伊朗AZADEGANH1水平井钻井液技术.pdf

第 2 6卷 第 4期 2 0 0 9年 7月 钻 井 液与 完 井 液 DRI L LI NG FL UI D COMPLETI oN FLUI D Vo 1 ． 2 6 NO． 4 J u l y 2 0 0 9 文章编 号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 0 9 0 4 0 0 6 9 0 3 伊 朗 A Z AD E GANH1水平 井钻 井液技术 章平 汪振坤 1 ． 中国石 化石油工程西南公 司广 西钻井分公 司， 南 宁； 2 ． 渤海钻探工程有 限公 司国际工程分 公司 ， 天 津 摘要 A z a d e g a n H1井为伊 朗石油勘探开发公 司在该 油田部 署 的第 一 口水平 井， 水平 段长 9 0 0 m， 完钻 井深 为 3 9 0 5 m， 垂深为 2 7 6 0 m， 钻 井周 期为 8 7 d。该 井的钻井液施工难点为 从 A g h a j a r i 地 层到 S a v a r k地 层均 易发 生漏失 ， 其 中 G a c h s a r a n地 层 出现 完全 漏失 的可能性 极大； Ga c h s a r a n地层 存在高压 盐水层 ； P a b d e h 、 I l a m 和 L a f a n 地层的大段泥质灰岩和泥 页岩水敏性较 强， 井壁坍塌扩 径严 重； 水平 井段 井眼清 洁 问题 等。该 井一开用 P AC HV 膨润土钻井液 ， 二开用 KC 1 一 聚合物钻井液 ， 三开使 用饱和盐水钻井液 ， 四开使用 K C 1 一 聚合物钻 井液， 五开用盐水一 聚 合物钻井液， 并通过使用相应 的维护处 理措施 ， 顺利 实现 了安全、 快速钻 井要求。 关键 词 聚合物钻井液 ； 异常高压 ； 井壁稳定 ； 井 眼清洁 ； 水平井钻井 ； 伊 朗 中图 分 类 号 TE2 5 4 ． 3 文 献 标 识 码 A 伊 朗 Az a d e g a n油 田 位 于 伊 朗 西 南 部 Kh u z e s t a n省 ， 东 临 J u f f a i r 和 S u s a n g e r d油 气 田 ， 东 南 临 Ku s h k油田。Az a d e g a n H1井为伊 朗石油勘探 开 发公 司在该 油 田部 署 的 第 一 口开发 水 平 井 ， 目的层 为 S a v a r k地层 ， 该 地层 含有 丰 富的稠 油 。该 井水 平 段 长 9 0 0 m， 造斜 点在 井深 2 3 3 0 r l l 处 ， 垂 直井 深 为 2 7 6 0 1 T I ， 测量 井深 为 3 9 0 5 r n ， 完 钻 时 间为 8 7 d。 1 工 程 地 质 概 况 Az a d e g a nH1 井 井 身结构 见 表 1 。 表 1 Az a d e g a nH1井 井 身 结 构 该井 自上 而下 钻 遇 的地 层 为 A g h a j a r i 8 ～ 1 1 5 0 m 、 Ga c h s a r a n 1 1 5 O ～ 1 5 5 0 m 、 As ma r i 1 5 5 0 1 8 5 0 m 、 p a b d e h 1 8 5 0 2 5 5 0 m 、 I l a m 2 5 5 0～ 2 6 5 0 m 、 L a f a n 2 6 5 0～2 6 6 0 m 和 S a v a r k 2 6 6 0 3 3 0 0 m 。 