伊朗雅达F7井盐膏层钻井液技术.pdf

第 2 9卷 第 2期 2 0 1 2 年 3月 钻井液与完井液 DRI LLr NG FLUI D ＆ CoM PLETI oN FLUI D 、 厂 0 1 ． 2 9 No． 2 M a r ．2 01 2 【 经验交流 】 伊朗雅达 F 7井盐膏层钻井液技术 胡德云， 樊志刚， 周成华， 张珍， 陈建君 中石化西南石油局钻井工程研究院，四川德阳 胡德云等 ． 伊朗雅达 F 7井盐膏层钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 2 ，2 9 2 8 6 ． 8 8 ． 摘要 伊朗雅达 F 7井是中石化部署在 K u s h k地区北部脊背构造的一口重点预探直井，G a c h s a r a n地层 1 0 2 7 ～l 4 0 8 m 井段 含有大量石膏层和盐层，膏岩含量为 8 0 ％，易造成溶、塌、缩、卡、喷、漏等井下复杂情况。针 对以上地层特点，该井三开采用了饱和盐水钻井液。室内和现场应用结果表明，应用的钻井液具有良好的流变性 能和较强的携岩能力，稳定井壁效果好，抗盐膏及油气污染能力强，高温稳定性突出，满足了钻井施工的需要， 保证了该井安全、优快钻进。 关键词 盐膏层 ； 饱和盐水钻井液 ； 抑制性 ； 伊朗 中图分 类号 T E 2 5 4 - 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 ． 5 6 2 0 2 0 1 20 2 0 0 8 6 ． 0 3 F 7 井是 中国石化集团在伊朗 K u s h k地区北部脊 背构造部署的 l口重点预探直井，完钻井深为 4 5 8 8 m，主要 目的层为 F a h l i y a n 。该井盐膏层较厚 、含 量大、分布广，易造成泥包、缩径、卡钻、井塌等 复杂事故。从邻井资料得出，KS K 一 2 井钻遇盐膏层 至井深 1 1 8 4 m、1 4 4 4 m时发生缩径 、倒划眼、泥 包等情况 ，H OS 一 2井钻至井深 1 1 7 0 m时也发生了 这些复杂情况。因此 ，为顺利钻穿盐膏层 ，F 7井三 开采用饱和盐水钻井液技术 [ 1-6 ] 。 1 地质工程简况 1 ． 1 盐膏层地质简况 Ag h a j a r i 地层 厚度为 2 2 7 m，主要 为砂 岩、泥 岩 ，并出现层间 白色结晶状的软硬石膏，Ga c h s a r a n 地层 1 0 2 7 ～ 1 4 0 8m井段 以泥岩 、 泥灰岩为主 ， 含有大量石膏层和盐层，膏岩含量 占 8 0 ％。同时该 盐膏层欠压实、含水量大、强度低、可钻性好且易 塑性流动 ，具有盐岩蠕变缩径 、盐溶后井壁垮塌等 特征，当钻井液液柱压力不能平衡其蠕变时极易造 成缩径卡钻，钻井液性能控制和井壁稳定难度大。 由于严重的石膏侵 ， 易造成钻井液流变性难以控制， 使滤失量增大，黏度升高，是钻井液处理与维护的 难点之～。同时 ，在该层位含有盐水层 ，要求钻井 液具有 良好的抗盐污染能力。 1 ． 2 工程简况 F 7 井一开使用 西6 6 0 ．4 m m钻头、高膨润土 含量的钻井液钻进至井深 1 5 2 m，下入套管至井 深 1 4 9 ．6 9 m； 二开使用 4 4 4 ．5 mm钻头钻至井深 1 0 4 3 m，下人套管至井深 1 0 2 7 m，三开盐膏层使 用 西3 1 1 ． 1 5 mm钻头钻至井深 1 4 0 8 m，下人套管 至井深 1 4 0 6 m； 四开使用 西2 1 2 ．7 2 5 m m钻头钻至 井深 3 9 2 5 m，下入套管 至井深 l 2 6 2 3 9 2 3 m ； 五开使用 1 4 9 ． 2 2 5 m钻头钻至井深 4 4 8 2 m完钻， 套管挂人井深 3 7 7 2 ～4 3 8 5 m。 2 盐膏层钻井液技术难点 1 对钻井液的抗盐 、抗钙性能要求高。 2 伊朗雅达地区盐膏层地质疏松，渗透性好， 这就要求钻井液有好的滤失造壁性，以避免膏、泥 岩吸水膨胀程度过大导致缩径、卡钻。 3 要求钻井液能抑制盐、石膏的溶解，以避 免盐粒作为胶结物时，由于钻井液对盐类溶解度的 第一作者简介 胡德云，高级工程师，1 9 6 6年生，现任中石化西南石油局钻井工程研究院副院长。