DSF2多底多分支水平井钻井液技术.pdf

第 2 7卷 第 3期 2 0 1 0年5月 钻井液与完井液 DRI L LI NG F LUI D ＆ COMPL ET 1 0N F LUI D 、 ， o 1 ． 2 7 NO． 3 M a y 2 0 1 0 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 0 0 3 0 0 5 5 0 4 DS F 2多底多分支水平井钻井液技术 陈波， 张杰 ， 李炀辉， 叶勇 中海油服股份有限公司油田化学事业部，上海 摘要DS F 2井是由修井机钻探的一口3底 3分支水平井，油藏物性属于低孔低渗， ，井底温度约为 1 0 7。 C， 存在压力亏空层 约为 0 ． 6 。P E M 钻井液和 P R D钻井液技术满足了钻井工程及储层保护的需求，并获得 了以下应 用效果 P E M 钻井液在注水井眼钻进中共浸泡 5 6 d ，但是井壁仍然稳定，没有发生垮塌现象 ； 用 P E M 钻井液顺 利完成了3 0 0 m长水平段钻进，其中生物聚合物 P F ． V I S的运用起了关键作用 ； 打破 了P R D钻井液只能钻砂岩的 传统认识，在 西1 5 2 ． 4 r n l n井眼的分支、主井眼用其顺利完成 3 0 0 4 0 0 m长泥岩段钻进 ； 油层保护技术 包括破胶 措施 效果好，该井初始产量为 6 0 0 m ／ d ，很大程度地超过了预期 O DP配产。该井钻井液技术的成功应用为该地区 低孔低渗油气藏的勘探开发提供了很好的借鉴作用。 关键词 多分支水平井 ； 低孔低渗 ； 井眼稳定 ； 井眼净化 ；防止地层损害 ； P E M 钻井液 ； P R D钻井完井液 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 1 工程 地质 情况及 钻井 液技 术难 点 1 ． 1 工程地 质情况 通 过地质 和开发 动态分析 认为 ，北部 A4 b砂 体在 DS F 1 井 附近比较发育 ，因此布置 了 DS F 2井 ， 该井 由修井机钻探 ，是一 口3底 3 分支水平井 ，其 井身结构如图 1 所示 。测得 DS F 1 井地层静压力 为 1 6 ． 2 MP a ，推测 DS F 2井 的注水分支水平段压力 可 能与 DS F 1 井相近 处于压力亏空状态 ，注水分支段 原始地层压力为 2 5 ． 7 3 MP a ，但是 由于层 比较薄 ， 砂体的连通性也存在一定的风险 ，如果不连通则地 层压力可能为静水柱压力。该井 A4层压力及温度 预测情况为 注水分支的 A3层垂深为 2 6 0 0 m，压 力为 2 5 ． 3 2 MP a ，温度为 1 0 7 ． 1 4。 C，其 A4 b层垂深 为 2 6 4 6 m，压力为 1 6 ． 2 MP a ，温度为 1 0 9 ． 0 8。 C； A4 b主井 眼垂深为 2 6 3 3 m，压力为 2 5 ． 0 1 MP a ，温 度为 1 0 5 ． 1 9。 C，A 4 c主井 眼垂深为 2 6 4 0 m，压力 为 2 5 ． 0 7 MP a ，温度为 1 0 5 ． 4 3 o C。 1 ． 2 钻井 液技术 难点 1 在 2 1 2 ． 7 r n r n注水井眼 内，有 3 0 0 m左右 图 1 DS F 2井身结构 长的水平段 ，并进行了回填侧钻作业 ，选用了 P E M 钻井液 ，钻进难度较大。 2 西2 1 2 ． 7 r n n l 注水井段的井 眼净化问题 上层 套管尺寸为 西3 3 9 ． 7 ram 。 3 西1 5 2 ． 