蒙古国塔木察格油田钻井液技术.pdf

第 2 7卷 第 6期 2 01 0年1 1月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D COM PLETI ON FLUI D V01 ． 2 7 NO ． 6 Nov e ．20l 0 文章编 号1 0 0 1 ． 5 6 2 0 2 0 1 0 0 6 0 0 9 2 0 3 蒙古国塔木察格油田钻井液技术 陈德铭 ， 巩建军 ， 蒲庆如 ， 张明庆 ， 徐兴军 ， 徐东升 ， 赵利 1 ． 渤海钻探第二钻井工程公司泥浆技术服务中心，河北廊坊 ； 2 ． 渤海钻探长庆石油丁程事业部 ，西安 摘要蒙古国塔木察格油田在钻井施工过程中钻遇伊敏组地层大段泥岩， 易吸水膨胀、 缩径， 造成起钻拔活塞、 下钻通阻 ； 大磨拐河组和南屯组地层在钻进 中易发生井垮 ； 铜钵庙组地层存在微裂缝，易导致钻井液发生漏失等。 通过研究分析，确定出了适合塔木察格油田的两性复合离子聚合物防塌钻井液，以及相应的处理措施。现场应用 结果表明，该钻井液具有较强的抑制性、低的滤失量和 良好的稳定井壁作用，抑制 了铜钵庙组地层的井漏 ； 该钻 井液流变性好，对井壁能产生清洗，满足 了安全快速钻井的需要，降低 了钻井生声中的事故和复杂，提高了生产 时效 ，为降低 钻井成本及钻 井施工创造 了良好的井眼环境。 关键词 两性离子聚合物钻 井液 ；井哏稳定 ； 防止地层损害 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 塔木察格盆地钻遇的地层为第四系 ，第三系的 贝尔湖群组 ，白垩系的伊敏组 、大磨拐河组 、南屯 组和铜钵庙组地层 ，少部分井钻至基底 。第 四系和 第三系地层岩性为红色泥岩和流砂层 ，下部见砂砾 岩，钻井施工中容易引发井漏 ； 伊敏组以上地层为 灰色泥岩 ，成岩性差 ，在钻井液滤失的作用下 ，易 导致大段泥岩吸水膨胀而缩径 ，井壁上也易黏附虚 泥饼 ，造成起钻拔活塞 、下钻遇阻等 问题 ； 大磨拐 河组和南屯组地层存在不整合砂泥岩互层 、含砾夹 层 ，岩性胶结疏松 ，钻进过程中易发生坍塌 ； 铜钵 庙组地层由砂砾岩和泥页岩组成 ，可钻性差 、研磨 性强 ，目的层承压能力低 ，易发生漏失 。 1 存在问题及采用的技术 1 ． 1 存在问题 ①大磨拐河组和南屯组地层极不稳定，钻进过 程中易出现破碎性地层垮塌，电测显示为糖葫芦井 眼，井径扩大率高。②铜钵庙组地层存在微裂缝， 钻进过程 中易发生井漏 ，严重时会出现钻井液失返 现象，如塔 l 9 ． 1 3 断块。③伊敏组地层的蒙脱石含 量高 ，造浆能力强 ，钻至井深 】 2 0 0 m 时，钻井液 的黏度和切力会突然增加。④塔木察格 的生产用水 中钙 、 镁离子的含量分别高达 1 0 0 ． 8 4 和 1 2 0 ． 2 4 mg ／ L， 配浆后造 成钻井液的黏度高 、切力大 、触变性强， 滤失量难以控制 、流动性差 ，给钻井液维护处理带 来 了很大的困难 。⑤有些 区域在南电组地层存在膏 泥岩地层 ，导致钻井液的黏度 、切力和滤失量增加。 1 ． 2 技术方案 在钻井施工中钻井液应具有如下特点。①能抑 制伊敏组以上地层泥页岩的水化分散 ， 能包被钻屑 、 减少有害 固相的积累。②在南屯组 以上井段具有良 好的护壁能力 ，封堵性好。③在进入大磨拐河组地 层后具有 良好的流动性和较低的滤失量 ，封堵造壁 能力强 ，能控制地层垮塌。④在保证平衡地层流体 压力的情况下 ，采用低密度 、低 固相钻井液。