地址 四川省德阳 市金沙江西路 6 9 9号中石化办公大楼 ； 邮政编码 6 1 8 0 0 0；电话 0 8 3 8 2 6 0 5 0 3 9； E - ma i l y n h d y 7 2 7 s i n a ． t o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 9 卷 第2 期 胡德云等伊朗雅达F 7 井盐膏层钻井液技术 8 7 抑制性不够而溶解后 ，导致井壁失去支撑而垮塌 。 4 要求钻井液对泥页岩的抑制性好，否则钻 进时会 因为抑制性不够使泥页岩分散、膨胀 ，导致 井壁坍塌。 5 使用合理的钻井液密度，以近平衡钻进控 制和发现高压盐水层，同时保证钻井液有足够的抗 盐水污染能力 ，保证井下安全。 6 固相控制。由于三开井眼大 ，钻速慢，钻井 施工周期长，使钻井液中的固相分散、变细，难以 被固控设备清除，导致了钻井液中固相含量大。特 别是强分散剂磺化单宁的使用，使钻井液中固相颗 粒趋向于细分散。因此必须保持钻井有有合理的固 相含量 。 3 钻井液性能评价 针对雅达地区盐膏层含量大、钻进进尺慢的 特点 ，采用低切力饱和盐水钻井液 ，利用大井 眼高 排量携 带岩 屑，提高 机械钻 速。室 内优选增 黏类 两性离子聚合物 F A一 3 6 7为抗盐处理剂 ，低 分子量 聚合 物 P A C L 、L V - C MC和磺化处 理剂 S MP ． 2 、 S P NH复配作为降滤失剂 ，用聚合醇作 防塌抑制剂 ， R H 一 2 2 0 作润滑剂，同时使用适量的消泡剂。通过 优选得 出三开饱和盐水钻井液基本配方如下。在钻 井液性能评价 中，每种材料取加量 中限进行实验 。 2 ％． 0 ～3 ． 0 ％ 膨 润 土 0 ． 5 ％Na 2 C O 3 0 ． 2 ％～ 0 ． 4 ％ Na OH 0 ． 8 ％～1 ． 0 ％ L V C MC 0 ． 8 ％～ 1 ． 0 ％ P AC L O ． 6 ％～0 ． 8 ％ F A一 3 6 7 3 0 ％Na C I 3 ％～ 5 ％ S P N H 2 ％～4 ％ S MP ． 2 2 ％～ 3 ％ 由表 1 可知 ，该体系 中加入盐 、钙 、钻屑后 ， 流变性变化不大 ，滤失量增加也不大 ， 始终小于 5 ． 0 m L ，滤液p H值均为 1 0 左右。表明该钻井液的抗 污染性能很强。 表 1 钻井液的抗污染-眭能评价 1 0 0℃、1 6 h 3 ． 3 热稳定性 对饱和盐水钻井液进行 了悬浮稳定性实验 ，测 定 了高 温老 化 后静 置 2 4 h的钻 井 液上 下 密 度差 A p ，实 验结 果 如表 2所 示。 由表 2可 以看 出， 该体系具有 良好的沉降稳定性。 表 2 钻井液的沉降稳定性评价 R H2 2 0 0 ． 5 ％～1 ． 0 ％聚合醇 5 ％K Cl 重晶石 3 ． 1 抑制性 4 三开钻井液技术 将 Ga c h s a r a n地层 岩屑加入到该 钻井 液 中，于 1 2 0 下热滚 1 6 h后 ，测得岩屑的回收率为 9 7 ． 8 ％。 将钻井液高速搅拌 2 5 mi n ， 测得膨润土的 2 h和 1 6 h 的线性膨胀率分别为 1 ． 1 2 ％、1 ． 9 6 ％。由此可知 ，该 饱和盐水钻井液具有较强 的抑制性 ，抑制泥岩膨胀 效果好 ， 能防止泥页岩地层因水化造成 的井壁失稳。 3 ． 2 抗污染性 根据 F 7 井钻遇盐膏层、盐水层特点，在该配 方 的基础上 ，加重钻井液密度至 1 ． 4 5 g ／ c m ，对该 配方进行抗污染能力实验 ，结果如表 1 所示。 根据室内实验 ， 调整钻井液性能满足井下要求。 用新配制的饱和盐水钻井液扫水泥塞 扫水泥塞前 在钻井 液 中加入 Na 2 C O 、Na HC O 进 行预处 理 ， 钻进过程 中将钻井液黏度 由 8 0 S 逐步调整至 6 4 S ， 密度由 1 ．4 4 g ／ c m 逐渐降至 1 ．3 8 g ／ c m ，钻至中途 完钻井深 1 4 0 8 1T I 处三开完钻。三开井段钻井液性 能良好，起下钻、通井作业均正常，无任何阻卡现 象。 顺利下人 2 4 4 ．5 m m套管至井深 1 4 0 6 m固井， 水泥浆返至地面。 在钻进过程中，为保证正压差，防止盐水侵入 钻井液 ，入井钻井液密度为 1 ． 4 4 g ／ c m ，钻进过程 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 2年 3月 中适当下调钻井液密度至 1 ．3 8 g ／ c m ，控制钻井液 膨润土含量为 2 5 g ／ L ，钻井液性能如表 3 所示。 4 ． 