FHW001水平井钻井液技术.pdf

／ 摹2 卷 摹l 期 5 丰3 月 石油钻井工程 I ／ 0 0 1水 平 井 钻 井 液 技术 ． I f 。 l 丝一一 一一，r 新疆油管理局钻井工艺研究所 【 ’ f 摘 要 本文概述 了浅层 起】一油水平 井钻井液技 术在 F 胛 o 0 1井的使 ．_ } 情况 与 堆 护 方 法 ．介 龆 了钻 井 液 美 于 井 眼 稳 定 ，携 岩 、造 壁 、 涓 滑 性 午 几 方 面 的 技 术 ．验 证 了在 层 漉 条 件 下 ． 只要 动 切 力、 抽 变性 、 动 塑 比 和 I i值 调 整 的 台 适 ． 再 配 合 一定 的 工 程 措 茎 善 下 是 携 岩 洗 井 钴 牛 浆 ， 主 题 词 水 平 井 钻 井 {茛 井 眼 稳 定 润 滑 防 卡 携 岩 洗 井 铽 彳 ‘ J 1 前 言 F H w0 01井是 新 疆第 一 口浅层 超 稠 油水 平 井 ．该 井 位 于 夏 红 北 断 裂 上盘 、中生 是 超爱 尖 灭带 上的 风城 油 田区域 斜 构造 带 上 ．地 层的 特 点是 成 岩效 果 差 。 地 层松 软 ， 存 在 明 显 的不 整 合 面和 断 层 ．所 钻 地 层 中 的泥 岩 ， 上部 吐谷 鲁组 粘 土 以肇脱 石为 主 ． 总 量 占 9 2 ， 下 部 齐 古 组 粘 土 是 以肇 脱 石 和 高碡 石 为 主 ， 占总 量 的 5 8 ．3 7 ． 水 敏 性 均很 强 ， 而 两 层组 中的砂 岩及 砂 砾 岩 胶 结 绚 以粘土 为 主 ， 见 水 易 散 塌 ．这 些给 我 们 钻 垂深 只 有 不 到 3 0 0 m的 水平 井 ． 无 论 是 井 眼稳 定还 是 轨 遗 控 制 都带 来很 大 的 困难 ． 钻 这 Ⅱ井 的 目的是 利 用 水 平井 钻 探 技 术 开 发 风 城 油 田齐 古 组 国 砂 层组 里 的超 稠 油 油 藏 ． 为 开 发 其 它 稠 油 区 创 造 条 件 ． 2 工 程 概 述 F ] -I “ V001井 于 1 9 9 {年 8月 { 日- 用 4 {{ ． 5 哪钻 头 开 钻 ， 开 眼 井 斜 3 0 ．井 深 6 0．2 m 一 下 入 3 3 9 ．7 m套 管 5 6 ．5 6 m．8月 6 日用 311 n m 钻 头 二 开 ． 稳 斟 至 1 { 0 m 开 始 造 斜 - 至 2 { 8 ．8 8 m井 斜 达 5 5 ．1 舻．8月 1 1日稳 斜 ， 平 均 以 ／ 3 0 m进 行 造 斜 于 8月 1 2日再 次造 斜 - 于 8月 1 8日顺 利钻 至 井甥 1 4 5 5 m， 准 确 进入 靶 区 ． 靶 窗 入 口井 斜 角 为 9 0 ．{ - 水 平 位 移 为 3 2 7． 1 m， 垂 深 为 2 6{ ． 8 m， 下 入 2 { { ． 5 哪拄 套 { 5 0 1 { m．8月 2 2日- 用 中21 6 哪钻 头 三 开估 2 0 0 m 水 平 段 ， 于 8月 2 3日钻 至 井 深 6 5 3 m 完 钻 ．最大 井斜 角 9 0 ． 2{ 。 ， 垂 深 2 6 4 ． { m， 全 井 水 平 位移 5 2 5 ． 1 m． 水 平 段 长 2 1 7 m。 下 入 21 7 m绕 丝 筛 管 2 3 5 ． 3 5 m 至 井 底 完 井 。