束探1H（P）井钻井液技术.pdf

第 3 0 卷 第 5期 2 0 1 3年9月 钻井液与完井液 DRI L LI NG F L UI D COM P LE TⅢ ON F L UI D V ．0 l I 3 0 NO ． 5 S e p t ．2 01 3 【 理论研究与应用技术 】 束探 1 H P 井钻井液技术 夏景刚， 左洪国， 郑永臣， 王保军， 周志强， 王先洲， 孙金峰 渤海钻探第五钻井分公司，河北河间 夏景刚等 ． 束探 1 H P井钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 3 ，3 0 5 3 7 3 9 ． 摘要 束探 1 H P 井是中石油股份公司的一口重点风险探井， 目的层为沙三段。该区域沙河街组深灰色泥岩、 油页岩、 膏泥岩水敏性垮塌严重， 泥灰岩裂隙发育， 承压能力低 ， 油气活跃， 施工过程中易发生井漏、 划眼等复杂情况， 该区域施工的 1 4口井发生划眼的有 1 1口，7口井共 9次发生卡钻事故，多口井发生了严重漏失和井涌。该井采用 了优化的K C1 聚磺封堵防塌钻井液，通过引入聚胺抑制剂、成膜 固壁剂、特制乳化沥青和乳化渣油，提高了体系 抑制能力、封堵防塌能力和润滑性能，解决了沙河街组地层严重垮塌难题和深部地层润滑防卡问题 ； 采取的随钻 堵漏和承压堵漏技术大幅度提高 了地层承压能力，解决了井漏与井涌的矛盾。该井施工安全顺利，钻井周期仅为 7 4 d ，比束探 l H井的钻井周期缩短4 0 d ，为该区域深探井施工提供了技术经验。 关键词 水平井 ； 强抑制强封堵钻井液 ； 聚磺钻井液 ； 井眼稳定 ； 承压堵漏 ；井眼净化 中图分类号 T E 2 5 4 - 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 3 0 5 0 0 3 7 0 3 束探 1 H P 井位于冀中束鹿凹陷，是在束探 1 H井直井段 3 4 0 0 m处侧钻的一 口顺层水平井 ，目 的层为沙河街组沙三段 ，油层压力系数较高。该井 完钻井深 为 4 9 7 3 m，最大井斜为 6 4 ． 9 1 。 ，水平 位 移为 7 4 8 ． 1 8 m。该 区域沙河街组深灰色泥岩 、油页 岩、膏泥岩水敏性垮塌严重，泥灰岩裂隙发育，承 压能力低 ，油气活跃 ，施工过程 中易发生井漏 、划 眼等复杂情况。该 区域施工 的 1 4口井发生划眼的 有 l l 口，7口井共 9 次发生卡钻事故，多口 井在沙 三段发生严重漏失和井涌。 使用传统的聚磺钻井液、 KC 1 聚磺钻井液已不能满足该 区域深探井钻井施工 的需求。通过引入 聚胺抑制剂 、特制乳化沥青 、成 膜固壁剂 ，优化 K C I 聚磺钻井液配方，保证了束探 l H P 井 的施工安全 [ 1 - 2 ] 。 1 钻井液技术难点 1 井壁稳定 。①沙一和沙三段地层存在深灰 色泥岩、灰色膏质泥岩、灰褐色油页岩，水敏性 强，易吸水膨胀垮塌，造成下钻遇阻、划眼甚至卡 钻 ； ②该井在束探 1 H井直井段 3 4 0 0 m处侧钻， 2 4 4 ． 5 ml T l 技术套管只下到井深 2 2 6 5 m，西2 1 5 ． 9 mm井眼裸眼井段长 ，浸泡时间长，存在垮塌风险。 2井眼净化。在 西3 1 1 ． 2 mm大井眼井段环空 返速较低 ； 沙河街组 的严重垮塌 ，造成岩屑量大 ， 掉块在大井 眼中上返更加 困难 ； 顺层水平段最大井 斜为 6 4 ．9 1 o ，大斜度井段极易形成岩屑床。 3润滑防卡。在井深 3 4 0 0m处造斜 ，深部地 层坚硬 ，钻 时慢，定 向易发生严重托压 ，上提拉力 和扭矩大 ； 目的层段井斜大，泥灰岩裂隙发育易漏 ， 需进行 随钻堵漏或承压堵漏 ，泥饼质量难保证 ，同 时地层压力系数较高，油气活跃 ，需提高钻井液密 度 ，造成摩阻系数大 ，易发生压差卡钻。 