A g h a j a r i 上部地层岩性以泥灰岩为主， 夹薄层砂 岩 、 泥岩 ； 中部为 泥岩 ， 夹薄 层灰 岩 、 膏岩 ； 下部 地层 为 泥灰岩 ， 夹有薄层 膏岩 。G a c h s a r a n 底 部地层 岩性 以膏 岩与泥灰岩互层 为主 ， 向上渐 变为泥岩 与膏岩互层 ； 该 层为高压盐水层。As m a r i 地层岩性以砂岩为主， 加少 量泥岩 。P a b d e h地层岩性 以大段 泥质 灰岩 为主 ， 夹部 分 灰岩。I l a m地层 岩性 以大 段 的泥质灰 岩为 主 ， 夹薄 层 泥页岩 。L a f a n地层岩性以大段泥质灰 岩为主 ， 夹薄 泥页岩层 。S a v a r k地层 岩性 以灰 色 泥灰岩 为 主 ， 向上 演 变为浅一 黄色 、 块状 白垩质灰岩 ， 中间为很厚 的棕褐色 灰岩 部分含生物碎屑 ； 上部地层 不 同部 位岩性 不 同， 有灰泥灰岩、 颗粒质灰岩、 颗粒灰岩等， 反映了不同沉 积环境， 最上部是 1 m左右的风化壳。 2 钻 井 液 技 术难 点 1 漏 失 。该 区域 钻井 过程 中钻 井液 漏失 问题 较 突 出 ， 从 Ag h a j a r i 地层 到 S a v a r k地 层 均 发 生漏 失 ， 其 中 Ga c h s a r a n地层 出现 完全 漏失 的 可能性 极 大 。 2 异 常 高压 。G a c h s a r a n地 层 存 在 高压 盐 水 层 ， 邻 井该地层 的孔 隙压力 当量 钻井 液密 度最 高 达 1 ． 6 O g ／ c m。 ， 要 求 高密度 钻 井液 具有 强 的抗盐 污 能力 。 3 井壁稳定 。P a b d e h 、 I l a m和 L a f a n地层 的大 段泥质灰岩和泥页岩水敏性较强 ， 井壁坍塌扩径严 重 ， 邻井 L a f a n地层的最大井径扩大率为 6 4 ． 2 和 4 6 ． 2 ， 要求 钻井 液 必须具 有 较强 的抑 制性 能 。 第一作者简介 章平 ， 1 9 7 1年 生， 1 9 9 5年毕业于石 油大 学 华东 应用 化学专 业， 现在 中国石化石 油工程 西南公 司广西 钻 井分公 司工作 。地址 广 西南宁 中国石化石油工程西 南公 司广 西钻 井分公司 ； 邮政编码 5 3 0 0 2 3 ； 电话 0 7 7 1 5 5 3 1 2 6 7 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 O 钻 井 液与 完 井 液 2 0 0 9年 7月 4 水 平井 对钻 井液 性 能的要 求 较 高 。具 体 表 现 为 在重 力作用 下 ， 在大斜 度井 眼极 易形 成岩 屑 床 ； 斜 井 段和 水平段 较 长 ， 钻具 与 井壁 的 接触 面积 大 ， 造成 摩阻增大， 易发生起钻困难和压差卡钻事故 ； 造斜段 和水平 段井 眼 随井 斜 角 的增 大 ， 垂 向支 撑 力 逐 渐 减 弱 ， 导 致井壁 坍 塌 ； 同时 ， 水 平 井 前 端 钻 具 与 井 口钻 具 运动 方 向成 9 0 。 角 ， 钻具 与井壁 的摩 擦力 进一 步 增 大 ， 加 剧 了井 壁 的不稳 定性 。 3 现 场钻 井 液技 术 3 ． 1一开 一 开 用 P AC HV膨 润 土钻井 液 ， 其 密 度为 1 ． O 7 g ／ c m。 ， 黏 度 为 9 7 S ， p H 值 为 1 0 。