新疆台60井PRT-有机盐钻井液技术.pdf

第 2 5卷 第 1期 2 0 0 8年 1月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LL I NG F LUI D COMPL ETI ON FL UI D Vo 1 ． 2 5 NO ．1 J a n u ．2 0 0 8 文 章 编 号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 0 8 0 1 0 0 7 6 0 2 新疆 台 6 0井 P R T 一 有机盐钻 井液技术 周代 生 王小石 兰太华 四川石油川东钻探钻井液作业部 ， 四川重庆 摘要 新疆 台6 0井一开使 用正电胶 聚合物钻井液 ， 解决 了上 部地层 井眼大、 胶 结松散、 富含 水敏性 泥岩 以及 二叠系地 层推覆体 的携砂、 阻卡和井漏技术难题 。二开采用 P R T 一 有机 盐钻 井液 密度为 1 ． 3 2 ～1 ． 8 4 g ／ c m ， 该体 系抑制性强， 有效地 防止 了第三系膏质泥岩的吸水膨胀 、 缩径 阻卡； 具 有 良好 的流 变性和滤 失造 壁性， 防止 了侏 罗 系地层掉块 ， 保 证了井眼畅通。三开选用 P R T 一 有机盐屏蔽暂堵钻 井完井液 密度为 1 ． 8 5 ～2 ． O 0 g ／ c m。 ， 该体 系具 有 良好的滤失造壁性和封堵 防塌性 ， 防止 了油层 的剥落掉块垮塌， 很好地保护 了油气层。现场施工表 明， 该井钻 井 液技 术满足 了钻井 、 地质录井的需要， 达到 了安全快速钻进 、 保护 油气层 的 目的 。 关键词P R T 一 有机盐钻 井液 流变性 井眼稳定 临时性封堵 防止地层损害 中 图分 类 号 TE2 5 4 ． 3 文 献 标 识 码 A 1 地 质 工程 简况 1 ． 1 地质简况 台 6 0井位于准噶尔盆地山前冲断阜康断裂带 中段 台 1 3井 断块 。 台 1 3井断 块 由 台 3 9井断 裂 和 台 1 3井断裂 夹持 ， 上倾 部 位 由 台 3 1井 断裂 切 割 形 成断块 圈闭 。台 1 3井 断块 所 在 的阜 康 断裂 带 中段 油气 资源丰 富 ， 勘探潜 力较 大 。台 6 0井钻 井 目的是 进一 步落实阜 康断裂 带 中段 三叠 系小 泉沟群 组含 油 气情况 ， 寻找 更多 的构 造油气 藏 。 新 疆 台 6 O井 自上 而 下 钻 至 的 地 层 为 第 四系 2 0 m ， 二叠 系 平地 泉 组 推 覆 体断 层 ， 底 深 为 7 7 4 m ， 上第 三 系 1 7 1 2 m ， 下第 三 系 1 9 1 2 m ， 侏 罗 系齐 古组 2 4 0 0 m 、 头 屯河组 2 6 8 6 m 、 三 工河 组 2 7 2 8 m 和八 道 湾组 3 0 3 5 m ， 三 叠 系小 泉 沟 组 3 4 5 4 m和烧房 沟组 3 4 8 2 m 。第 四系以砾石 层 为 主 ， 二叠系 平地 泉组 地 层 以灰 黑 色泥 岩 、 白云 岩 、 泥灰 岩为主 ； 上 第 三 系地 层 以浅 灰 黄色 、 褐 色 泥 岩 、 膏 质泥岩 夹泥 质粉砂 岩 为 主 ； 下第 三 系 地层 以绿 灰 色 、 红褐 色泥岩夹 泥质 粉砂岩 为主 ； 侏 罗系 齐古组 地 层为 巨厚紫红 色 、 棕红 色泥岩 夹灰 色粉砂 岩 ， 头屯 河 组地层 为灰绿 色 、 褐 色 泥 岩 与细 砂 、 粉砂 岩 互 层 ， 三 工河组 地层为灰 色泥 岩 、 厚层 细砂岩 ， 八道 湾组地 层 以灰色砂 质泥 岩与砂 岩 互 层 夹薄 层 煤 ； 三叠 系 小 泉 沟组地 层 为灰 色砂 质 泥 岩与 砂 岩互 层 ； 烧 房 沟组 地 层 以褐色 、 棕 色泥 岩为主 。 1 ． 