⑤钻 井液要有一定 的抗污染能力 ， p H值为 8 ～9 。⑥进 入铜钵庙组深井段后 ，钻井液流动性要好 ，结构不 易过强，达到随钻防漏堵漏的目的。⑦保证在复合 钻进中不拉井壁的情况下 ，达到起下钻顺畅。 2 钻井液配方的确定 1 抑制 剂。选择常用 的 4种 高分子处 理剂 ， 第一作者 简介 陈德铭 ，工程 师，一直从事钻 井液现场技术 管理工 作。地 址 河北省廊坊 市万庄 渤海钻探 第二钻井工 程公司泥浆技术服务中心 ； 邮政编码 0 6 5 0 0 7；电话 0 3 1 7 2 5 5 2 1 6 1 ； E ma i l c h c m8 8 8 t o m． c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ／～ 第 2 7卷 第 6 期 陈德铭等蒙古国塔木察格油田钻井液技术 9 3 评价其对泥岩的抑制性，结果见表 1 。从表 l 可 以 看出，随处理剂浓度的增加 ，回收率均在提高 ，但 浓度 大 于 0 ． 5 ％后 ，回收 率增 加 幅度 变 缓 ；浓 度 为 0 ． 5 ％ 时 ，回收 率 由大到小 的顺 序 为 F A 一 3 6 8 KP AM P AC一 1 4 1 P HM A I l l 。 表 l 岩样在不 同浓度处理剂溶液 中的 回收率 ％ 注 岩样取 自塔木察格盆地 T 1 9 2 8井。 2降滤失剂。不 同浓度的 NH ． NP AN一 2对 6 ％ 钠膨润土浆的影响见表 2 。由表 2可以看 出，N H 一 NP AN． 2在基浆中具有 良好的降滤失效果。 表 2 不同浓度的 NH ． NP A N一 2 对 6 ％ 钠膨润土浆的影响 3防塌剂 。在基浆 中分别加入不 同浓度 的处 理剂 ，评价其对稳定井壁的作用 ，结果见表 3 。 表 3 不 同浓度处理剂稳定井壁的作用 处理剂 F F L ／ 处理剂 F F L ， ／ S m L S m L 0 ． 5 ％ Z F J 一 2 3 l 21 ． 0 0 ． 5 ％ S N 2 8 1 8 ． 0 1 ． 0 ％ZF J 一 2 2 9 2 0 ．0 1 ． 0 ％ S N 2 7 1 5 ． 0 1 ． 5 ％ZF J 一 2 3 0 1 6 ． 5 1 ． 5 ％ S N 2 7 1 0 ． 5 0． 5 ％ SM P一 1 3 0 1 8 ． 0 0． 5％SF 2 9 1 6． 0 1 ． 0 ％ S M P一 1 2 9 1 5 ． 5 1 ． 0 ％ S F 3 0 1 2． 5 1 ． 5 ％ S M P 一 1 2 9 1 1 ． 0 1 ． 5 ％ S F 3 0 1 0 ． 0 注 配方密度均为 1 ． 0 3 g ／ c m3 ，p H值均为 8 ． 5 。 由表 3看出，在防塌剂加量相同的情况下 ，S N 树脂 、s F防塌剂 、S MP 一 1降滤失 效果 明显 ，表 明 在钻井施工 中它们可对井壁起到 良好 的封堵造壁作 用。因此确定出两性离子聚合物钻井液配方如下。 0 ． 3 ％ ～0 ． 6 ％ F A一 3 6 8 0 ． 2 ％～0 ． 3 ％ XY_ 2 8 0 ． 8 ％～ 1 ． 0 ％ NH4 ． NP AN一 2 2 ％～3 ％ S N树脂 1 ． 0 ％ ～ 1 ． 5 ％ S MP ． 1 1 ． 0 ％～ 1 ． 5 ％ S F 0 ． 5 ％～ 】 ． 0 ％ S F 一 2 6 0 0 ． 2 ％～0 ． 6 ％ Na O H 3 现 场应 用 3 ． 1一开 表层套管下人井深一般在 3 0 0 m左右 。