盐227-4HF长裸眼长水平井钻井液技术.pdf

精 细 石 油 化 工 进 展 A D V A N C E S I N F I N E P E T R O C H E M I C A L S 第 1 6卷第 6期 盐 2 2 7 4 HF长裸眼长水平井钻井液技术 李秀灵， 郭辉 中国石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司， 山东东营 2 5 7 0 6 4 摘要盐 2 2 7 4 H F井是胜利油田在济阳坳陷东营凹陷北部陡坡构造带盐 2 2 7井砂砾岩体较高 部位部署的一 口非常规长裸眼长水平井， 为低孔特低渗透储层。针对该井钻井液技术难点， 二开 和三开使用聚合物防塌钻井液和聚合物胶束封堵防塌钻井液； 该组钻井液性能稳定， 具有良好的 综合性能 ， 能满足钻井施工需要， 可维护易坍塌地层的井壁稳定， 应用于三开井径扩大率为 3 ． 1 1 ％， 起下钻和电测、 下套管作业顺利， 电测一次成功率 1 0 0 ％， 提前 3 7 ． 7 5 d完钻 ， 且安全高效 钻进 。 关键词长裸眼长水平井泥页岩井壁稳定盐 2 2 7 4 H F井 盐 2 2 7单元位于东营北部陡坡带陈家庄凸起 南侧 ， 基底断裂坡度较 陡， 沉积地层厚度 大， 砂砾 岩体发 育 ， 含油 面积 1 ． 5 k m ， 地 质储 量 2 7 0 1 0 t 。由于埋藏深 ， 钻井成本高 ， 常规开发技术效 益差 ， 目前盐 2 2 7单元沙 四45砂砾岩体处于探 明未动用状态。为提高本单元储量动用程度 ， 设 计采用长水平段水平井进行 开发 。盐 2 2 7 4 HF 井是胜利油田在济阳坳陷东营凹陷北部陡坡构造 带盐 2 2 7井砂砾岩体较高部位长水平段水平井 ， 为油 田的一 口重要 的非常规开发井， 目的层为沙 四上纯上亚段 ， 储层段砂砾岩体厚度较大 ， 为低孔 特低渗透储层。该井完钻井深为 4 3 2 3 m， 垂深为 3 4 6 0 i n ， 最大井斜为 8 1 。 ， 水平段长为 9 2 7 ． 6 9 m。 本文介绍了二开 、 三开钻井液技术。 1 钻井液技术难点 1 稳 定井 壁、 防塌 技术。由于 二开井 眼较 大 ， 缺 失 沙 一 段 ， 沙 河 街 地 层 较 浅 ， 沙 二 段 仅 1 0 m， 沙三 中以上地层长时间浸泡 ， 易发生坍塌； 三开裸眼段长 2 0 8 9 m， 其 中直井段 长 5 5 0 m， 主 要为硬脆性泥页岩 易出现坍塌性掉块， 对井 壁造成破坏。沙三下和沙四上纯上亚段泥页岩微 裂缝 、 层理发育极易发生坍塌掉块 ， 造成起下钻阻 卡 、 憋泵。该井水平位移大 、 水平段长 ， 钻进周期 长 ， 沙三段 、 沙四上上部砂泥互层易垮塌。因此防 止井壁坍塌， 维护井壁稳定是该井施工的关键。 2 润滑减阻技术。该井斜井段 和水平 段垂 深超过 3 0 0 0 m， 水平段实钻密度与沙河街组地层 压力 当量密度大于0 ． 5 0 g ／ e m ， 在此高压差下 ， 钻 井液易形成厚泥饼 ， 加上裸眼段长 ， 极易“ 托压” ， 对钻井液的润滑性要求很高。长水平段起下钻过 程 中的降摩减阻技术也是该井的难点。 3 井眼净化技术 。井 眼大 ， 钻速快， 钻屑多， 携带岩屑的难度较大 ； 在大斜度井段和长水平段 易形成岩屑床， 井眼清洁难度大。 4 耐温抗污染能力要求高。为提 高钻井 速 度， 减轻对特低渗储层的伤害， 采用欠平衡钻进， 由于液柱压力难 以平衡地层压力 ， 地层水会污染 钻井液 ； 井底温度高达 1 3 8 o C， 要求钻井液具有 良 好抗温性。 