4井控 风险大 。沙三段 地层 压力 系数 较高 ， 在 1 ．2 8 ～1 ． 3 6 之间，泥灰岩裂隙发育，地层裂缝宽 度在 5 ～3 5 g m之 间，为二级裂缝 ，井漏与井涌风 险并存 ，钻井 液密度低则不能有效平衡 地层压力 ， 密度高则极易发生漏失 ，钻井液密度调整受到极大 限制。 第一作者简介 夏景刚，1 9 6 5年生，2 0 0 4年毕业于石油大学地质资源勘查专业。地址 河北省河间市华北油田华苑服 务处矿 区 ； 邮政编码 0 6 2 4 6 5；电话 1 5 1 3 3 7 6 3 8 0 8； E - ma i l j 3 n j s i n a ． c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 3年 9月 2 钻 井 液配 方优 化 针对束鹿 凹陷地层 岩性特征和钻井 液施工难 点 ，在常规 KC 1 聚磺钻井液基础上 ，引入聚胺抑制 剂、成膜固壁剂和特制乳化沥青等，形成强抑制、 强封堵的 K C 1 聚磺封堵防塌钻井液 p ] 。 1 聚胺抑制 剂对 钻井液 的影 响。实验表 明， 以束探 1 H井 4 2 5 0 ～4 3 5 0 m泥岩钻屑为岩样，测 得在束探 1 H井三开用 K C 1 聚磺钻井液中加入 0 ．5 ％ 聚胺抑制剂后 ，岩屑滚动回收率 1 5 0 c C、1 6 h 从 9 4 ． 5 ％提高到 9 7 ． 8 ％，抑制能力有所提高。 2成膜 固壁剂 、特制乳化 沥青对钻井 液封堵 性的改善。实验结果见表 1 。表 1 数据表明，加入 成膜固壁剂、特制乳化沥青浆的砂床渗透深度明显 低于基浆， 且他们复配加入后， 砂床渗透深底更低， 说明特制乳化沥青、成膜固壁剂复配后封堵作用更 强 ，但 4 样 品浆的漏 斗黏度较高 ，因此 现场按 照 3 配方以提高钻井液的封堵性 。 表 1 成膜固壁剂、特制乳化沥青 对钻井液砂床渗透深度的影响 根据以上实验结果 ，最后确定 KC 1 聚磺封堵防 塌钻井液配方为 3 ． 2 ％ 预 水 化 膨 润 土 0 ． 3 ％P AC 一 1 4 1 0 ． 5 ％ 聚 胺 抑 市 0齐 4 3 ％S MP ． 2 2 ％WF T - 1 0 8 I ． 5 ％ o NP A N一 2 1 ％K J ． 1 0 ．3 ％成膜 固壁剂 2 ．O ％特制乳化沥青 5 ％乳化渣油 8 ％K C L Na OH 重晶石 3 现 场 应 用 3 ． 1 大井眼井段钻井液的维护与处理 结合该区域地层特点 ，二开大井眼井段采用聚 磺封堵 防塌钻井液 ，配方为 6 ． O ％ 膨润土 3 ％S MP ． 2 2 ％WF T - 1 0 8 1 ％KJ ． 1 1 ． 5 ％NP A N一 2 0 ． 3 ％P AC ． 1 4 1 重晶石 Na OH 维护处理要点 ①控制东营组、沙河街组泥岩 造浆 ； ②预防大井眼井段泥岩垮塌 ； ③提高钻井液 悬浮携屑能力 ，保持井眼清洁 。 钻进 中加入 0 ． 3 ％～0 ． 5 ％P AC ． 1 4 1 ，提高体系抑 制能力 ，用好三级净化设备 ，特别是使用好离心机 ， 定期清理沉砂仓 ， 降低劣质固相含量和膨润土含量 ； 加入 1 ． O ％～1 ． 5 ％NP AN． 2 、 2 ％WF T - 1 0 8 、1 ． 0 ％K J ． 1 ， 降低 A P I 、高温高压滤失量，分别控制在 4 ．0 、1 0 ．0 mL以下 ，预防东营组 、沙河街组泥岩水敏性垮塌 ； 在提高泵排量 的同时调整流变性 ，以满足井眼清洁 要求 ，控 制漏斗黏度为 5 O ～6 0 S ，动切力 为 6 ～8 P a ，加入 0 ． 5 ％P AC HV，提高钻井液悬浮携带能力 ； 采取单根技术划眼 ，定期短程起下钻 ，保持井眼清 洁畅通 ； 完钻后换常规钻具加欠尺寸稳定器通井 ， 大排量循环洗井 ，用黏度为 6 0 ～8 0 S 的稠浆封 闭复 杂井段 ，确保电测及套管下入J I , N。 