4 ml T l 井 眼钻遇 的 A4 b层位分支、主 井眼有 3 0 0 --4 0 0 m长的泥岩段 ，采用了 P R D 钻井 液，顺利完成其钻进难度较大。 4 在 “ 狗腿度”超过 7 。 的井段成功下入筛管 第一作者简介 陈波，高级工程师，1 9 7 9年生，2 0 0 0年毕业于重庆石油高等专科学校石油与天然气开采专业，长期从 事钻井液现场技术服务和相关管理工作。地址 上海徐汇区零陵路5 8 3 号海洋石油大厦 1 5 0 9室； 邮政编码 2 0 0 0 3 0 ； 电话 0 2 1 6 4 3 9 5 3 0 0 3 1 5 0 9 ／ 1 3 5 0 1 8 3 4 5 2 0； E - ma i l c h e n b o 1 e o s 1 ． c o rn． c n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 6 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 0年 5月 的问题。 5 该地区油藏物性属于低 孔、低渗 ，如何在 具有不同压力系统 的井段实施安全钻进并进行油层 保护技术 ，也是该井钻井液技术的一个难点。 2 室 内研究 2 ． 1 P EM钻井液 P E M 钻 井 液 的 主剂 为 聚合 醇 P F ． J L X，它 具 有优异 的防塌抑制性 和润滑性及低荧光性 能 [ 1 - 3 1 通 过实 验 测得 岩 心 在淡 水 中的滚 动 回收率 仅 为 1 5 ％，而在 P E M 钻 井 液 中 的滚动 回收率 高达 9 1 ． 8 ％ ；泥岩岩心在清水 中的膨胀率 为 4 ． 0 3 ％，而 在 P E M 钻井液中的膨胀率仅为 0 ． 1 7 ％。除此以外 ， 它还具有降低油水 界面张力的作用 ，在 1 2 0 o C时 ， 当聚合醇 P F 一 几x加量分别 为 0 ． 5 ％、1 ． 0 ％、1 ． 5 ％、 2 ． 0 ％ 时， 油水界面张力为 2 5 ．4 、 1 7 ． 5 、 4 、 0 ． 0 3 mN／ m。 因此 ，它又是一种保护低孔低渗油气藏 的助排剂。 用 J Z 2 1 ． 1 ． 1 井的 2 和 4 岩心做渗透率恢复值实验 ， 保 留污染端测得 P E M 钻井液 的岩心渗透率恢复值 分别为 7 3 ． 6 ％ 和 7 2 ． 8 ％，将污染端截 去 1 c m后测 得岩心渗透率恢复值分别为 9 1 ． 5 ％和 9 0 ． 2 ％。 2 ． 2 P RD无 固相钻井液 实验使用的 P R D钻井液基本配方为 海水 0 ．3 ％Na O H 0 ． 1 5 ％Na z C O 3 2 ％P F ． F L O - C A T 3 ％ P F J LX2 ％ PF． LUBE0 ． 7 ％PF VI S 该钻井液的主要物质是 P F V I S ，它所形成的弱 凝胶流变性独特 ，表观黏度低、动塑 比高，切力与 时间无依赖性 见图 2 ，在高速剪切稀释后能很快 恢复空间网架结构 ， 因此具有 良好的悬浮携砂能力 ， 有利于防止岩屑床的形成。 t ／ mi n 图2 P R D钻井液的假塑性流体特性 该 弱凝胶体系具有低剪 切速率黏度高 的特性 见图 3 ，还能有效地控制污染带的深度 ，阻止固、 液相侵人地层 ，避免对井壁 的冲蚀 ，起到稳定井 壁、保护储集层的作用 】 。在 1 2 0 o C 热滚 1 6 h后 ， 测得岩心在 P R D体系、P R D体系 3 ％K C I 、P R D 体 系 5 ％KC I 中的回收率分另 U 为 8 8 ． 0 ％、9 3 - 3 ％和 9 4 ． 1 ％。