一开采 用 1 ～2 t 膨润土配浆 ，钻井液黏度在 3 0 S 左右 ，密 度为 1 ． 0 4 ～ 1 ． 0 6 g ／ c m 。钻进 过程 中如有携砂 困难 等问题可再加入适量的膨润土进行调整，钻穿流沙 层 以后 ，采用低浓度 NH 一 NP A N一 2 溶液对钻井液性 能进行维护调整。 3 ． 2二 开 将一开钻井液在地面充分净化除砂后 ，加人清 水稀释至使用量，在膨润土含量为 3 0 ～4 0 g ／ L基础 上进行预处理。调整钻井液黏度为 3 0 ～3 5 S ，密度 为 1 ． 0 6 ～ 1 ． 0 8 g ／ c m。 ，配制后的钻井液水化 4 ～8 h 后即可开钻。胶液配方如下。 0 ． 1 ％ ～0 ． 2 ％ Na OH 0 _ 3 ％F A． 3 6 8 0 ． 2 ％XY - 2 8 0 ． 6 ％ ～0 ． 8 ％NH - NP AN一 2 在 钻 进 过 程 中，使 用 N H 一 NP A N． 2 、F A． 3 6 8 、 X Y - 2 8 配成胶液维持钻井液的低黏度和低切力，大 磨拐河组以上井段胶液的浓度控制为 1 ％～2 ％ ； 以 下井段胶 液的浓度 控制为 0 ． 5 ％～ 1 ． 0 ％，随井深 的 增加，F A 一 3 6 8在胶液中的加量可以逐渐减少 。 钻至伊敏组底 部地层 1 0 0 ～2 0 0 m时 ，为了提 高上部井眼的稳定性，同时使钻井液在层位交接处 较快地发挥封堵造壁性 ，加人 1 ％～ 1 ． 5 ％S N调整钻 井液 的黏度小于 4 0 S ，控制滤失量为 4 ～5 mL； 钻 至大磨拐河组地层后，配合使用 S MP 一 1 和 s F使钻井 液中防塌剂的有效含量大于 2 ％，滤失量小于 4 mL 。 大磨拐河组底部地层 以及与南 屯组交接处属于 地层破碎带 ，钻至该井段时 ，振动筛面会突然返 出 大量泥岩破碎块 ，最大的为 5 c m x 1 0 c m左右。此 时保证钻井液有一定的黏度和切力 ，即能及时将破 碎垮塌物及时带 出，直接加人 0 ． 5 ％～l ％的防塌类 处理剂 干粉，一般钻进 2 0 ～3 0 m，交界 面处 即可 形成好 的泥饼封堵层 ，井壁得到稳固。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 钻 井 液 与 完 井 液 2 01 0年1 1月 钻进南屯组地层 ，钻井液要有 良好的流变性 ， 保 持性能均匀稳定 ，进入 中深部 井段后 ，防塌剂 的有效含量不低于 3 ％ ； 钻井液切力偏大时 ，可用 S F ． 2 6 0碱液进行调整 ， 维持钻井液黏度为 4 0 ～4 5 S 。 3 ． 3 密度控制 现场施工出现井壁失稳的问题，采取 的对策都 是提高钻井液的黏度和密度，井下的复杂情况就可以 得到解决。正常情况下钻井液密度维持在 1 ． 1 5 g ／ c m ， 一 旦钻遇破碎地层，钻井液密度提至 1 ． 1 7 g ／ c m 。 3 ． 4 滤 失量的控制 施工中要严格控制钻井液滤失量。南屯组地层 以上地层用 S N树脂调整钻井液滤失量 ，进人下部 井段后 ，配合使用 S F防塌剂和 S MP 一 1 ，以增强抗 温性能。在大磨拐河组以上地层 ，钻井液滤失量控 制在 5 mL以内 ； 进入南屯组前就要及时对钻井液 进行防垮塌处理，南屯组地层钻井液的滤失量小于 4 mL，高温高压滤失量小于 1 0 mL 。 3 ． 