3 ． 2 三开及顺层水平段钻井液的维护与处理 1 按 K C 1 聚磺封堵防塌钻井液基本配方配制 胶液 ，采取细水长流的方式加入 ，保持性能均匀稳 定 。控制漏斗黏度为 7 5 ～9 0 S ，承压堵漏前密度为 1 ． 3 9 ～1 ． 4 2 g ／ c m ，承压 堵 漏 后 密 度 为 1 ． 4 5 ～1 ． 4 8 g ／ c m ，AP I 滤 失 量 小 于 2 mL，高温 高 压 滤 失 量 1 5 0℃ 小于 7 mL，动切力为 1 2 ～ l 8 P a 。 2三开井段保持排量在 3 2 L ／ s以上，同时加 入 0 ． 0 5 ％～0 ． 1 ％P A C ． H V，提高液相黏度 ，控制大 斜度井段钻 井液黏度在 8 0 ～9 0 S 之 间，动切力 为 1 5 ～2 0 P a ，动塑 比大 于 0 ． 5 P a ／ mP a S ，提 高钻井 液悬浮 、携带能力 ，确保掉块和钻屑及时返出。 3用好三级 固控设 备，振动筛筛 布孔径小于 0 ． 1 0 r n l T l ，除砂器筛 布孔径小于 0 ． 0 7 6 mi l l ，及时使 用离心机 ，清除劣质固相 ，保持泥饼光滑致密。 4 保持乳化渣油含量不低于 5 ％，特制乳化沥 青含量不低于 2 ％，提高钻井液润滑性，控制摩阻 系数小于 0 ． 0 8 ，降低扭矩和上提拉力 ； 电测和下套 管前 ，用 2 ％ 的塑料小球 和 1 ． 5 ％特制乳化沥青封 闭斜井段 ，确保 电测 、下套管作业顺利。 三开和顺层水平段钻井液性能见表 2 。 3 ． 3 随钻堵漏及承压堵漏技术 1 随钻堵漏。在水平段钻至 4 3 8 0 n l 发生井漏 ， 钻井液密度为 1 ． 4 0 g ／ c I I 1 3 ，黏度为 8 0 S ，漏失钻井 液 1 0 ． 4 I Y l 。现场实施了随钻堵漏 ，加入 0 ． 5 ％超低 渗透剂 、1 ． O ％单 向压力封闭剂、1 ． 5 ％ 超细碳酸钙 、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第3 0 卷 第5 期 夏景刚等束探1 H P井钻井液技术 3 9 0 ． 3 ％成膜固壁剂 ， 同时降低排量至 1 5 L ／ s ， 循环 2 周 ， 井下恢复正常。 表 2 三开 n l lll 层水 平段钻 井液性 能 ／D | F v{P v| Y Pl F L|FL m g ／ c m S mPaS Pa mL m L 2 2 66 1 ． 2 0 58 25 1 0． 5 5． 0 l 1 ． 5 3 2 25 1 ． 2 6 63 28 1 6． 0 3．4 1 0． 0 3 5 6 7 1 I 3 3 7 6 3 1 1 6 ． 5 2 ．4 9 ． 5 4 3 8 7 1 ． 4 0 8 2 3 3 1 8 ． 0 1 ． 4 7 ． 2 4 6 1 4 1 ． 4 2 8 3 3 5 1 9 ． 5 1 ． 2 6 ． 8 4 9 7 3 1 ． 4 5 8 5 3 7 2 1 ． 5 1 ． 2 7 ． 0 2承压堵漏 。水平段钻进至井深 4 8 7 9 1 T I 钻井 液全烃值达到 1 0 0 ％，钻井液密度为 1 ． 4 2 g ／ c m ，短 程起下 1 0柱后发生溢流 ，关井点火 。在处理溢流 过程 中发生井漏 ，造成 又漏 又涌，漏失钻井液 5 ． 2 IT I 。为保证下部施工安全 ，进行承压堵漏 。配制 3 0 r f l 堵漏浆 9 ． 0 ％复合堵漏剂 6 ．0 ％石棉绒 4 ． 5 ％ 单向压力封闭剂 0 ．3 ％成膜固壁剂 ，将钻具下至 漏层顶部 ，泵人堵漏浆 ，关 闭封井器 ，用 2 L ／ s的 排 量缓 慢挤 注堵漏 浆 ，同时观察 、保持 套 压为 2 MP a ，承压 8 h 不降，开井循环正常。