5 特低渗储层 的保护技术。该 区块 目的层 为特低渗储层 ， 注重油层保护 J ， 严格控制钻井 液滤失量 ， 减少滤液和固相颗粒侵入地层 ， 防止细 小孔喉发生堵塞和水锁 、 水敏效应 ， 降低钻井液对 储层 的伤害。 2 现场钻井液技术 2 ． 1 二开 2 0 1 2 3 0 2 i n 二开主要钻遇明化镇组 、 馆陶组 、 东营组 、 沙 三中上部地层 ， 其中明化镇组地层松软， 易发生坍 塌卡钻 ， 东营组地层造浆严重 ， 沙河街组缺失沙一 段 ， 地层较浅 ， 采用聚合物防塌钻井液体系 ， 防止 井壁坍塌 ， 现场主要采取 4项钻井液技术。 1 控 制钻井液密度。钻遇沙三 中地层后 ， 按照循环周期 0 ． 0 1～0 ． 0 2c m 的幅度均匀提 高井浆 密 度 从 1 ． 0 8 e m 升 至 1 ． 1 3 ， 1 ． 2 5 ， 收稿 日期 2 0 1 5 0 81 1 。 作者简介 李秀灵 ， 工程师 ， 硕士， 从事钻井液研究工作。 基金项 目 来源于先导试验项 目“ 聚合物胶束 在钻井液 中提 高井壁稳定性 的先导试验” 。 2 0 1 5年 1 1 月 李秀灵等． 盐 2 2 7 4 HF长裸眼长水平井钻井液技术 2 5 1 ． 40 g ／ c m。 ，用 1 ． 4 O c m 的密度钻至完钻 。使 用固控设备 ， 清除有害固相 ， 控制钻井液密度 自然 上升 。 2 控制钻井液流变性 、 提高封堵性 ， 保证井 眼清洁。以0 ． 2 ％ ～ 0 ． 4 ％ P A M、 1 ． 5 ％ ～ 2 ． 0 ％铵 盐复配控制钻井液流变性。用天然高分子降滤失 剂 、 抗 高温抗盐降滤失剂 、 胶乳沥青 、 磺酸盐共聚 物和超细碳酸钙等处理剂 ， 提高钻井液的封堵 防 塌性 ， 降低钻井液滤失量 ， 满足二开大井眼中悬浮 岩屑和清洁井眼的需要 。由于本井缺失沙一段 ， 沙二段仅 1 0 m， 因此 ， 进 入沙河街 地层 1 4 7 5 m 前 ， 迅速 调整 钻 井 液性 能 ， 钻井 液 密 度保 持在 1 ． 1 5～1 ． 1 7 c m ， 黏度保持在 4 0～ 5 5 S ， A P I 滤 失量控制在 5 m L以内。采用胶乳沥青作为主要 封堵剂 ， 并配合使用超细碳酸钙 ， 封堵井壁 ， 控制 钻井液 A P I 滤失量至 4 m L以内， 直至二开完钻 。 3 体系 p H的调控。在钻遇 C O 前 ， 将钻井 液 p H控制在 8 ． 5～9 ． 0 ， 防止岩屑细分散 。钻遇 C O ， 后 ， 加入 K O H， N a O H处理 ， 控制 p H在 9 ． 0 1 0． 0。 4 固井前处理措施 。完钻后 通过短起下钻 保证井眼畅通 ， 充分循环钻井液后封住下部裸眼 段 ， 保证 电测及下套管作业顺利。 2 ． 2三开 2 3 0 2 4 3 9 1 m 2 ． 2 ． 1 三开直井段 2 3 0 2 2 8 5 0 I n 该直井段地层主要为硬脆性泥页岩易出现坍 塌性掉块 ， 对后期施工造成不利因素 ， 是全井施工 的重点 。采取 3项钻井液技术 ， 直井段采用聚合 物胶束封堵防塌钻井液体系。 1 稳定井壁技术 。三开施工前将二开钻井 液在套管内进行预处理 ， 开启离心机清除劣质 固 相 ， 搬土含量控制在 6 0 8 0 L ， 黏度降至 4 0 s ， 调整钻井 液性能。依据 沙河街组地层 的坍 塌压 力 、 破裂压力和地应力等预测数据 和邻井测试压 力系数确定合理 的钻井液密度 ， 保持地层 的力学 稳定。