该 井段 主要 钻 遇 Ag h a j a r i 顶部 地 层 ， 地 层 成 岩 性 差 ， 胶 结 疏 松 ， 易 发 生漏 失 。在钻 进 过 程 中用 P AC HV 胶 液 维 护 钻 井 液有 较 高 的黏 度 和 切 力 。在 起 钻 下 套 管 时 ， 充 分 循 环钻 井液 后 ， 泵 入 稠浆清 洗井 眼 ， 并 泵 入 稠塞 封 闭井 底 ， 保 证 下套 管 的顺 利 。钻井 液配 方如 下 。 6 膨润 土 0 ． 4 Na C 0。 0 ． 2 P AC HV 0 ． 3 Na 0H淡 水 3 ． 2二 开 二 开用 KC I 一 聚合 物钻井 液 ， 其 配方 如下 。 5 ％膨润 土 0 ． 3 Na C0。 0 ． 2 PAC HV 0 ． 3 Na 0H 0 ． 1 P AC I V 0 ． 3 S t a r c h 淀 粉 类 0 ． 2 P HP A6 KC1 钻 井液 密度 为 1 ． 0 6 g ／ c m。 ， 黏度 为 7 4 S ， 塑性 黏 度 为 4 3 mP a S ， 静 切 力 为 6 ／ 8 P a ／ P a ， 动 切 力 为 1 9 P a ， 滤失 量 为 8 mL， p H 值 为 1 1 ， 润 滑系数 为 0 ． 0 7 1 ， 含 砂量 为 0 ． 5 。该 井 段 钻 遇大 段 泥 灰 岩 、 泥 岩 、 部 分 膏岩 ， 容 易发 生 泥 页 岩 吸水 膨 胀 、 缩径 、 泥 包 钻 头 等问题 ， 主要 采 取 了 以下 措 施 对 钻 井 液 性 能 进 行 维 护 。① 开钻 前 ， 根 据 配方配 制钻 井 液 ， 地 面 循环 时加 入 5 9 ／ 6 ～ 8 9 ／ 6 KC 1 ， 与套 管 内老 浆 循 环均 匀 后 正 式 钻 进 。② 钻 进 过 程 中及 时 补 充 P AC HV、 P AC I V、 S t a r c h和 P HP A 复 配胶 液 ， 保 证钻 井 液具 有较 强 的 抑制性 ， 同时降低滤失量 ， 获得薄而韧 的泥饼 。③定 期 向钻 井 液 中加 入 清洁剂 和润 滑 剂 ， 冲洗 钻 头 ， 防止 钻头 泥包 ， 提 高钻 井 液 的润 滑 性 能 。④ 起 动 四级 固 控设备 ， 使用孔径为 0 ． 0 7 5 mm 的筛布 ， 离心机每天 工作 1 2 h ， 及 时清 除有 害 固相 。⑤每 钻 进 3 0 0 ～ 4 0 0 m 使用 稠浆 清扫井 筒 。 3 ． 3三开 由于 三开 钻 遇 Ga c h s a r a n膏 盐 层 ， 易 产 生 塑 性 蠕 变 ， 发 生盐水 侵 ， 因此 使 用 饱 和 盐 水 钻 井 液 ， 钻 井 液 配方如 下 。 2 9 ／ 6 膨润 土 0 ． 3 N a 2 C O。 0 ． 2 P AC HV 0 ． 3 Na 0H0 ． 2 P AL降滤失 剂 1 ． 5 Re s i n e x 树 脂类 3 5 ％Na C 1 1 磺化 沥 青 0 ． 0 3 消 泡 剂 0 ． 2 PHP A6 KC1 钻 井液 密度 为 1 ． 7 3 g ／ c m。 ， 黏 度为 6 2 S ， 塑性 黏 度 为 4 0 mP a S ， 静 切 力 为 5 ／ 7 P a ／ P a ， 动 切 力 为 1 7 P a ， 滤失 量为 4 mL， p H 值 为 1 O ， 润滑 系数 为 0 ． 0 7 1 ， 含 砂量 为 0 ． 4 。