1 钻井液维护处理措施 1 三开开钻时，为避免钻遇膏盐层时发生性能 的突变、引起井下的波动以及发生泥包卡钻的情况， 必须对钻井 液进行抗膏盐侵 的预处 理。加 入 0 ． 5 ％ Na 2 C O 进行预处理 ，增加钻井液的抗钙污染能力。 2 钻进过程中，随钻补充 2 ％ N a C I ，保持钻井 液的强抑制性 。 3正常钻井过程中， 配制 3 ％S P NH、 2 ％S MP 2 、 0 ． 5 ％F A． 3 6 7 、0 ． 5 ％L V - c Mc等 护胶剂 的混合 胶液 ， 以细水长流的方式加人循环钻井液中，以维持钻井 液性能 。 4 钻遇盐膏层时，根据污染程度不同，钻井 液黏度上升至 7 5 ～8 5 s 时，配制 S P N H、S MP ． 2的 1 0 ％混合胶液均匀加入循环钻井液中，同时大循环 加入 0 ． 5 ％～ 1 ． O ％ Na E C O 除钙。调整钻井液黏度 为 6 4 s ，滤失量小于 5 m L 。当黏度继续上涨时，继 续补充 0 ． 5 ％～I ％Na 2 C O ，同时加入浓度为 2 0 ％ 的 预水化护胶剂 ，以控制钻井液流变性 。 5在钻 遇大 段 石 膏 地 层 盐 膏 含 量 最 大 为 8 0 ％ 时，地层对盐水 钻井 液的性能影 响很小 ，没 有出现性能大幅度波动的情况 。 表 3 盐膏层钻进过程中钻井液性能 注 钻井液 出口温度为 6 5 ～7 8℃。 4 ． 2 关键技术 1 选择抗盐处理剂，同时使用 l ％聚合醇提 高钻井液的防塌和封堵能力，控制高温高压泥饼厚 度 ，在砂岩表面形成屏蔽层 ，增加了井壁 的承压能 力，保持泥饼薄、韧、可压缩性好、渗透率低。 2 控制钻井液 的膨润土含量为 2 5 g ／ L 。如果 过高，易高温分散，热稳定性变差，丧失流动性 ， 处理剂抗盐效能降低，处理频繁。 3 严格控制钻井液密度。根据井下情况逐渐 下调钻井液密度 ， 既保持适当的正压差压住盐水层 ， 又要尽量减小正压差以保持快速钻进。 4 润滑性能好。使用 I ％ R H 一 2 2 0 提高钻井液 的润滑性 ，润滑系数小于 0 ． 1 2 。 5 固相控制。在钻井过程中，保证振动筛、 除砂器 、除泥器使用率为 1 0 0 ％，离心机使用率为 3 0 ％。使用孔 径为 0 ． 1 5 4 mm的振动筛 、除砂 器及 孔径为 0 ． 0 9 0 mm 的除泥器 。 5 结论 与认 识 1 ． 对于盐膏层的溶蚀和蠕变，提高钻井液的抑 制性是关键，因此使用强抑制性饱和盐水钻井液。 2 ． 钻遇膏盐层前 ，发生性能 的突变 ，引起井下 的波动 以及发生泥包 、卡钻的情况 ，必须对钻井液 进行抗膏盐侵的预处理。 3 ． 在盐水层钻进， 注意保持适当的钻井液密度， 有效地压住盐水层。 4 ． 保持钻井液的强抑制性，钻进过程中及时补 充各类防塌剂 ，保证钻井液具有良好 的防塌能力。 5 ． 由于盐膏层间多裂缝发育， 渗透性好，因此 要加入适量的聚合醇，以降低泥饼渗透率，提高钻 井液的封堵能力。 参 考 文 献 何勇波，余兴伟，乔勇，等 ． 高密度 KC1 ． 饱和盐水 钻井液在羊塔克 1 1 2井的应用 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 0 8 ，2 5 4 6 8 ． 7 O ． 李汉桥，张献丰，毛瑞华，等 ． 哈萨克斯坦 S L K 3井巨 厚盐层钻井液技术 [ J 】 ． 钻井液与完井液， 2 0 0 8 ，2 5 4 4 6 ． 4 8 ． 孟庆生，江山红，石秉忠 ． 塔河油田盐膏层钻井液技 术 [ J 】 ． 钻井液与完井液，2 0 0 2 ，1 9 6 2 1 ． 2 3 ． 章平，汪振坤 ． 伊朗 A z A DE G AN 撑 Hl 水平井钻井液技 术 [ J ] _ 钻井液与完井液，2 0 0 9 ，2 6 4 6 9 ． 7 1 ． 虞海法 ，左凤江，耿东士，等。盐膏层有机盐钻井液 技术研究与应用 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 0 4 ， 2 1 5 8 - 1 1 ． 董明建，丁海峰 ． 河坝 1 井盐膏层钻井液技术 [ J ] ． 石油 钻探技术 ，2 0 0 4 ， 3 2 6 ． 2 7 ． 收稿 日期2 0 1 1 - 1 0 8 ；H G F 1 2 0 1 F 2 ；编辑付明颖 Ⅲ 嘲 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m