2 工 程简 况 台 6 0井 完钻井 深 为 3 4 8 2 r n ， 钻 井 周期 为 1 2 8 d ， 平 均机械 钻 速 为 2 ． 4 9 m／ h ， 全井 井 眼很 稳 定 ， 井 径规则 。二 开井段 平均井 径 扩大 率 为 6 ． 5 9 ， 三开 井段平 均井径 扩 大率为 7 ． 5 7 ， 3 2 3 0 3 4 3 2 r n油 层井段 的平均 井径扩 大率 仅 为 3 ． 9 8 ， 低 于设计 井 径扩 大率指标 小 于 1 O 。井身结 构 4 4 4 ． 5 mm 8 9 5 1T I 咖3 3 9 ． 7 mm8 9 3 ． 7 1 1T I ； 3 1 1 ． 2 mm 2 8 2 0 1 T I ； 2 4 4 ． 5 mm 2 8 1 8 ． 4 7 r n 咖2 1 5 ． 9 mm 3 4 8 2 r n 1 3 9 ． 7 mm 3 4 8 0． 8 0 m 。 2 钻 井 液技 术 根 据该 井的地 质特点 和井 身结构 确定 钻井液施 工重点 。①上 部井段 井 眼大 ， 地 层胶结 松散 ， 富含 水 敏性泥 岩 ， 满 足二 叠 系平 地 泉 组携 砂 要 求 及 防止 阻 卡 和漏 失 的发生 是该井段 钻井 液技 术 的关 键 。②第 三系地 层蒙脱 石 含量 高 ， 水 敏 性 强 ， 地层 造 浆性 强 ， 膏质泥岩易吸水膨胀造成缩径 ， 起下钻阻卡严重 ， 钻 井液流 变性 难控 制 。侏 罗系地 层岩性 硬脆 ， 易掉块 、 垮塌 ， 造 成井 下 复杂 情 况 的发 生 。钻井 过 程 中需 要 保持钻 井 液 具 有 较 强 的 抑 制 性 、 良好 的流 变 性 和 封堵 防塌 性 ， 以保 证 井 眼 畅 通 。 ③ 该 井 位 于 山前 推 第一作者简介 周代生， 工程 师， 1 9 6 8年 生， 1 9 8 8年 毕业于重庆石油学校， 现在川 I 东钻探钻井液作 业部 从事钻井液现场技 术与相关科研工作。地址 四川 I 省重庆 市大石坝 四川石油川 I 东钻探钻 井液作 业部 ； 邮政编码 4 0 1 1 0 0 ； 电话 1 3 8 8 0 7 2 4 3 7 0 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 5卷 第 1 期 周代生等 新疆台 6 0井 P R T一 有机盐钻井液技术 7 7 覆体边缘 ， 同一 裸眼 井段多 压力 系统并 存 ， 钻进 过 程 中易发 生井塌 、 井 漏 、 井 涌 等复 杂 情 况 ， 要 求 钻井 液 具有良好的造壁封堵性 ， 并根据井下情况保 持合适 的钻井 液密度 。④在 目的层 钻进 过程 中需 要采 用屏 蔽暂堵 技术保 护油气层 。 2 ． 1 一开 0 ～8 9 5 m 开钻前配制 1 5 0 m。 1 0 膨润土浆 ， 按正电胶钻 井 液设 计 配 方 加 入 F A3 6 7 、 C MC、 MMH 和 重 晶石 粉 ， 将 性 能 调 至 设 计 要 求 开 钻 。 钻 进 过 程 中 用 F A3 6 7 、 MMH 和 C MC混合 胶液控 制钻 井液 的流 变 性 ， 用 C MC控 制 滤 失 量 小 于 7 mL， 用 K OH 控 制 p H值为 8 ～9 。钻遇井漏时加入核桃壳、 单 向压力 封闭暂堵剂堵漏。钻进二叠系平地泉组破碎带地层 时 ， 采用 有适 当高黏 度和高 切力 的钻 井液 钻进 ， 预 防 井漏及 减小漏 速 ， 减 小钻井 液对 井壁 的 冲刷 ， 减轻 掉 块 。进入第 三系地层 前为 防止钻 井液爱 膏 质 泥岩 污 染 ， 加 入适 量 石 灰 ， 根 据 井 下 需 要 逐 步 提 高 井 浆 密 度 ， 保证 井下 安全 、 顺 利 钻 进 。使 用 好 固控 设 备 ， 振 动筛 和除砂 器使用 率 达 1 0 0 ， 离 心 机使 用率 达 7 0 ％ ， 充 分清 除劣质 固相 ， 保 证井 浆清 洁 。