加足铝基 聚合物 、 胺 类抑制剂 、 超 细碳 酸 钙 、 胶乳沥青等处理剂 ， 提高钻井液的抑制性 、 封 堵性 ， 减少钻井液 中自由水的侵入 ， 通过对地层孔 隙的填充 和封堵 ， 确保井壁稳定 ， 使 泥饼变得光 滑 、 致密。加入部分油性材料 ， 降低失水 ， 严格控 制滤失量 ， 改善泥饼质量 ， 稳定井壁。 2 防塌 、 防卡技术 。由于三开裸眼段长2 0 8 9 m， 根据地质预测 ， 通过根据井下实 际情况慢慢提 高密度 ， 达到支撑井壁的硬性标准 。加足抑制剂 ， 提高钻井液中聚合物含量 ， 增 强钻井液抑制黏土 水化膨胀能力 。各主要防塌材料按照三开强抑制 防塌 钻 井 液 体 系补 充 至 上 限， 慢 慢 加 入 超 细 C a C O ， 、 胶乳沥青等 ， 并保持其含量达 5 ． 0 ％ ， 改善 泥饼质量 ， 封堵 泥页岩裂 缝 ， 降低钻井液 高温失 水 ， 进一步提高钻井液的防塌能力 。同时 ， 该井段 施工 中为大段 的泥页岩 ， 造浆严重 ， 糊筛布 ， 加入 适量清水 ， 保证泥浆中自由水含量 。 3 井 眼净化技术。控制钻井液黏度在 4 5～ 5 5 s ， A P I 滤失量 ≤3 ． 0 m L， 高温高压滤失量 ≤ 1 2 m L ， 切力 5～1 0 ／ 1 0～ 2 0 P a ， p H 8 ． 0～ 8 ． 5 。保持钻井液具有 良好 的流变性和携带岩屑 能力 ， 利用固控设备 ， 控制含砂量 ≤O ． 3 ％。 2 ． 2 ． 2 三开斜井段 2 8 5 0 3 4 4 6 i n 随着井斜的增大 ， 钻具受重力的作用 ， 向下井 壁整体倾 斜 ， 使得钻具 与井壁的摩阻 、 扭矩 均较 大。使如何改善泥饼质量， 降低钻柱与井壁间摩 阻与扭矩 ， 防止卡钻事故发生显得尤为重要 。斜 井段采取 2项钻井液技术。 1 润滑减阻 、 防卡技 术。在工程 方面 ， 保证 定向轨迹平滑 ， 避免狗腿肚 的形成。通过 固控设 备和絮凝包被抑制剂 ， 清除无用固相 ， 调整控制钻 井液的流变性 ， 在二开原浆基础上 ， 补充大量的护 胶剂 ， 充分保证泥浆 的稳定性 ， 降低失水 ， 严格控 制高温高压滤失量 ， 改善泥饼质量。在造斜点前 2 0 0 m， 加人乳化剂、 原油和 固体润滑剂， 进入斜井 段后 ， 根据现场施工情况 ， 定期混入原油 ， 提高钻 井液润滑性能。保证钻井 液在井壁形成薄韧 、 润 滑性 良好 的泥饼 ， 为顺利造斜创造条件 ， 保证定 向 钻进过程中较低的摩阻和复合钻进过程中较小的 扭矩。进行短起下钻 ， 下钻到底后 ， 充分循环钻井 液 ， 起钻前配制漏斗 黏度为 8 0 S的封井浆 封井 ， 保证动力钻具能顺利下入。 2 防塌 、 井眼净化技术 。由于该井 的斜井段 为沙三下和沙四上上部地层 ， 因此控制井壁稳定 ， 防止井壁坍塌是本井段施工成功的关键之一。斜 井段定 向钻进期 间， 加足抑制、 防塌材料 ， 强化泥 饼质量 ， 使体系具有 良好的润滑性能和封堵能力 ， 进一步降低失水 。控制钻井液黏度在 5 0～6 0 s ， 密度 在 1 ． 2 0 ～1 ． 2 5 g ／ c m ， F L A P l ≤3 ． 0 m L， F L H T H P ≤1 0 m L ， 切力 5～1 0 P a ／ ／ 1 0～2 0 P a ， p H 8 ． 0 8 ． 5 。