该 井 段 主要 钻 遇 G a c h s a r a n下 部 高 压层 和 As ma r i 地层 ， 高压 层段 孔 隙压力 当量钻 井 液 密度 达 1 ． 6 0 g ／ c m。 ， 需 用密度 为 1 ． 7 0 g ／ c m。 左右 的钻井 液 ， 而 同时该层 又 易漏 ， 所 以在钻 井 液施 工 中 要 做 到对井 涌 和井漏 同时 防范 。此外 ， As ma r i 为砂 岩地层 ， 在 高压 差作用 下容 易形 成 虚厚 泥饼 ， 主要采 取 了以下措 施对 钻井 液性 能进 行 维护 。① 用原 浆钻 完水 泥塞后 ， 放 掉 二 开 钻 井 液 ， 清 罐 ； 按 照 配 方 配制 1 5 0 m。 新 浆 ， 加 入 3 5 Na C 1 与套 管 内钻 井 液 混 合 均匀 后钻进 。②钻 进 中认 真 测 量 液 面 ， 观 察 钻 井参 数变 化 ， 发 现 溢 流 及 时 提 高 钻 井 液 密 度 。 ③ 使 用 P AC HV胶 液调 整钻井 液 的流 变性 ， 保 证 钻 井 液 有 充足 的携 岩能 力 ， 及 时 补充 R e s i n e x和 P AL复合 胶 液 ， 使钻井 液 滤失 量 不 大 于 4 mI ， 形 成 薄 而 韧 的泥 饼 。④维 持沥 青 页岩 稳 定 剂 的有 效 含 量 ， 防止 井 壁 坍塌 掉块 。⑤ 定 期加 入 液 体 润 滑 剂 ， 保 证 液 体 润 滑 剂有 效 含 量 不 低 于 0 ． 5 ， 防 止 发生 高 密度 钻 井 液 压差 卡钻 。⑥ 用 双泵 钻 井 ， 确 保 钻井 液 返速 不 低 于 0 ． 5 m／ s ， 并 每 钻进 1 0 0 2 0 0 m 用 稠浆 清洗 井筒 。 3 ． 4四开 四开使用 K C 1 一 聚合 物钻 井液 ， 其 配方如下 。 3 膨润 土 0 ． 2 Na 2 C0。 0 ． 1 ～0 ． 2 Na OH1 ． 5 R e s i n e x 降滤失 剂 1 ． 0 ％ 磺 化沥 青 0 ． 3 MI L q u e b r a c h o 降 黏 剂 0 ． 3 P AL 0． 2 PAC LV 0 ．1 Zn 2 0H 2 C03 8 KC1 1 润 滑剂 K C 1 一 聚合 物钻 井液 密 度 为 1 ． 2 4 g ／ c m。 ， 黏 度 为 5 3 S ， 塑性 黏 度 为 1 7 mP a S ， 动切 力为 9 P a ， 静 切力 为 4 ／ 6 P a ／ P a ， 滤 失量 为 5 mL， p H 值 为 1 2 ， 润 滑 系 数 为 0 ． 0 4 4 ， 含 砂 量 为 0 ． 3 。该 井 段 为 造 斜井 段 ， 钻 遇 地层 主要 为 泥质 灰 岩 夹 泥 页 岩 ， 其 中 L a f a n井 段 扩 径严重 ， 并 在 S a v a r k顶 部 钻 遇 风 化 壳 ， 易 发 生 井 漏 ， 因此要 求 钻井液 具有 良好 的润 滑性 、 防塌 性 能 和封 堵性 能 。采取 以下措 施维 护 钻井 液性 能 。① 进 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 6卷 第 4期 章 平 伊 朗 AZ AD E GANHI水 平 井钻 井液技 术 7 1 人 造斜 段前调 整 好 钻 井 液 性 能 ， 使 用 离 心 机 控 制 固 相 和膨润 土含 量 为 3 0 4 0 g ／ L； 用 Re s i n e x 、 P AL和 P AC L V 胶液 控制 滤失 量 不大 于 5 mL， 泥 饼 厚度 不 大 于 0 ． 