通 过增加 P F J L X的加量 ，可 以不 断提高 该钻井液的润滑性能。在 1 2 0 o C、1 6 h条件下 ，测 得 P R D体 系、P R D体 系 3 ％ P F J L X、P R D体 系 5 ％P F J L X的摩擦系数分别为 0 ． 2 4 、0 ． 1 1 和 0 ． 0 9 。 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 O 0 ． 0 0．3 0 ． 6 0．9 1 ． 2 1 ． 5 1 ． 8 2 ． 1 剪切速率／ s 图 3 P R D 钻井液在不 同剪切速率 下的黏度变化情况 3 现 场应 用 3 ． 1 现场钻井液 技术 1 在 6 6 0 ． 4 mm井眼采用海水膨润土浆钻进。 下人隔水管前 ，在井筒内垫满黏度足够的聚合物稠 浆 ，确保了隔水管的顺利到位。 2 在 4 4 4 ． 5 mm井眼继续采用海水膨润土浆 钻进 ，钻至井深 8 5 0 m后将井浆转化为聚合物钻井 液 ，有效地稳 定了井壁 ，确保 了 西3 3 9 ． 7 mm套管 的顺利到位 。 3 在 西2 1 2 ． 7 mm注水井 眼采用 P E M 钻 井液 钻进。使用 P F XC调节流态 ，保证钻井液 的携砂 能力 ； 利用 P F ． P A C H V L 、 ， 、P F T E X和低渗透成 膜封堵剂 P F L P F来降低钻井液的滤失量 ，并结合 一 定量 的改性石墨 P F GR A来形成 良好 的泥饼 质 量 ，稳定井壁。 钻至水平井段后， 通过加入生物聚合 物 P F V I S 来增加钻井液的低剪切速率黏度，提高 携岩效率 。由于该井段储层经过长时间生产，压力 已亏空 ，地层压力系数已降到 0 ． 6左右。现场通过在 井浆中加人 2 ％P F L P F来获得较高的泥饼质量，进 一 步降低泥饼的渗透性，从而提高地层的承压强度， 最终保证 同一井段不 同压力地层的顺利安全钻进。 整个井段在钻进中没有发生井漏和其他井下复杂情 况，为油层保护工作的顺利进行提供了可靠保障。 现 场 P E M 钻井液基本配方如下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 7卷 第 3期 陈波等DS F 2 多底 多分支水平井钻井液技术 5 7 膨 润 土 浆 O ． 2 ％Na OH 0 ． 2 ％Na ， C O 0 ． 3 ％～ 0 ． 4 ％ P F P AC HV 0 ． 3 ％～O ． 5 ％ P F P L US 1 ％ P F T E MP 1 ％P F T E X K 3 ％P F J L X 3 ％～ 5 ％ KC I 1 ％～2 ％ P F L P F 4 在 西3 1 1 ． 1 mm 井眼采用 P E M 钻井液钻进。 由于该井段井 眼较大 ，钻速较快 ，及 时有效地净化 井 眼是安全快速钻进的前提。全井段严格控制钻井 液密度和低密度 固相含量 ，通过开启所有固控设备 和用新浆 置换部分 老浆 来 除掉 钻井液 中的无用 固 相 。完钻后通井到底且循环干净 ，并使钻井液 中维 持足够 的润滑剂含量 ， 确保了套管的顺利下人到位 。 5 将 回收 的部分 上 段 老 浆 经处 理 后继 续 在 西2 1 2 ． 7 mm井眼使用 ，为满足大斜度井段 的携岩要 求 ，进一步提高低剪 切速率黏度 ，将 读数提 到 1 O左右。 在钻进中通过扫稀塞和稠塞来破坏岩屑床 ， 提高了携岩效率 ，净化了井 眼。在满足携岩要求条 件下保持较低 的漏斗黏度 ， 有效地降低 了环空压耗 ， 提高了钻头的水马力和冲击力 ，有利于获得较 高的 机械钻速 。 