新型强抑制性钻井液体系在大古1井的应用.pdf

第 3 1卷 第 2期 2 0 0 9年 4月 石 油 钻 采 工 艺 OI L DRI LLI NG PR0DUCT1 0N TECHN0L0GY V0 1 ． 31 No ． 2 Ap r ．2 0 0 9 文章编号 1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 0 9 0 2 0 0 5 5 0 3 新型 强抑 制性钻 井液体 系在 大古 1 井的应用 白 龙 赵小 平 钱晓 琳 金军 斌 王 西江 1 ． q - 国石化 石油工程西南有限公 司重庆钻井分公 司 ， 重庆4 0 0 0 4 2 ； 2 ． 塔 里木胜利钻井公 司， 新疆库 尔勒8 4 1 0 0 0 ； 3 ． 中国石化石油勘探 开发研 究院钻井工程研究所 ， 北京1 0 0 0 8 3 摘要 针对塔河油田盐膏层、 易塌地层的井壁稳定问题 ， 引进了一种新型强抑制性钻井液体系。确定了该体系基本配方并 对其性能进行了室内实验， 对乳化石蜡 R HJ 1 、 乳液高分子强力抑制剂 D S ． 3 0 1 与井浆进行配伍性试验， 并在大古 1 井进行 了现场应用， 分析了现场应用效果。研究结果表明， 新型强抑制性钻井液体 系与其他处理剂配伍性好 ， 抑制性强， 有效防止了井 壁失稳 ， 在大古 1井的成功应用对于该地区同类复杂地层的钻井作业具有重要的推广应用价值。 关键词 强抑制性； 钻井液； 井壁稳定 ； 塔河油田 中图分类号 T E 2 5 4 文献标识码 A A ne w s t r o ng l y i nh i bi t i v e dr i l l i ng flu i d s y s t e m a nd i t s a ppl i c a t i o n t o Da g u一 1 we l l B AI L o n g 。 ，Z H A O X i a 0 p i n g 2，Q I A N X i a 0 1in ， J I N J u n b in 3， W A N G X ij i a n g 1 ． P e t r o l e u m E n g i n e e r i n gS o u t h w e s t L t d , C h o n g q i n gDr i l l i n gB r a n c h ， C h o n g q i n g4 0 0 0 4 2 ， C h i n a ； 2 ． T ar i m Sh e n g l i Dr i l l i n gCo m pa n y， Ko r l a 8 41 0 0 0 ， Ch i n a； 3 ． P e t r o l e u mDr i l l i n gR e s e a r c hI n s t i t u t e ， E x p l o r a t i o n＆P r o d u c t i o n Re s e a r c hI n s t i t u t e ， S I NO P E C , B e ij i n g1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t A n e w s o n g l y i n h i b i t i v e d ril l i n g fl u i d s y s t e m i s a p p l i e d t o s o l v e t h e p r o b l e m o f s i d e wa l l s t a b i l i t y o f s a l t g y p s u m b e d s a n d i n s t a b l e f o r m a t i o n s i n T a h e Oi l fi e l d ． T h e b a s i c f o r mu l a o f t h e s y s t e m i s d e t e rm i n e d a n d t h e l a b o r a t o r y e x p e r i me n t o n t h e p r o p e r t i e s i s c o n d u c t e d ． C o mp a t i b i l i ty t e s t i s c o n d u c t e d o n t h e e mu l s i fi e d w a x