5 mm。②进 人造 斜 段后 ， 用 MI L q u e b r a c h o 和膨 润土浆 调 整钻 井 液 流变 性 能 ， 控 制 黏度 为 5 O ～ 6 0 S ， 动 塑 比为 0 ． 4 ～ 0 ． 6 P a ／ mP a S ， 提 高 钻 井 液 的 悬 浮 和携带 岩 屑 能力 ， 延 缓 岩 屑 床 的形 成 时 间 。③ 在 井斜 达 3 0 。 前 加 入 0 ． 5 ％润 滑剂 ， 钻 至 井 斜 为 6 0 。 左右时保持润滑剂加量为 1 ， 使摩 阻系数不大 于 0 ． 0 7 。④在进 人造 斜 段 后 ， 加 入 1 磺 化 沥 青 干 粉 ， 提高钻井液的封堵护壁性能 。⑤使用 双泵 钻井 ， 增 大 钻井液 排量 ， 确保 钻 井 液返 速 不 低 于 0 ． 7 m／ s ； 每 次接 单根前 要 充分循 环 ， 将钻 屑 带 出防 止沉 砂 卡 钻 ； 每钻 进 3 0 0 ～4 0 0 m 使 用 稠 浆 清洗 井 筒 一 次 。⑥ 监 测 H。 S含 量 ， 如 H。 S浓 度超 过 5 mg ／ L， 适 当提高 该 钻 井 液 密度 ， 压 住 H。 S ， 并 加 入 0 ． 1 ～ 0 ． 3 碱 式 碳酸锌， 将 p H值提到 1 1以上 ， 预防 H s气体溢出。 3 ． 5五开 水平 段用 盐水 一 聚合物 钻井 液 ， 其配 方如 下 。 井浆 0 ． 2 Na 2 C O 。 0 ． 1 Na OH 0 ． 4 P AC HV 0 ． 6 P AC LV 2 0 ～ 3 0 Na Cl 1 ． 5 S TS ARCH0 ． 2 Zn 2 OH CO。 5 润 滑 剂 钻 井 液密 度为 1 ． 2 3 g ／ c m。 ， 黏 度为 4 6 S ， 塑性 黏 度为 l l mP a S ， 静 切 力 为 3 ／ 6 P a ／ P a ， 动 切 力 为 7 P a ， 滤失 量 为 3 mL， p H 值 为 1 O ， 润 滑 系数为 0 ． 0 3 2 ， 含 砂量 为 0 ． 1 。该 水 平 井 段 钻 遇 S a v a r k灰 岩 地 层 ， 地层 相对 稳定 ， 钻井 液 主要解 决 长 水平 段 的携 岩 问题 ， 防止形 成 岩 屑 床 而造 成 卡钻 。采 取 以下 措 施 维 护钻 井 液性 能 。① 用 S TS AR CH 和 P AC HV 控 制钻 井液 流变 性 能 ， 黏度 为 4 O ～5 0 S ， 动塑 比为 0 ． 4 ～ O ． 5 P a ／ mP a S ， 提 高 钻井 液 的悬 浮 和 携 带 岩 屑 能 力 。②保证 润 滑 剂 含 量 不 低 于 5 ， 提 高 泥 饼 的 润 滑性 能 ， 使 其润 滑 系 数 不 大 于 0 ． 0 4 。③ 每 钻进 1 0 0 ～ 2 0 0 m 泵 入 1 0 m。 左 右 稀 浆 ， 然 后 再 加 入 1 5 m。 左 右清 扫液 清洁井 筒 ， 通过 前 面稀浆 的扰 动 ， 破 坏岩 屑床 ， 随后通过稠浆 的提升托举作用携带岩屑 ， 从而 提高井眼的清洁度 ， 坚持短程起下钻 以破坏岩屑床 ， 并根 据井 口返 出岩 屑 情况 ， 确 定 短 程 起 下 钻 的 井 段 长度 ； 随井 的加 深 缩 短 短 程 起 下 钻 的长 度 。