6 在 西1 5 2 ． 4 n l lT l 井 眼采 用 P R D钻井 完井 液 钻进 ，开钻前在钻井液池和沉沙池配制足够 的 P R D 钻井液 ，并充分剪切。保持钻井液的无 固相和较好 的润滑性是顺利作业的关键 。为保证钻井液的无 固 相 ，振 动筛 全部换 成孔 径小 于 0 ． 1 2 5 mm 的筛 布 ， 在钻 井过程 中全程开启离心机 。现场 P R D钻井液 基本配方如下 海 水 0 ． 1 5 ％Na 2 CO3 2 ％P F ． F L O C A - T O ． 3 ％ N a OH3％PF． 几 X0 ． 7％PF． VI S 在 A4 c层位 ，由于分支井段最大井斜达到 9 7 。 ， 最 大狗腿度为 7 ． 7 。 ，再加上定 向井方位 的多变 ，造 成井眼轨迹十分复杂。为 了减少钻进中的扭矩及起 下钻 的摩 阻，以多次 少量 的方式 加入液 体润滑剂 P F L U B E和聚合醇 ，使钻井施工安全 ，而且起下钻 十分顺利。分支和主井眼钻井结束后，在裸眼内替 人新 配制 的无 固相 P R D新浆 ，并在新浆 中加入 了 高浓度的液体润滑剂 ，以确保主井 眼筛管的顺利下 入到位 。在 A4 b层位 ，主要钻井难点在于钻遇 了大 套泥岩及夹杂大套粉砂质泥岩。在维护钻井液有 良 好流变性的基础上提高其抑制性是关键 ，将钾离子 含量提高至 3 4 0 0 0 mg ／ L，聚合醇浓度提高至 5 ％左 右 ，很好地稳定了井壁 ，防止 了井壁坍塌和泥岩水 化膨胀带来 的缩径等井下复杂情况 的发生。由于该 层主井眼要下筛管 ，为 了克服复杂多变的井眼轨迹 和大套泥岩所带来的不利因素 ，完钻后采取了全井 段倒滑眼的起钻方式 ，及时有效地修整 了井壁 ，为 顺利下入筛管创造 了有利条件。 3 ． 2 油 层保护 技术 3 ． 2 ． 1 P E M钻井液的油层保护技术 P E M 钻井液 中的低渗透成膜封堵剂 P F L P F属 于一种水化能力极强 的羟基化合物 ，能通过分子胶 束浓聚在井壁上快速形成一层分子膜 隔离膜 ，在 井壁的外 围形成坚 固的保护层 。该保护层能阻止水 及钻井液进入地层和封堵地层裂隙，且成膜的时间 较快 ，膜强度能承受 1 2 MP a以上的正压差。同时， P E M 钻井液具有 良好 的封堵性和较低的滤失量 ，形 成 的泥饼质量好 ； 而且 ，在 P F L P F和聚合醇的协 同作用下 ，该钻井液还具有强的抑制性 和较低 的界 面张力。注水分支段 A4 b 层 位 目前 的压力 系数为 0 ． 6 2 5 ，该 井段使用 的成膜封堵钻井 液密度为 1 ． 1 5 g ／ c m ， 正压差相当于 1 3 ． 6 MP a ，结果井壁非常稳定 ， 钻进扭矩 比较平滑 ，没有出现井下漏失。 3 ． 2 ． 2 P R D钻井完井液的油层保护技术 P R D钻井液能快速地形成弱凝胶结构 ，具有较 高 的低剪切速率黏度 ，能最大限度地阻止外来相侵 入储层 ，且形成 的滤饼很薄 ，易于清除 ，对储层 的 损害小 ； 钻井液 中较高 的聚合醇含量极大地降低 了 油液界 面张力 ，减小 了反排压力。在 P R D钻井完 井液应用井段 ，严格按照体 系无 固相标准实施油层 保护技术 ，包括全程开启离心机 、提高钻井液的抑 制性和多次少量地置换部分老浆 。 在主井眼完钻后 ， 通井并 充分循环 钻井液 ，裸 眼替入新 配制的 P R D 钻井液 ； 下人筛管及其工具串 期 间配制好 甲酸钠 完井液和破胶液 ； 替人提前配好的破胶液 ，用完 井液顶替到位 ，静止浸泡 4 ～6 h； 静止测漏失 ，若 漏 失 不 明显 ，再 次 浸 泡 】 。