R H J 一 1 ， t h e e mu l s i o n p o l y me r s t r e n g t h i nhi b i t o r DS - 3 0 1 ， a n d t h e we l l mu d ． Th e s y s t e m i s a p p l i e d t o Da g u - 1 we l l ， and t h e a p p l i c a t i o n r e s u l t i s a n a l y z e d ． Re s e a r c h r e s u l t s s h o w t h a t t h e d r i l l i n g s y s t e m f e a t u r e s i n h i g h c o mp a t i b i l i ty wi t h o t h e r d r i l l i n g a d d i t i v e s a n d s t r o n g i n h i b i t i o n ； a n d p r e v e n t s we l l b o r e i n s t a b i l i ty e ffe c t i v e l y ． Th e S U C c e s s f u l a p p l i c a t i o n t o Da g u - 1 we l l i s v e ry i mp o r t a n t t o t h e d r i l l i n g o p e r a t i o n i n s i mi l c o mp l e x f o rm a t i o n s i n t h e a r e a ． Ke y wo r d s s o n g i nh i b i t i o n ； d r i l l i n g fl u i d ； s i d e wa l l s t a b i l i ty； T a h e Oi l fi e l d 大古 1 井 是 2 0 0 6年中石化西北分公 司部署在 天山南古生界碳酸盐岩天然气勘探领域 的第 1口高 难度 重点预探 井， 设计井深 6 4 0 0 1 1 3 ， 目的层位 为奥 陶、 寒武系。试验层位为上第三系吉迪克组 、 下第三 系苏维依组、 库姆格列木群及 白垩系地层。试验井 段为 2 3 0 0 5 9 0 0 1 1 1 。钻遇地层复杂 ， 膏质泥岩 、 砂泥 岩发育， 易造成坍塌、 阻卡等事故， 特别是吉迪克组 存 在高压盐水层 ， 为此引进了一种新 型强抑制性钻 井液体系 ， 并在大古 1 井进行了现场应用。 1 新型强抑 制性钻井液体 系配方与基本性能 Bas i c pe r f o r ma nc e a nd f o r m ul a o f n e w s t r o n g l yi n h i b i tiv ed r i l l i n gfl u i d s y s t e m 新 型强抑制性钻井液体 系主要 由高分子量的阳 离子 聚合物 、 改变钻井液体系连续相的纳米级乳化 石蜡和有机硅醇抑制剂 3种主剂组成。阳离子聚合 物 由于其带正 电荷 ， 中和能力强， 聚合物链长 ， 架桥 作用好 ， 能 以较快的速度和较强 的静 电作用力 中和 作者简介 白龙， 1 9 7 2 年生。1 9 9 4 年毕业于重庆科技学院油田应用化学专业， 现从事钻井液技术研究工作。电话 0 2 3 ． 6 8 8 1 6 6 8 4 3 0 3 6 。 5 6 石油钻采工艺2 0 0 9年 4月 第 3 1 卷 第 2期 黏土矿物的负电荷 ， 以单分子层形式单躺在黏土上 ， 使黏土的比表面和负电荷大大下降， 从而使黏土的 水敏性基本丧失而起到稳定黏土的作用。纳米级乳 化石蜡在改变钻井液体系连续相的同时， 在与高分 子乳液聚合物同一种乳化剂的作用下 ， 使滤液钝化 ， 有效地防止油侵、 盐侵和钙镁离子侵， 使钻井液具有 很好 的抗污染性能。有机硅醇抑制剂分子 中的 s i OH键易与黏土上 的 S i OH键缩聚成 S i O ． S i 键 ， 产 生牢 固的化学 吸附作用 ， 在黏土表面形成一层 甲基 止 了黏土和层 问的水化作用 ， 减 弱了钻井液 中黏土 颗粒间的相互作用力 ， 削弱 了网架结构 ， 具有较好的 抑制泥页岩水化能力 、 防塌作用 以及钻井液稀释能 力和润滑性能。