，在钻井液内加入降失水剂 ，保 证钻井液失水不超过 5 ml ，配置高粘度钻井液的粘度要超过 1 5 0 s 。在配置新鲜钻井液时 ，加足降失水剂 ，防止地层水化剥落，保证井眼稳定 。 其次，加足超细碳酸钙 ，用于封堵地层裂隙 ，使泥饼薄而致密 ，防止产生厚泥饼。 然后 ，每 3 mi n在循环钻井液里添加堵漏剂[ 4 ] 粗颗粒云母和细颗粒云母各 2 袋 每袋质量 5 0 k g ， 如果漏失量增加 ，要立即增大堵漏剂的添加量 ，控制钻井液入 口密度不能超过 0 ． 8 5 g ／ c m。 ，钻井液出口 密度不能超过 1 ． 0 g ／ c m ，定时测量钻井液的出 12密度和失水量 ，发现出 口密度增加 ，立 即放掉一部分 钻井液 ，补充新鲜钻井液 ，在钻进 1 6 i n井段时 ，全程开启全部的钻井液净化设备 ，减少钻井液 中的有 害固相含量 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 O卷第 5 期 张忠涛等 沙特 KHR S 3 0 7井钻井技术应用 另外 ，在起下钻 时控制速度 ，防止产 生过大 的抽汲压力 和波动压力 。 表 3钻井设计的钻井液性能及配方 钻井液配方 以 1 m0 为例 密 度／ g c m 。 水／ m 。 亘垫 兰 墼圭 鎏塑 0 ． 5 ～ 1 ． 0 4 ． O～ 6 ． 0 3 ． 0 ～ 5 ． 0 柴油／ m0 石酸铝 聚合物 0 ． 0 5～ 0 ． 1 0 ． 1 ～ 0 ． 2 5 0 。 8 5 O． 8 8 O ．9 1 0 ． 5 5 0 ． 6 5 0 ． 6 9 0 ． 7 9 O ． 45 O ． 3 5 0 ． 3 0 ． 2 钻井液性能 密度 塑性粘度 屈服值 静切力 动切力 失水 ／ g c m一 。 ／ mP a s ／ P a ／ P a ／ P a ／ ml p H 0 ． 8 S 1 4 ～ 1 8 1 】 ～ 1 3 2 6 5 ～6 0 ． 9 2 6 0 ． 9 5 2 6 1 2 6 3 ． 3 灵活处理突然全部 漏失 在发生突然漏失的情况下，立即泵入高粘度钻井液，保持钻具转数 4 0 - - 5 0 r ／ mi n ，同时向上活动钻 具，上提钻具不宜过快，在上提钻具时，注意扭矩和泵压的变化，上提范围越大越好 ，一定要保持循 环。如果出现地层垮塌 ，一定不要强行上提钻具 ，始终保持循环，适 当控制钻具旋转 ，上下活动钻具， 尽量破坏 上部垮塌 的岩石 ，避免钻 具被埋 [ 5 ] 。 3 ． 4 现场 应用效果 采用以上钻井技术措施后，KHR S 3 0 7井的井身质量得到了有效地保证 ，避免了钻井液的漏失 ，确 保了后续施工的安全进行 ，大幅度 地提高了机械钻速 ，缩短了钻井周期，取得了较好的应用效果。 4 结论与建议 1 通过优化钻具组合 ，调整钻井参数和施工工艺，确保钻井施工安全 ，为该区块其他施工井提供 了有价值的参考。 2 合理调整钻井液性能，大大降低了井下事故发生的概率。 3 完善施工过程中的技术措施 ，保证了井身质量 ，有效地提高了钻井施工速度 ，节约了钻井成本。 4 柴油乳化钻井液能有效防止地层膨胀垮塌和井漏，但该钻井液体系在经济和环保方面还有一定 的缺点，应进一步开发经济环保钻井液体系。 [ 参考文献] [ 1 3唐志军 ．邵长明 ．钻井_T程设计优化与应用 [ J ]．石油地质与工程，2 0 0 7 ，2 1 3 7 5 7 7 ． [ 2 ]徐 同台 ．钻井工程防漏堵漏技术 [ M]．东 营。石油大学出版社 ，1 9 9 7 ． 1 8 2 8 ． [ 3 ]杨鹏 ． 地层漏失钻井处理技术在沙特 KHURAI S地区的应用 [ J ]．石油地质与工程 ，2 0 0 8 ，2 2 4 ，9 2 9 4 ． [ 4 ]王勤 ．中原油田特殊并堵漏工艺 [ J ]．钻井液与完井液 ，1 9 9 8 ，1 5 1 1 3 ～1 5 ． [ 5 ]鄢捷年 ．钻井蒗工艺学 [ M]．东营 石油大学出版社 ，2 0 0 1 ． 3 7 3 3 8 7 ． [ 编辑] 萧雨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m