采 用倒 划眼进 行短 程起 下钻 ， 有 效破 坏岩 屑 床 ， 确保 岩 屑 全 部返至地面。④下入带扶正器 的钻具通井 ， 修正井 壁 ， 循 环洗井 时尽 量使 用 大排量 清 扫井 眼 ， 确 保 井 眼 清洁干净。⑤起动 四级固控设备 ， 用孔径为 0 ． 0 7 5 mm 的筛布， 离心机每天工作 1 2 h ， 及时清除有害固 相 。⑥进 入 油层段 前 将 油层 保 护 剂 在 2 ～ 3循 环 周 内均 匀加入 钻 井液 中 ， 保护好 油 气 层 ， 但需 防止 油层 保 护剂 一次 性 加量 过 多 、 过猛 ， 避 免 其在 井 壁 周 围堆 积而造成起钻遇阻、 下钻遇卡等情况 。 4 复杂情况 的处 理 4 ． 1 井漏 钻 至井 深 1 1 3 7 r n处 ， 钻 时 加 快 ， 扭 矩 增 大 ， 有 明显 憋钻 现 象 ， 发 生 钻井 液漏 失 。上提 钻 具 ， 循 环测 漏 ， 测得 漏速 为 1 2 m。 ／ h 。停 泵 ， 配制 堵漏 浆 地 面浆 3 ． 0 ～4 ． 5 细 云母 3 ． 0 9 ／ 6 ～ 4 ． 5 细核 桃 壳 ， 继续 钻 进 ， 漏 速 逐 渐 加 快 ， 强行 钻 至井 深 1 1 4 2 I n时 ， 漏失 速 度为 3 1 i n 。 ／ h 。起 钻 ， 下 光 钻杆 至 井 深 1 1 3 6 r n ， 泵入 1 0 1T I 。 堵漏 浆 地 面浆 8 细 ～粗 云 母7 细～粗核桃壳5 塑料片 ， 封堵成功 。 4 ． 2 高压盐水侵 三开钻至井深 1 3 7 8 1T I 时遇高压盐水层 ， 将钻 井液 密 度 由 1 ． 6 3 g ／ c m。提 至 1 ． 7 1 g ／ c m。后 压 稳 。 保 持该 密 度一 直到 中途 完钻 。 5认 识 及 建 议 1 ． 在水 平 井 钻 井 施 工 中必 须 做 好 井 眼 净 化 工 作 ， 需 调 整 钻 井 液 流 变 性 ， 使 动塑 比应 达 到 0 ． 3 5 ～ 0 ． 5 P a ／ mP a S ， 尽 量 走 上 限 ； 必 要 时 还 应 降低 泵 压 ， 以满 足 大排 量要 求 。 2 ． 水 平井 钻 井 需 选 用 高 润 滑 性 能 钻 井 液 ， 水 平 井 段 的施 工 中应 加 入 足 量 的 优 质 润 滑 剂 ， 提 高 泥 饼 质量 ， 防 止卡钻 ， 保 证 泥饼摩 阻 系数 不大 于 0 ． 0 5 。 3 ． 强化 钻井 液 的封堵 护 壁性 能 ， 保 持井 壁 稳 定 ， 施 工 中认 真做好 DC指 数压 力监 测 。 4 ． 严密 详细 的钻 井液 设计 和 认 真扎 实 的技 术 准 备是 钻好 水 平井 的首 要基 础工 作 。 参 考 文 献 E l i 陈敦辉 ． 荆 丘地 区膏 盐层 钻井 液技术 E J ] ． 钻井 液与 完 井液 ， 1 9 9 7 ， 1 4 2 4 1 4 2 E 2 ] 中国石油勘探 开发生产分公 司工 程技术 监督处．钻井 监督[ M] ． 石油工业 出版社 ， 2 0 0 3 ， 5 E 3 ] 中油长城钻井 有 限责任 公 司钻井 液分公 司． 钻井 液手 册E M] ． 石油工业出版社 ， 2 0 0 5 ， 7 收稿 日期 2 0 0 8 1 1 2 6 ； HGF0 9 3 A1 0； 编 辑 张 炳 芹 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m