通过室内实验优选了钻井液体系处 理剂 ， 进行 了配方研究 ， 优化性能参数 ， 确定新型强 抑制性钻井液配方 3 ～ 6 ％膨润土浆 0 ． 1 - 0 ． 5 ％ 阳离子乳液聚合物 DS ． 3 0 1 0 ． 5 ～ 1 ． 5 ％ 有机硅 醇抑制剂 DS ． 3 0 2 2 ～ 3 ％ 乳化石蜡 R HJ ． 1 1 ． 5 - 2 ． 5 ％磺 甲基酚醛树脂 1 ． 5 - 2 ． 5 ％磺化 朝外的吸附层 ， 使黏土亲水性表面反转为亲油性 ， 阻 褐煤 适量 电性增强剂。性能见表 1 。 表 1 新型强抑制性钻井液基本性能 T a b l e 1 Ba s i c p e r f o r ma n c e o f n e w s t r o n g l y i n h i b i t i v e d r i l l i n g fl u i d 2 室 内实验 Ro o m t e s t 在保证安全钻井施工 的前提下， 使强抑制性钻 井液体系在转型后能够发挥其最佳效果 ， 在人井前 对乳化石蜡 I J 一 1 、 乳液高分子强力抑制 IJ DS ． 3 0 1 表 2可 以看 出， 井浆 中加入 0 ． 5 2 ． 0 ％R H J 一 1 后对 原钻井液流变性能基本无影响 ， 滤失量略有降低 ， 润 滑性略有下降。从表 3 可以看出， 在室温下， 井浆中 加入 0 ． 3 ％DS 一 3 0 1 后 ， 原钻井液塑性黏度和动切力略 有增加 ， 瞬时滤失量增大 ， 但 A P I 滤失量基本无变化。 与井浆进行配伍性试验 ， 试验结果见表 2 、 表 3 。从 因此 R HJ ． 1 、 DS ． 3 0 1 可进行人井试验 。 表 2 乳化石蜡对井浆性能的影响 T a b l e 2 Ef f e c t o f e mu l s i fi c a t i o n o l e fi n o n d ril l i n g fl u i d p e r f o r ma n c e 3 入井试验 W le u t est 乳化石蜡人井试验结果见表 4 。从表4 可看出， 影响， 润滑性明显增加， 有 良好 的消泡效果 ， 对钻井液 全烃值影响较大； 从第 2次加入 R H J - 1 开始， 其对全烃 值的影响逐渐减小， R H J - 1 对钻井液的流变l生 没有产生 第 1 次加入 4 0 0 R H J - 1 后， 对钻井液流变性基本无 影响， 具有降低滤失量和提高钻井液润滑f生 的作用。 表 4 乳化石蜡加入前后钻井液性能 T a b l e 4 Ef f e c t o f e mu l s i fi c a t i o n o l e fi n o n d r i l l i n g fl u i d p e r f o r m a n c e 白 龙等 新型强抑制性钻井液体 系在 大古 1 井的应用 5 7 阳离 子乳液 聚合物 的入 井试验 。按循 环周慢 慢加入 1 0 0 k g DS 一 3 0 1 。加人前 钻井液 的全烃值为 0 ． 1 5 ％， 1 ． 5个 循 环周 以后钻 井 液 的全烃 值 最 高至 0 ． 1 7 ％； 钻井液 的漏 斗黏度增加 2 S ， PV 、 Y P略有增 加。试验 中发现 ， 加入 DS ． 3 0 1 后钻井液的瞬时滤失 量增加 ， 但 AP I 滤失量无明显变化。 4 应用效果 App l i c a t i o n e f f e c t 4 ． 1 钻井液包被抑制性强 Dr i l l i ng flu i d wi t h s t r o ng i n hi b i t i o n 钻井液 良好的防塌抑制性使大古 1 井在整个二 开施工过程 中返 出的录井岩屑层次分明、 成型性好 ， P DC钻头切削痕迹几乎没有任何变化。 4 ． 2 短起及起下钻顺利 S h o r t pu l l o ut a n d pi p e t r i p 大古 1井 二 开 2 3 0 0 ～ 4 9 6 4 m 井 段 共 短 起 1 7 次 ， 每次均 畅通 、 无 阻卡 现象 ， 短 起下 一次 到底率 l 0 0 ％。说 明钻井液悬 浮稳定性强 、 润滑性好 。 大古 l 井作为区域探井二开平均机械钻速 3 ． 6 4 m／ h ， 三开平均机械钻速 1 ． 5 0 m／ h ， 全井无井下复杂 事故 ， 完井作业顺利 ， 电测成功率 1 0 0 ％。 4 ． 