使钻井液在斜井段具有优 良的流 2 6 精 细 石 油 化 工 进 展 A D V A N C E S I N F I N E P E T R O C H E M I C A L S 第 1 6卷第 6期 变性 和合理的环空流型， 清洁井眼， 起下钻正常， 未发生岩屑床形成。 2 ． 2 ． 3三开水平段 3 4 4 6 4 3 2 3 m 该井段为 目的层 ， 位于沙四上纯上亚段 ， 水平 位移长达 9 2 7 ． 6 9 m， 使用聚合物胶束封堵 防塌混 油钻井液 。 1 稳定井壁 、 井眼清洁技术 。随着水平井水 平段延长， 钻屑由沿直井的轴 向下滑动改为沿斜 井的径向下滑动 ， 钻屑在下井壁形成岩屑床， 岩屑 床越厚 ， 与钻柱的接触面积越大， 从而造成一些复 杂事故的发生 。井眼清洁是关键 。首先通过固控 设备和絮凝包被抑制剂 ， 清除无 用固相。合理控 制钻井液 的流变性能 ， 既保证携岩能力 ， 又防止钻 屑黏附井壁。主要调整钻井液的稠化系数 值 、 3 读数， 使 值控制在 0 ． 5～ 0 ． 8 P a S ， 3 ， 6 读数不能太低 ， 初切力大于 2 P a 。制定合理排量 ， 尽量保证钻井液的环空返速 ， 定期短起下 ， 破坏岩 屑床。增加旋 转钻进时间 ， 减少 滑动钻进 时间。 同时 ， 本井为 大位移水平井 ， 长水平段钻进周期 长， 砂砾岩钻时较慢 ， 沙三段 、 沙四上上部砂泥互 层易垮塌 ， 钻井液性能调整以维护为主， 以胶液 的 形式定期补充抗高温降滤失剂、 抑制剂 、 封堵防塌 剂， 避免大幅改变钻井液性能导致上部泥页岩地 层垮塌 ， 保证井壁稳 定， 防止发生井下复杂与事 故。钻入 目的层井段后为确保施工安全 ， 每次起 钻前要通过短起下 ， 确定油气上窜速度在安全范 围内， 方可起钻。电测前净化井眼， 配制润滑封井 浆封井 ， 确保 电测顺利。 2 润滑减阻防摩损技术。本井水平位移大 、 水平段长 ， 钻进过程中， 施工摩阻升高 、 扭矩增大 、 脱压严重。因此 ， 需及时 了解摩 阻和扭矩等 的变 化情况 ， 钻井液中原 油有效含量不低 于 1 2 ％ ， 钻 进后期加入适量乳化剂使原油 的润滑效 果达最 佳 ， 保证钻井液具有 良好 的润滑性能 ， 泥饼摩擦系 数不大于 0 ． 0 3 。该地层磨损钻头 、 钻具严 重 ， 必 须加 强 固 控设 备 使 用 率 ， 定 向后 振 动 筛 使 用 1 8 0目筛布并适 当开启离心机 ， 严格控制钻井液 的含砂量及劣质固相 。钻进后期加入 1 ％ ～ 2 ％ 固体润滑剂降低摩阻和扭矩 。根据井下情况及时 进行短程起下钻， 以破坏岩屑床， 清除井内岩屑， 降低井眼中的岩屑浓度 。 3 抗盐抗温技术 。井底温度高 ， 储层 温度达 1 3 8℃， 地层温度梯度 3 ． 4 9℃／ 1 0 0 m， 控制井浆 中膨润土含量 ， 防止钻井液高温变性 ， 定期以胶液 的形式补充抗高温 降滤 失剂 S M P、 抑制 剂 、 封堵 防塌剂等处理剂 ， 控制 F L ≤3 ． 0 mL ， F L H ≤ 1 0 mL ， 避免大幅改变钻井液性 能导致 上部泥页 岩地层垮塌 ， 保证井壁稳定 。 4 特低渗地层油层保 护技术 。该井 目的层 在沙 四上纯上亚段 ， 为低孔特低渗透储层 ， 要注意 油层保护 。在进入储层前 2 0 0 m， 加入不 同粒径 的超细碳酸钙 、 胶乳沥青等封堵材料 ， 在近形成屏 蔽暂堵带 ， 以胺类抑制剂等处理剂确保滤液有足 够的抑制性 ， 严格控制滤失量 3 m L ， 含砂量 0 ． 1 ％ ， 最大程度上减少滤液和 固相颗粒侵入地 层 ， 防止细小孔喉发生堵塞和水锁 、 水敏效应 ， 最 大限度降低钻井液对储层的伤害。 