一 开完钻 电测前 用 高 黏 度 1 5 0 s 钻 井 液 清 扫 井 眼 ， 确 保 电 测 、 下 套管顺 利 。 2 ． 2 二 开 8 9 5 2 8 2 0 m 钻完 水泥 塞后 将 配好 的 P R T 一 有 机 盐 钻 井液 替 入井 内 ， 调 整 好 性 能 开 钻 。钻 进 过 程 中 用 F A3 6 7 、 K C 1 和 C MC混 合 胶 液 和 O S 一 1 0 0盐 水 细 水 长 流 地 维护控制 钻井液 流变性 ， 加 入 足量 的 有机 盐 OS 一 1 0 0 保证其 含量为 4 0 9 ／ 6 ～5 0 ， 确 保 钻井 液 具 有 强 的 抑 制性能 。用 C MC、 R S T F和润滑剂 P P L控 制 AP I 滤失量小于 5 mL ， 高温高压滤失量小于 1 2 mL； 用 KOH 控制 p H 值 为 8 ～9 ； 加 入足 量 的润 滑 剂 P P L， 保证 其在井 浆 中的有效含 量 ， 以提 高钻井 液润 滑性 ， 减小摩阻 ； 根据井下情况逐步提高井浆密度 ， 保证井 下安全 、 顺利钻进。合理使用四级固控设备， 振动筛 使用率 达 1 0 0 ， 除砂 器和 除泥器 使用 率达 8 0 ， 离 心机的有效使用应满足钻井液性能要求 。完钻电测 前用黏 度 为 1 5 0 S钻井 液 清 扫 井 眼 ， 确保 电测 顺 利 进行 ； 通 井 、 下 套 管前 用 黏 度 为 1 0 0 S钻 井 液 垫底 ， 保证下 套管顺 利 。 2 ． 3三开 2 8 2 0～3 4 8 2 m 调 整好 钻井 液性 能 后 三 开 钻进 ， 钻 井 液 密 度先 使用设计低限， 钻进时根据井下情况合理调整 ， 确保 井下 安全 。在 目的层钻进 时 ， 采 用 P R T 一 有机 盐屏 蔽 暂堵钻井 完 井液技术 保护 油气 层 。三 开井 段钻 井 液 性 能优 质稳定 ， 起下 钻顺利 ， 井 眼通 畅 ， 井 壁稳定 ， 电 测 、 下 套管 、 固井 一 次 成 功 。钻进 过程 中用 F A3 6 7 、 KC l 、 C MC混合 胶 液 、 Tx碱 液 和 oS 一 1 0 0盐 水 维 护 控 制 钻 井 液 的 流 变 性 ； 加 入 足 量 的有 机 盐 OS 一 1 0 0 保 证其 含量 为 3 0 ～4 0 ， 确保 钻 井 液具 有 强 的 抑 制性 能 ； 用 P P L、 C MC L V 和 R S T F调 节 钻 井 液 的造 壁封 堵性 ， 并 保证 其在井浆 中的有 效含 量 ， 以提 高 钻井液 的润 滑性 ， 减 小摩 阻 ， 保证 正 常钻进 和 井下 取心； 用 KOH调节钻井液 的 p H值为 9 ～1 0 。根据 井下 需要逐 步提 高钻井 液密度 ， 使用 好 固控设 备 ， 振 动筛和除砂器使用率达 1 0 o ， 充分清除劣质 固相， 保证井 浆清 洁 。进 入 油气 层 前 按 设 计要 求 ， 加 入 足 量 的 2 QC X 一 1和 1 WC 一 1油气 层保 护 剂 ， 并 在 钻 进中随时补充， 确保屏蔽暂堵材料在钻井完井液中 的含量 达到 设计要 求 。严 格控制 高温 高压 滤失 量 和 泥饼的渗透率 ， 防止钻井完井液对油气层造成伤害。 完钻 电测前 用高 润 滑性 能 钻 井液 垫 底 ， 确 保 电 测下 套管顺 利进行 。钻井 液性 能见 表 1 。 表 1 新 疆 台 6 0井 钻 井 液性 能 井深 P F V PV G e l y P F L F L H T H P ， r r l g ／ c m S mP a s P a ／ P a Pa mL mL 1 O O 1 ． 1 2 6 O 1 6 4 ． o ／ 1 8 ． 0 6 ． 0 7 ． 0 5 0 0 1 ． 