3 钻井液抗污染能力强 Dr i l l i n g flu i d wi t h s t r o n g r e s i s t po l l ut i o n 大古 1 井二 开钻遇 了 2层 高压盐水 层分别 是 4 7 4 6 ～ 4 7 4 8 m、 4 8 5 9 ～ 4 8 6 0 m； 钻遇 3套纯度较高的石 膏层分别是 4 7 5 4 ～ 4 7 5 6 m、 4 8 0 0 4 8 0 2 m、 4 8 2 0 - 4 8 2 2 m， 纯石膏含量达 到 5 0 ～ 7 0 ％， 钻遇具有明显膏侵 的井段长 1 2 0 0 m。三开钻遇 了 2 套 高压盐水层 、 四 开钻遇 了 1 套 高压低渗盐水层 ， 由于钻井液抗污染 性强， 没有对钻井液性能产生大的影 响。尤其是在 4 5 1 4 m进人大段 的膏质泥岩以后 ， 振动筛处也返出 了大量 白色石膏 ， 由于成功应用 了新型强抑制性 钻 井液体系 ， 钻井液性能一直保持相对稳定 。 4 ． 4 井径规则、 井身质量优 Ho l e d i a me t e r r ul e a nd g o o d we l l bo r e q ua fi t y 井径 曲线显示 ， 二开 03 1 1 mm钻头井眼最大井 径 3 5 3 mm， 最 小井径 2 7 8 mm， 平均井 径 3 2 9 mm， 平 均 井 径 扩 大 率 5 ． 7 7 ％。三 开 平 均 井 径 扩 大 率 3 ． 3 2 ％。大涝坝 区块 的开发井二 开 、 三开平均 井径 扩大率为 5 ． 2 1 ％和 1 3 ． 3 ％， 与之相比， 大古 1 井各开 次井径扩大率较小 ， 说 明采用防塌抑制性极强 的新 型强抑制性钻井液体系可防止地层坍塌 ， 井壁稳定。 4 ． 5 钻井液悬浮稳定性强 Dr i l l i ng fluid wi t h s t r o n g s us pe n di n g s t a b ili t y 大古 1 井二开钻井施工 中使用 1 只牙轮钻头 、 2 只 P DC钻头 1 只 DB S 3次入井 、 1 只保瑞特钻头 ， 总计 5趟钻 。未 因钻井液问题进行 起钻 ， 每趟钻起 出的钻头 、 扶正器 、 钻杆接头处均无任何泥包现象， 说明新型强抑制性钻井液体系悬浮稳定性强 。 4 ． 6 钻井液全烃值及荧光级别控制良好 Dr i l l i n g flui d wi t h e xc e l l e nt t o t a l hy dr o c a r bo n a nd fl uo r e s c e nc e de g r e e 在二开 、 三开钻井施工中， 通过对人井处理剂全 烃值和荧光级别监测 ， 调整和控制处理剂加量 ， 全烃 值基本控制在 0 ．2 5 ％ 以下 ， 保证了钻井液录井资料 的真实性和准确性 。 5结 论 Co n c l u s i o n s 1 新型强抑制性钻井液体系包被抑制性强， 防 垮塌能力强， 润滑性好， 抗污染能力强， 全烃值与荧 光级别控制良好， 主要处理剂配伍性好。 2 大古 1 井钻井施工过程 中， 岩屑成型性好 ， 没 有出现阻卡现象， 井壁稳定， 完井作业顺利， 电测成 功率 1 0 0 ％， 成 功穿越 多套纯石膏层和高压盐水层 ， 提高了机械钻速 。 3 新型强抑制性钻井液体系在大古 1 井的成功 应用对于大涝坝地区与其他盐膏层 、 易塌地层区块 钻井有重要的借鉴价值， 有良好的推广应用前景。 参考文献 Re f e r e nc e s [ 1 ] 苏长明， 刘汝山， 于培志， 等 ． 正电性钻井液体 系研究与 应用 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 0 4 ， 2 6 3 1 7 2 1 ， 8 2 ． S U C h a n g mi n g ， LI U Ru s h a n ， YU P e i z h i ， e t a 1 ． S t u d y a n d a p p l i c a t i o n o f e l e c t r o p o s i t i v e d ri l l i n g fl u i d s y s t e m [ J ] ． Oi l D r i l l i n gP r o d u c t i o n T e c h n o l o g y , 2 0 0 4 ， 2 6 3 1 7 - 2 1 ， 8 2 ． 收稿 日期2 0 0 8 - 0 9 ． 1 o [ 编辑景暖 ]