3结论 1 井深超过 4 0 0 0 i n ， 井底 温度稳定接 近或 超过 1 4 0℃时 ， 需防止钻井液高温增稠或减稠 ， 注 意钻井液流变性能的变化 ， 及时调整至合适范围， 使钻井液具有 良好的流变性能和携带岩屑能力。 2 钻遇长段泥页岩地层 ， 根据地质预测和井 下实际情况， 缓慢提高密度， 结合力学支撑， 达到 稳定井壁稳定的效果。及时调整钻井液性 能， 增 强钻井液抑制性和封堵性， 降低钻井液活度， 严格 控制滤失量 ， 减少滤液侵入泥页岩地层。 3 钻遇水 平位移大 ， 水平段长 的地层 ， 及 时 了解摩阻和扭矩等数据 的变化情况 ， 保证钻井液 具有 良好 的润滑性能 。同时井 眼清洁是关键 ， 合 理控制钻井液的流变性能， 既保证携岩能力 ， 又防 止钻屑黏附井壁 。制定合理排量 ， 尽量保证钻井 液的环空返速在合适范围内 ， 定期短起下 ， 破坏岩 屑床。增加旋转钻进 时间 ， 减少 滑动钻进时 间。 加强固控设备使用率 ， 严格控制钻井液 的含砂量 以及劣质 固相。 4 钻遇低渗 、 特低渗地层 ， 要主要油层保护， 严格格控制滤失量 ， 含砂量， 最大程度上减少滤液 和固相颗粒侵入地层 ， 防止细小孔喉发生堵塞和 水锁 、 水敏效应 ， 最大限度降低钻井液对 储层的 伤害。 参考文献 [ I ] 石秉忠 ， 夏柏如 ， 林永学 ， 等． 硬脆性泥页岩水化裂缝发展 的 C T成像 与机理 [ J ] ． 石油学报 ， 2 0 1 2， 3 3 1 1 3 71 4 2 ． [ 2 ] 马丽， 倪文学， 丁丰虎． 胜北构造硬脆性泥页岩裂隙特征及 防塌机理 『 J ] ． 西安石 油学 院学报 自然科 学版 ．1 9 9 9， 1 4 2 0 1 5年 1 1 月 李秀灵等． 盐 2 2 7 4 H F长裸眼长水平井钻井液技术 2 7 [ 3 ] [ 4] 4 2 62 9 ． 姚 新珠 ， 时天钟 ， 于兴东 ， 等． 泥页岩井壁失稳原因及 对策分 析[ J ] ． 钻井液与完井液 ， 2 0 0 1 ， 1 8 3 3 8 4 1 ． 任 占春 ， 董学让 ． 胜利 油 田油层 保护技 术现状 及发展 趋势 [ 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o n o f J i y a n g d e p r e s s i o n b a s i n．I n c o n s i d e r a t i o n o f t h e t e c h n i c a l d i ffi c u l t i e s r e l a t e d t o t h e a p p l i c a t i o n o f d ril l i n g flu i d i n t h i s we l l ， a p o l y me r a n t i - c o l l a p s e d ri l l i n g fl u i d a n d a p o l y me r mi c e l l e p l u g g i n g a n d a n t i - c o l l a p s e d r i l l i n g fl u i d we r e u s e d i n t h e s e c o n d s pu d i n g a n d t he t h i r d s p u d i n g r e s p e c t i v e l y ．