5 井漏的预防和 处理 铜钵庙组地层易发生井漏，以塔 1 9 1 3断块 为 代表，此井段地层成岩性较好，岩性多为砂粒岩和 砂岩，渗透性较强、易漏，钻进 中黏度有降低趋势， 钻井液的结构不能太强，避免接单根开泵造成压力 激动诱发井漏 ； 有轻微渗漏 H D il 入 0 ． 5 ％～ 1 ． 0 ％ 的 单 向压力封 闭剂、适 量的膨润土 粉，达 到随钻堵 漏的 目的 ；出现严重漏失或失返 时，配制 1 5 ～2 0 m 桥塞堵漏 浆 配 方 井浆 5 ％～8 ％ F D L 1 ％ ～ 2 ％ D C L ，使其黏度大于 2 0 0 S ，注入漏层后起 钻静止 6 ～8 h ，可达到堵漏的 目的。 3 ． 6 合理使用烧碱，改善生产用水 该油 田生产用 水的钙 、镁离子含量相对较高， p H值基本 在 6左右 ，在配浆 和维护处 理过程 中， 要使用一定量的烧碱 ，辅助沉出水 中的钙 、镁离子 ， 提高钻井液的p H值，一般 p H值维持在 8 ～9 。 3 ． 7 储层保护工作 塔木察格油田 采取的是快速封堵保护油层技术， 具体做法是 进入油层前 1 0 0 m加入 l ％泥饼改善 剂和 2 ％～3 ％超细碳酸钙，使井壁周围快速形成屏 蔽暂堵带，将井浆改造成完井液。进入油层后控制 钻井液密度在设计范围内，起下钻操作平稳，防止 液柱压力激动及触变性强造成井下漏失而污染油层。 实施快速封堵技术后，间断使用离心机 ，防止离心 机在清除有害同相的同时清除部分超细碳酸钙，降 低钻井液的屏蔽暂堵能力，同时将压差的连续改变 对储层的损害降到最低 Ⅲ 。 4应 用效 果 应用该钻井液技术在蒙古国塔木察格油 田完成 9 9口井 ，较好地抑制了伊敏组造浆地层 ，对下部地 层的井垮 、井下漏失都起到了很好的控制作用。在 钻井施] _ 中起下钻顺畅 ，井下施1 二 正常 ，解决 了伊 敏组地层起钻拔活塞、下钻遇阻的问题。由于钻井 液具有 良好的性能 ，配合合理 的工程措施 ，对铜钵 庙组地层的漏失起到了封堵和预防作用 。 优化后 的钻井液流动性好 ，滤失量小 ，降低了 地层水敏性垮塌发生的几率 ； 虽然生产用水和地层 矿化度较高，但钻井液本身有着较强的抗盐、抗污 染能力 ，确保 了钻井液的流变性能，为安全 、快速、 高效钻井提供了良好 的井下环境 ，井下事故和复杂 情况得到了控制， 取得了较好的经济与技术指标。 5 结论 和 认 识 1 ． 在两性复合离子聚合物防塌钻井液中引入抗 温抗盐处理剂，解决了塔木察格油田钻井施工存在 的问题 ，对上部地层具有 良好 的抑制性能，易于实 现钻井液的低固相 。 2 ． 两性复合离子聚合物防塌钻井液中压和高温 高压滤失量低 ，形成的泥饼封堵地层层理 、裂隙能 力强 ，有利于井壁稳定的实现 ，对铜钵庙组的井漏 问题也起到了很好 的预防作用。 3 ． 两性 复合离子聚合 物防塌钻井液流变性好 ， 对 井壁能产生清洗 ，满足了安全快速钻井的需要， 有利于发挥钻井液的水力破岩的作用 。 4 ． 虽然生产用水的钙 、镁离子含量较高 ，但两 性复合离子聚合物防塌钻井液性能稳定 ，滤失量易 于控制在较低值 ，高温高压滤失量仅为 8 ～ 1 0 m L。 参 考 文 献 [ 1 ] 赵峰，唐洪明，林海春，等 ． 压差的连续改变对钻井液 储层损害程度的影响 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 0 7 ， 2 4 6 6 7． 收稿 日期2 0 1 0 0 6 2 5 ；HG F 1 0 0 5 A 6 ；编辑 张炳芹 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m