2 O 6 2 2 O 2 ． 5 ／ 1 3 ． 0 9 ． 0 4 ． 6 8 9 5 1 ． 2 O 6 8 l 8 3 ． o ／ 1 5 ． 0 l 0 ． 0 5 ． 4 1 0 0 0 1 ． 3 2 5 O 2 O 1 ． 5 ／ 4 ． 0 7 ． 0 3 ． 2 1 2 ． 0 0 ． 0 5 2 4 1 5 0 0 1 ． 4 6 5 O 2 4 1 ． 5 ／ 5 ． 0 6 ． 5 3 ． 2 l 0 ． 0 0 ． 0 6 9 9 2 0 0 0 1 ． 6 O 5 6 3 2 2 ． o ／ 4 ． 0 8 ． 0 3 ． 4 1 0 ． 2 0 ． 0 7 8 7 2 6 0 0 1 ． 6 6 6 2 2 7 2 ． 0 ／ 1 0 ． 0 1 0 ． 0 3 ． 6 1 0 ． 0 0 ． 0 6 9 9 2 8 2 0 1 ． 8 4 7 5 4 5 2 ． 5 ／ 1 5 ． 0 1 5 ． 0 3 ． 0 9 ． 6 0 ． 0 7 8 7 2 9 0 0 1 ． 9 2 6 2 3 7 3 ． o ／ 1 8 ． 0 1 1 ． 0 3 ． 2 9 ． 0 0 ． 0 6 9 9 3 3 0 0 1 ． 9 5 6 O 4 0 3 ． o ／ 1 5 ． 0 1 0 ． 5 3 ． 0 9 ． 0 0 ． 0 7 8 7 3 4 8 2 2 ． O 0 6 O 4 l 3 ． o ／ 1 8 ． 0 1 2 ． 5 3 ． 0 9 ． 0 0 ． 0 6 9 9 3 使 用效 果 1 ． P RT 一 有 机盐 钻 井 液 具 有 强 的 抑 制 性 和 良好 的流变 性 、 造 壁性 和封堵 防塌性 ， 钻井 过程 中井 眼 畅 通 ， 井壁 稳定 ， 井径 规则 。该 钻井 液处 理维 护工 艺 简 单 ， 现场可操作性强。 下转第8 O 页 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 0 钻 井 液与 完 井 液 2 0 0 8年 1月 堵漏钻井 液 ， 井 口返 出堵 漏液 。下光 钻杆 至井深 1 4 2 m， 遇阻 8 t ， 分 析 为桥堵 材 料所 致 ， 故 将其 通 至 漏 层 ， 然后 起钻到套 管鞋 ， 静 止 。将 光钻 杆提 至井深 3 4 2 m， 用 固井 泵 注入 8 m。 水 泥 浆 密 度 为 1 ． 8 0 ～ 1 ． 8 5 g ／ c m。 ， 替 3 m。 清水 ， 井 口见钻 井液 返 出 ， 根 据计 算水 泥浆未进 入漏层 。于是决 定起钻 至剩一 个 立柱时关封井器， 憋压 ， 使水泥浆进入漏层 ， 憋进 2 m。 清水 时套管压 力 由 5 MP a降为 0 ， 判 断水泥浆 进 入 漏层 ， 立 即停泵 ， 关 井候 凝 。灌人 1 1 m。 清 水 ， 井 口出现液面 。继续候 凝 。 开始下 人 3 1 1 mm三 牙轮钻头 探水 泥塞面 ， 下 钻 过程 中不 断 有 水 返 出 ， 下 钻 至 井 深 3 5 0 m 时 遇 阻 ， 开始划 眼 ， 返 出大 量堵漏 剂 。划 眼 至井深 4 0 2 m 时才有 少量水 泥块返 出 ， 划 眼下钻 至井 深 4 1 1 m， 未 见漏失 。经调 整钻井 液性能后 ， 充分 循环 6 h不漏 ， 至此说 明堵漏 成 功 ， 于是 恢 复正 常 钻进 。该 段 堵漏 共耗 时 9 ． 5 d ， 共 消耗 4 5 2 m。 钻井液 包括堵 漏钻井 液 、 1 0 0 5 ． 9 m。 水 和 8 8 ． 6 t 钻 井液材 料 。 4 ． 3 ． 2井深 9 9 4 m处 恶性漏 失的堵 漏施工 用 6号罐配 1 5 m。 低密度膨胀性高桥塞液 ， 泵 人 1 0 m 。 ， 用 5号 罐配 制 4 0 m 。膨胀 型 中强 度加 固 液 ， 泵人 2 7 m。 