在 A4 c 层 位 3 0 5 0 ～ 3 6 2 6 m 浸泡了 1 次 ，时间为 4 h ，漏速为 0 ． 1 ～0 - 3 m ／ h ，在 A4 b层 位 2 9 5 4 ～3 6 5 0 1 T I 浸 泡 了 2次 ， 时间为 5 h ，漏速为 0 ． 6 ～0 ． 8 1T I ／ h 。该井初始产量 为 6 0 0 m3 ／ d ，很大程度地超过了预期 OD P配产 。 3 ． 3 全井钻井液密度及黏度控制情况 全井钻井液 的密度及黏度控制情况如 图 4 ～图 7所示。全井钻井液密度控制原则为 在井下安全 的前提下 ，尽量采用设计密度低限。全井钻井液黏 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 0年 5月 度控制原则为 在满足携岩的前提下， 尽量保持钻4 结论 与认 识 井液低黏度。 图4 DS F 2井 P E M 钻井液密度曲线 图 5 D S F 2井 P R D钻井液密度曲线 井深／ m 图 6 DS F 2井 P E M 钻井 液黏度 曲线 图7 DS F 2 井 P R D钻井液黏度曲线 1 ． P E M 钻井液在 西2 1 2 ． 7 ml “n注水井眼应用过 程中，整个裸眼钻进 包括侧钻 共浸泡 5 6 d ，但 是井壁仍然稳定 ，没有发生垮塌现象 。 2 ． 使用 P E M 钻井液顺利完成 了 3 0 0 m水平井 段的钻进，其中生物聚合物P F ． V I S的运用起到了 关键作用。 3 ． 在应用 P R D无 固相 钻井完井 液的过程 中， 在 A 4 b分支及主井眼均钻遇超过 3 0 0 m 的大套泥岩 段 ，但钻进仍然顺利 ，打破 了 P R D钻井液只能钻 砂岩的传统认识。 4 ． 该井 的油层保护技术 ，包括破胶措施 ，很好 地满足了钻井工程及储层保护的需求 。 5 ． 该井钻井液技术的成功应用 ，为该地区低孔 低渗油气藏的勘探开发提供了很好的借鉴作用。 参 考 文 献 [ 1 】 罗健生 ，王雪山，莫成孝，等 ． 南堡 3 5 2油田保护储 层钻井液完井液优化设计 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 2 ， 1 9 6 4 3 ． 4 5 ． [ 2 ] 耿铁 ， 孙东征， 张荣， 等． B Z 3 4 - 2 E P - P 1 S 井钻井液技术 [ J 】 ． 钻井液与完井液，2 0 0 5 ，2 2 5 6 8 ． 7 1 ． [ 3 】 靳书波，牛晓，董秀民 ． 南塔河油田 T K 4 3 1 井钻井液 技术 [ J ] ． 钻井液与完井 液 ，2 0 0 2 ，1 9 6 7 1 ． 7 3 ． [ 4 】 张斌 ， 杜小勇， 杨进， 等 ． 无固相弱凝胶钻井液技术 ． 钻 井液与完井液 ，2 0 0 5 ，2 2 5 3 5 ． 3 7 ． [ 5 ] 王荐，张荣，聂明顺，等 ． H R D弱凝胶钻井完井液研 究与应用 [ J ] ． 钻井液与完井液 ，2 0 0 8 ，2 5 6 6 ． 7 ， 1 3 ． [ 6 】 李蔚萍，向兴金，舒福昌，等 ． 无固相弱凝胶钻井完 井液生物酶破胶技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 8 ，2 5 6 8 ． 1 0 ． 收稿 日期2 0 0 9 ． 1 1 - 0 4 ；I N DF 1 0 0 2 W2 ；编辑 汪桂娟 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m