全 井 钻 井 周 期 2 0 d， 比 预 计 的 2 8 d提 前 了 8 d． 为 在 该 区 钻 井 取 得 了 经 验 ． 3 钻 井 液 技 术 3 ． 1 钻 并 液 类 型 及 性 能 一 开 采 用 坂 土 含 量 为 7 3 g ／ 1的 预 水 化 膨 润 土 心 ， 配 用 2 D F D 降 失 水 ． 密 度 为 1 ． 维普资讯 F H W0 0 1 木平 井拈 井液毡木 0 5 g ／ ∞ ’ ． 粘 窿 7 5 s ， A P I滤 失 量 小 于 l 0 ． 静 切 力 l 6 ．5 ／2 7 I 二 开 、 三 开 均 采 用 K aI聚 磺 屏 蔽 钻 井 液 体 系 ， 基 萃 配 方 为 t 坂 土 3 、 F A3 6 7 0。 l 、 一2 7 0 ． 2 、 毹 一 2 06 、 K C I 5 7 、 哪3 、 S A S 3 、wc l 3 、 润 滑 赉J 0．5“ ． 密 度 控 铡 在 ． 1 O 1 ．】 5 g I ‘ f 有 关 钻 井 凄 性 能 见 表 】 3 ． 2井 眼 稳 定 技 术 井 冁 的 稳 定包 括 井 眼 坍 塌 及 井漏 两大 类 ， 由于 该 区地 层 戚 岩 效 果 整 ， 牯 土 又是 以 伊 蒙 混 鹱 和 高 磷 石 为 主而 移 岩 中的 致 结 物 又 是 以 土 质胶 结 为 主 ． 做 为 钻 井 液 要 做 的 工 作就 是 在 可 控 因素 中 ， 如 何 使 井 眼 保持 稳 定 ．二 开 、 三 开 钻 遘 地 层是 吐 谷 鲁 纽 ， 齐 古 组 以 砂 岩 、 砂砾 岩和 泥 岩为 主 ．无 论是 砂 岩还 是 泥岩 见 水后 援 暑 垮 塌 、 散 塌 ．为 保 证 安垒 钻 井 ， 采 取 下 技 术 措 施 ． 表 l n 0 01井 不 同 井 深 时 钻 井 液 性 能 0 1 O l ， F a| 十-l o． a 一-1 0 ⅫT a Y ， P v 置f ． l s／ca’ - mh ● H mV一 _鼍一 tmt ‘ Pt I 5 G 2 L忻 7 5 e 8 L 7 5 l 邑s 1 2 7 1 0 1 t 1 0 4如 I ． 1 0 e l 5 5 0 0 强 S l i t ． 5 6 ， l 1 ． 1 3 5 o 1 0 1 2 ． 5 B蛐 0 ． s 6 i l l 1 5 6 1 t I B I ． 1 5 l 7 6 m盯 “5 4 5 ， 5 5 ／ O - 5 mO 5 2 4 2 ． 镕 S m 3 o 2 2 5 1 ． I 5 4 5 l S ． 5 m B 仉 “ 7 ． 5 ， l O 6 ． 4 ／ O ． 5 m t }7 t ∞ m 3 o 2 8 B 】l 5 5 l 5 1 4 5 L 5 4 仉4 3 6 ． s l 1 0 5 ． 7 ， m 5 m0 5 2 ● t7 O n2 5 l 5 l _ 】 5 6 a 5 l 3 5 1 1 二5 5 ． 5 5 m a 7 t7 l S 1 3 6 3 1 ． 1 5 S O 0 Ⅱ6 g 4 6 6 1 1 1 5 ． 2 ， 5 “ O 3 ． 9 a 2 m2 { 2 3 6 L l 5 7 4 7 5 13 】 O 7 7 0 ， 黯 5 ， l t 5 ， 5 0 3． 9 上 7 l I 5 7 ． 