Th i s g r o u p o f d ril l i n g flu i d s ha s s t a b l e p r o pe r t i e s a n d g o o d o v e r a l l p e rfo r ma n c e，a n d c a n s a t i s f y t h e r e q u i r e me n t o f d ril l i n g o p e r a t i o n a s we l l a s ma i n t a i n t h e we l l b o r e s t a bi l i t y．I n t h e t h i r d s pu d i n g，b o r e h o l e d i a me t e r wa s e n l a r g e d b y 3． 1 1 ％ ，t he o p e r a t i o n o f t rip pi ng， e l e c t r i c a l l o g g i n g a n d c a s i n g run n i n g wa s c a r r i e d o u t s mo o t h l y wi t h fir s t t i me s uc c e s s r a t e o f e l e c t ric a l l o g g i n g o f 1 0 0％ ． Dril l i n g wa s fin i s h e d 3 7． 7 5 d i n a d v a n c e a nd wa s s a f e a n d e ffi c i e n t ． Ke y wo r ds l o n g o p e n h o l e；l o n g ho r i z o n t a l we l l ；mu d s h a l e；we l l b o r e s t a b i l i t y；W e l l YAN 2 2 74HF 橡胶加工化学品市场预计到 2 0 2 0年将达到 4 8亿美元 Ma r k e t s a n d Ma r k e t s 公司于 2 0 1 5年 1 1 月 2 3 13 发布预测报告指出， 预计橡胶加工化学品市场价值 规模将达到 2 0 2 0年4 8 亿美元， 2 0 1 5 --2 0 2 0年之间的复合年增长率将为5 ． 4 ％。橡胶加工化学品市场 主要 由汽车需求的增长来驱动。 橡胶加工化学 品用于提高轮胎制造用橡胶的特性 。不断增长的人 E l 和消费者 的增加支出 ， 对汽车 的需求增加 ， 进而导致橡胶加工化学品的需求增加。这些化学品向橡胶添加了优越 的品质。然而， 日益 增大的环境问题和严格 的政府法规是橡胶加工化学品市场最大的限制。天然橡胶的加工产生一些物流 进入空气 中， 污染了环境 。来 自橡胶加工排放 的废水包含高水平 的生物需氧量化合物。这些化合物被 生物降解 ， 导致高的耗氧量。 亚太地区是橡胶加工化学品增长最快的市场。亚太地区的增长主要受到国内需求和天然橡胶向西 方市场出 口增加的驱动。来 自轮胎行业对橡胶加工化学品不断增加的需求进一步推动了这个地 区的市 场 。该地区的经济发展导致 了对车辆 的需求增加 ， 进而推动了橡胶加工化学品市场 。 在橡胶加工化学品市场上领先的参与者包括 E m e r a l d性能材料公 司 美国 、 伊士曼化学公 司 美 国 、 朗盛公司 德 国 和阿科玛公 司 法国 。 Ru bb e r wo r l d． 2 01 5 一l l一2 3