承压堵漏成 功后将钻井液密度提高至 1 ．4 5 g ／ c m 3 |恢复正常钻进。 3完钻后 为保证完 井施工顺 利及 固井质量 ， 再次实施承压堵漏 ，现场采用不同粒径的骨架材料 和填充材料配制浓度为 3 0 ％、密度为 1 ． 4 5 g ／ c m。 的 堵漏浆 4 6 8 m3 ，泵人井 内 3 9 9 1 T I ，用 2 L ／ s 的排量 缓慢挤注堵漏浆， 关井憋压 2 ．5 MP a ， 压力 8 h 不降。 承压堵漏成功 ，大幅度提高了地层承压能力 ，钻井 液 密度 由 1 ． 4 5 g ／ c m 提高 至 1 ． 4 8 g ／ c m ，扩大 了密 度使用窗口，有效预防了井涌、井喷等恶性事故的 发生。堵漏材料加量见表 3 。 表 3 5 0m3 堵漏 浆堵漏材料加量 应用优化后的K C 1 聚磺封堵防塌钻井液顺利完 成了重点风险探井束探 I H P 井 的钻井施工任务。 施工 中通 过实施钻井液强抑制 、强封堵有效解决 了 沙河街组膏泥岩、油页岩垮 塌 [ 4 - 5 ] ； 2 1 5 ． 9 mm井 眼裸眼井段长 2 7 0 8 m，浸泡时间长达 2 0 0 余天， 多次起下钻通井无阻卡现象 ，中完及完井 电测一次 成功 。该 井钻井周期为 7 4 d ，而束探 1 H井的钻井 周期为 1 1 4 d 。通过随钻堵漏 、承压堵漏 ，大幅提 高了地层承压能力 ，扩大 了安全密度窗 口，解决了 井漏 、井涌的矛盾。乳化渣油和特制乳化沥青的加 入，大幅降低了泥饼摩阻系数，定向段施工无托压 和压差卡钻现象。合理加入流型调节剂 ，提高了钻 井液液相黏度 和动切力 ，保证了大井眼和大斜度井 段井眼清洁。 4 结论 1 ．高黏聚阴离子纤维素可提高钻井液液相黏 度、动切力及动塑比，改善钻井液悬浮携带能力， 配合短程起下钻 、提高泵排量等工程技术措施 ，满 足了束探 1 H P 井水平段井眼净化需求。 2 ．在 KC 1 聚磺钻井液基 础上 ，引入 聚胺抑制 剂能进一步提高体系抑制能力，并引入特制乳化沥 青 、成膜固壁剂 ，强化 了 K C 1 聚磺钻井液的封堵 防 塌能力，解决了冀中束鹿凹陷区域沙河街组深灰色 泥岩 、灰褐色油页岩 、膏泥岩井壁垮塌问题。 3 ．该井采取 的随钻堵漏和承压堵漏技术 ，大 幅度提高了地层承压能力 ，对克服井漏、井涌矛盾 非常有效。 参 考 文 献 [ 1 ] 张洪伟，左凤江，贾东民，等 ． 新型强抑制胺基钻井液 技术的研究 [ J ] ． 钻井液与完井液 ，2 0 1 1 ，2 8 1 5 - 7 ． [ 2 】 胡景东，龚志敏，王增顺，等 ． 渤海湾超深井牛东 1 井 钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液 ，2 0 1 2 ，2 9 3 9 - 1 1 ． [ 3 ] 盖靖安，王多夏，王莉 ，等 ． 乌兹别克斯坦费尔甘纳地 区吉达 4井钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 1 ，2 8 3 6 ． 9 ． [ 4 ] 何振奎 ． 页岩水平井斜井段强抑制强封堵水基钻井液技 术 [ J ] ． 钻井液与完井液 ，2 0 1 3 ，3 0 2 4 3 ． 4 6 ． [ 5 ] 张洪伟，解经宇，左凤江，等 ． 强封堵有机盐钻井液在 致密油水平井中的应用 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 3 ，3 0 3 4 3 ． 4 6 ． 收稿 日期2 0 1 3 0 8 1 1 ；HG F 1 3 0 5 W3 ；编辑 汪桂娟 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m