5 1 5 l 5 0 ． 3 9 1 O ／ 1 6 O ． 5 O 3． 0 二 2 上 7 2 L 4 5 m 3 S L1 4 5 5 8 1 8 9 ． 5 0 5 3 0 ． 5 7 1 s { 1 7 ． 5 s l o ． 5 0 劓0 吝6 8 4 ． 2 1 5 2 l茚0 I ． 1 5 B O 2 8 a 6 n F I n盯 l ／ ＆ 5 ， 5 乱0 鲥9 2 6 ＆ 3 ． 2 ． 1钻 井液 防 塌 能 力 为使钻 液组 分 有 防塌 能力 ， 采 用 了高分子 聚合 物包 被荆与橱青 类 ， K Q 防塌剂 配 合方 案 通过 实验优选 出了 K Q 含 量选 5 以上时能 有效 地抑制泥 岩及 泥 质胶 结砂 岩的分散 ． 优 选 的 K Q 一 一 聚 磺 屏 蔽 体 系 其 防 塌 能 力 主 要 体 现 在 t 1 针 对 泥 岩 、 砂 泥 岩 段 ． 利 用 K Q 降低钻井 滤液 活 度 ． 依靠 。 富钾 抑 制泥岩 水化 ， 同时利 用聚台物 的强包 被 作用 扒搁 井 壁 。 保证泥 岩段 的井 眼稳 定 。 2 砂 岩 、 砂砾 岩段 ， 由于 主要胶 结裙仍 以牯 土为 主 ． 为抑制 胶结粘 土 的水化 。 防止砂 泥岩 、 砂砾 岩敢塌 ， 依 靠 K a 来达到 目的．提 高 造壁 能力和 抗 压 强度 ， 保持 砂砾 岩 段的井 壁稳定 ， 求快建 钻进 ．经现场实糟 ． 从而返 出的泥 岩 屑坚硬 干 燥 。 无 塌 块 现 象 。 3 ． 2 ． 2合 适 的 钻 井 液 密 度 钻井液 的密 度是 个很 重要 的性 能参数 。 密 度过高可 能压漏 地层 。密 度过 低 ， 液柱 压力 平 衡 不 了地 层 压 力 。 造 成 井 壁 失 稳 ， 因 此 钻 井 液 密 度 应控 制在 合 理 范 围 内 ， 即 能 控 制 地 层 维普资讯 第2 棼 第l 嘲 1 9 9 5 年3 月 石油钻井工程 压力 ． 夏撑 井眼 一 又 能够 防 止压橱 地 层。根据 地层 压力梯 度 ， 垒 井钻井液 密度一直 控制 在 』 ．1 5 g ／ a n I皇 矗 。 3 ． z ． 3造 璧 技 术 的 应 用 为 了稳 定砂 岩 、 砂 砾 岩 井段 ， 在体 系中加入 3 S A ．S 、 3 wcl与体系 中粘土 粒子 、 钻屑 一起 一 形 成 的滤 饼 致 密 ， 对 清 水 的 防透 失 农 在 8 ／ 3 ． 5 MI ． 3 0 墒以 内 I 抗 压 达 8 m未 被击 穿 ．根 据 已钻井 资料和 钻井地 质设计提 示在 吐谷 鲁底 帮的砂砾 岩段 和不 整 台 胶 结 面 有 漏 失 现 象 ．由 于 提 高 了 钻 井 菠 的 遣 璧 髓 力 ， 既 投 有 发 生 井 壁 坍 塌 ， 也 投 有 发 生 褚 井 渍 漏 戋说 科该 技 术 的 应 用 是 成 功 的 。 3 ． 3防卡 技 术 水 平井大 辫度段和 水 平段 t 摩 阻与扭矩均较大 ， 要 防止卡 钻 ． 应做好 以下几项 工作 ． 3 ． 3 ．1改 善 钻 井 液 润 滑 性 随着井斜 有 的增 大 ． 钻 具 向 下井 壁整 体倾靠 ， 甚 至躺在下 井壁 上 ， 使摩 阻和 粘 附力增 大 t 在钻 具结 } 暂一 定 时 ， 只有提 高 润滑性 ， 减 小了泥饼 对 钻具 的粘 附 力 ， 才 能有效 地 防止 粘 附卡钻 ． 