。替 浆 2 m。 ， 起钻 静止候 凝 。共 泵人 3 7 m。 堵 漏 液 。注 入 及 替 钻 井 液 过 程 中 井 口无 返 出 。探 液面在 井深 7 6 m处 ， 灌 6 ． 5 m 。 钻 井液 返 出 ， 停 泵继续 候凝 。下钻探 塞 ， 循 环漏 失 1 0 m。 ， 恢 复钻 进 ， 堵漏成 功 。 4 ． 3 ． 3 堵 漏效 果分析 第一次堵漏结束后从起钻的情况看 ， 第六柱钻 具 上有水 迹 且有 锯 末 ， 第 七 柱 钻 柱 附 有 桥 堵 材 料 ， 因此 判断 堵漏 液液 面在 井深 1 8 0 m 左右 ， 其 液 面升 高了 1 0 0 m， 从液面升高得知堵漏 已有效果 ， 达到了 一 定 的桥堵 目的 。在 以后 几次 施工 中 ， 由于漏 失 层 裂缝大， 现场桥堵材料的粒径达不到高桥塞的要求 ， 使得桥堵剂在裂缝 中架桥困难 ， 影响了桥塞液 的架 桥能 力 ， 因而也 影 响 了堵 漏 效 果 ； 通 过 反 复 几 次 桥 堵， 使得桥堵剂在大的裂缝中逐渐起到架桥和滞流 作用 ， 因而使得高强度加 固液在漏失通道凝 固起到 了加 固作用 ， 恢 复钻进 ， 堵漏 成功 。 由于有 了 4 0 4 m 堵漏 成 功 的经 验 ， 在 井 深 9 9 4 m 处 的 堵 漏 一 次 成 功 ， 从 只进不 出的漏失 恢复钻 进 ， 保证 了施 工的正 常 进行 。 5认 识 与 建 议 1 ．低密度膨胀型高桥塞堵漏剂针对性强， 能够 在 恶性 漏失地层 进 行架 桥 、 滞 留起 到桥 堵作 用 ， 中、 高强度堵 漏液进 入 漏失 层 后先 进 行 架桥 封堵 ， 然后 加 固上部 已堵漏层井壁 ， 逐渐提高整个地层的承压 能 力 。 2 ．合适 的桥 堵 材料 及 各 种 粒 径 桥 堵剂 的 良好 复 配是 B AB - 1井 堵 漏液 形 成 桥 塞并 进 行 封 堵 的关 键 ， 对于类 似 的严 重漏失 层位 ， 先 选用低 密度膨 胀型 高桥 塞液进 行封堵 ， 漏层 形 成桥 塞 后 应用 低 密 度膨 胀性高强度堵漏液进行加固。 3 ．低密度膨 胀 型高桥塞 及 加 固型堵 漏 技术 ， 在 伊 朗 B AB - 1 井 不 同井段 堵漏 获得 了成 功 ， 现场使 用 表 明 ， 该项堵 漏技 术能够 适应不 同地层 堵漏 的需要 。 4 ．低密度 膨 胀 型多 功 能 堵 漏 技术 具 有 良好 的 悬浮 稳定性 ， 泵送 时具有 良好 的流动性 和润滑性 ， 确 保 了施工安 全 ， 提高 了堵 漏成功 率 。 收稿 日期 2 0 0 7 0 7 0 6 ； HGF 0 8 0 1 w7 ； 编辑 汪桂娟 上 接 第 7 7页 2 ． R TT 一 有机盐钻井液实现了在较高密度下抑 制性 、 流变性和造壁封堵性 的协调统一 ， 可方便快 速 、 有 针对性 地根 据 不 同 的井 下情 况 调 整 钻 井液 性 能 ， 避 免井下 事故 的发生 。 3 ． P R T 一 有机盐钻井完井液使用的处理剂为低 荧光抑 制型 ， 有利 于地 质资料 的 录取 和发现 油气 层 。 在钻进 油层 时采 用屏 蔽 暂堵 技 术 ， 较 好 地 保 护 了油 气 层 ， 取心 共 1 0次 ， 取 心率 为 1 0 0 。 4 结 论 P R T 一 有机盐钻井液体系具有很强 的抑制性、 良好的 流 变性 和造壁 封堵 性 ， 很 好 地实 现 了在 较 高 密 度下 钻 井液 的抑制性 、 流变性 和造壁 封堵 性 的协 调统 一 ， 解 决 了山前构造 地 区井壁 稳定 的技术 难题 。 收稿 日期 2 0 0 7 0 6 2 4 ； HG F 0 7 6 A9 ； 编辑 张炳芹 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m