通过现 场 实践 ． 我 们使用 的以 S A ．S、 、 润 滑剂 接一定 比倒旄 工收到 良好 的效 果 。摩阻控 恻 在 O - 0 6 1 2以 内 ， 最 小时达 到 0 ． 0 3 { 9提 下钻 时 钻具在 井眼 中的 摩攘 阻力 一 般均 在 2 0 ～ 4 0 。 3 ． 3 ． 2保 持钻井 液有适 宜 的静切力和 动切力 在 4 ～9 大 斜 度段 和水 平段 岩 屑在 井壁 下． 暗易 形成 岩屑 床 ．而 钻具 帖 靠 下井 壁 使用蜗轮钻 具 时 ， 钻 具几 乎就躺 在下井 壁上 ．由于岩 屑在下 井壁的不 断沉积 以及 钻具 自身重 力的作 用 一 钻具 嵌埋 的面积会 不断增大 ， 随之 而来的 摩阻和扭 矩也增大 ． 这时 最 易 发 生卡 钻事故 。 为使 钻 井液对 岩屑有足够的 悬 浮能力 ． 尽可 能的减小岩 屑床 的厚 度 ， 钻井 液要 有足够 的动切 力和静 切力 ．把动切力控 翩在 6 ～ 1 5 P a， 初切终 切可保持在 3 ～6 ／ 6～ 1 5 P a ， 是完全 可以胜 任悬 浮岩屑 的 ．实践也 证明了这 一点 ， 在 F H W0 0 1井 ， 垒 井未 发 生一 次 卡 钻 事故 ．在 井 深 3 2 2 ．3 m， 井斜 角 6 5 ． { 伊 时 ， 由于 设 备 问 题 ， 钻 具 在 井 眼 中静 止 1 9 h， 未 发 生阻 卡 现 象 。 当 时 的 钻 井 液 性 能 见 表 2 ． 表 2 钻 井 液 性 能 Ⅳ m． ／ o P V Y P [ K ] v | PH YP脚 K．f g ／ a n I | m i ／ m m P h j P I m 1 ． 1 5 5 3 5 ， 仉 5 5 1 3 1 2 9 2 o I 3 7 2 2 X 1 1 5 3 ． 4携 岩 洗 井 技 术 根 据 。 - 。 ． Ⅸ 蛐 研 究 一 在 素 流状 态 下 ， 钻井 液 的 携屑 能力 一般 不 受流变 性 塑 性 粘 度 或 动 塑 比 的 影 响 l 在 层 流 下 尤 其 在 低 返 速 时 ． 高 动 切 力 和 高 动 塑 比 可 降 低 环 空 岩 屑 浓 度 ， 改 善 携 屑 能 力 。 鉴 于 现 场 泵 工 作 效 率 及 排 置 小 ， 不 易达 到 要 求 。 为 解 决 携 岩 问 题 ， 钻 井梭 从 以 下 几 个 方 面 人 手 ． 1 根 据 国 内 外 的 研 究 表 明 非 牛 顿 流 体 的 携 屑 比牛 顿 流 体 好 ． 非 牛 填 性 强 的 钻 井 流 体 比非牛 顿性 弱 的钻井 液 体 携屑好 。因此有 意识 地把 n值 控制 在 0 ． 6以内 ． 2 要 有 良好 的 悬 浮 能 力 ， 有 足 够 的 凝 胶 强 度 ， 保 证 钻 屑 在 环 空 钻 井 液 中 有 一 定 的 维普资讯 F I- I W0 0 1 术平牛钻井液齄皇 悬 浮 时 间 避 免 形 成厚 的 岩 屑 床 下 易 清 洗 。 3 茸台 童 触 动 切 力 ， 以 保 证 在 漉 奄 巾 有 足 够 的 结 构 能 力 ， 顺 利 的 把 岩 屑 携 带 出 井 眼 ， 以 提 高 岩 屑 辅 迭 比 。 4 有 较好 的艘变 挂 和剪 切 稀释 能力 ， 把 韧终 差值 控 制在 1 0 P u以内 ， 既保 持 有较 高 的凝 胶 强度 ， 又易于 开 泵 - 使钻 井液 始 终具 有 良好 的剪 切 稀释 能 力 ， 减少 开泵 时 的波 动 压 力 ， 井 有 利 于 清 除 岩 屑 床 ． 5 要 有 合 理 的 簏 工 措 藏 配 合 t 定 时 上 下 活 动 或 转 动 钻 具 。 这 样 有 助 于 清 除 岩 屑 床 和避 免岩 屑床形 成 。 4 现 场 实 践 及 效 果 分 析 在 P d V 0 0 1井现 场 施 工 中 开 、 三 开均 使 用 K Q 一一聚 一 屏蔽 钻 井灌 体 系 ， 实 践证 明 ， 该 体系能 满足 钻该地 区水 平井 要求 4 ．1 现 场 维 护 1 一 开 使 用 高 坂 土 舍 篮 的 轻 泥 浆 ． 2 把 钻水泥 塞的 井 浆垒 部 放掉 。把 留出的 4 0 m’ 左 右 的井 浆用清 把 MB T值调 整 到 3 0 g ／ 1 后 ， 开 始 转 化 ， 转 化 后 性 能 见 表 3。 表 3现 场 转 化 井 浆 性 能 F V F P V Yp Ol ／ 1 0 m MB T PH YP E ／ ∞一 【 ． m t ／ r m P a j C | ／ 1 1 ． 1 O 4 8 8 e ／ 1 1 5 7 ． 5 5 ／ 1 7 ． 5 咀5 8 o ． 5 2 l 5 3 采 用等浓度 胶液 以细 水长 漉的形 式 朴充 。胶液 配 方为 1 高 分 子 K C I 中 小 分 子 1l 1 0 2 4 2 中 小 分 子 K O _ 一 1 5 在 缺 少 高 分子 。 调 整 流变 性 时 以 1配 方 维 护 为 主 I 在 降 失 水 、 改 善 润 滑性 和 补 充 K O _时 以 2配 方 维 护 为 主 ． 4 造斜 在 4 o ． ～ 9 俨 过 程 中是 岩 屑床 最 努形 成 的 井 段 ， 携岩 清 洁井 眼显 的 尤为 重 要 。从振 动筛上 观察 岩 屑 ， 返 出 的泥 岩成 形 ， 硅 角分 明 。 岩 屑 内 部干 燥 ， 砂岩 不 成形 垒 井 成 岩效 果差 以砂 粒 形 式 返 出 。 因此 在 满足 润 滑 性 要求 的 前提 下 。 有 意识 地 提 高 牯 度 、 动 切力 、 动塑 比。粘 度从 5 0 s逐渐 提 高到 9 0 s ， 动 切力 由 8 ． 5 提 至 1 4 ． 5 ， 动 塑 比 由 0 ．4 7提 到 最高达 1 ． 5 4。 使 钻井 藏 悬 浮和 携带 岩屑 的 能力 得 到 了有 效 的提 高 ， 避 免 了 形 成 严 重 的 岩 屑 床 。 5 为保 证井 壁稳 定 。 把 [ K ] 控制 在 2 ． 11 0 ‘ 一 2 ． 4X1 0 4 m g ／ l 。 6 钻 井 液 性 能 始 终 处 于 较 稳 定 状 态 ， 杜 绝 冲 放 泥 浆 ， 避 免 大 起 大 落 。 4 ． 2现场 使用效 果 1 动 力 头 启 动 不 憋 ， 钻 具 扭 矩 小 } 钻 具 停 止 时 无 倒 转 现 象 。 2 每 次 起 下 钻 和 下 套 管 、 筛 管 作 业 均 顺 利 下 入 。 3 起 下钻库 阻通 常 在 2 0 ～4 0 k N， 只有个别 点库 阻 瞬时达 到 5 0 ～8 0 k N。其值 均 小 于常 规定 向井 中的 牵阻 ． 下 转 螺 4 8页 维普资讯