伊朗雅达区块边缘井F11井钻井液技术.pdf
第 3 1卷 第 3 期 2 0 1 4年5月 钴井液与 完井 液 DRI LLI N G FLUI D C0M PLETI oN FLUI D V0 1 . 31 No . 3 M a y 2 01 4 d o i 1 0 . 3 9 6 9 . i s s n . 1 0 0 1 5 6 2 0 . 2 0 1 4 . 0 3 . 0 1 1 伊朗雅达区块边缘井 F 1 1 井钻井液技术 刘海鹏, 张翔宇, 赵黎 明, 王伟, 李希君 胜利石油管理局钻井工程技术公司,山东东营 刘海鹏等 . 伊朗雅达 区块边缘井 F 1 l 井钻井液技术 [ J ] . 钻井液与完井液,2 0 l 4 ,3 1 3 4 3 4 6 . 摘要 F l 1 井是中石化部 署在伊 朗雅达 区块最南端 的边缘预探直井,完钻井深 为4 3 1 0 m,主要 目的层位为 F a h l i y a n 。不同于雅达 区块其他直井,F1 1 井多套地层裂缝发育严重,Ga d v a n水敏性强,F a h l i y a n油气层异常活跃,导 致在该井施工过程 中,经历了 钻、卡套管、井漏、井涌等各种钻井复杂情况,经过长达 1 6 8 d的钻井施工,以降低 钻井成本、安全钻进为目的,处理上述各种复杂情况,完成 了该井的施工。完井后投产 日产油8 5 0m / d 。 关键词 卡钻 ; 井漏 ; 卡鼻 管 ;井涌 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 4 0 3 0 0 4 3 0 4 F 1 l 井是 中国石化 集 团在伊 朗雅 达 区块 最南端 部署 的一 口边缘预探直井 ,完钻井深为 4 3 1 0 m。实 钻资料显示 ,该井 区块裂缝 性发育严重 ,且 同雅达 中部 和北部 相 比较 ,Ga d v a n地层 页岩水 敏性更 强 , F a h l i y a n油气显示更加活跃 ,这就导致在该井施工过 程中经历 了 6次停钻堵漏 、 1 次卡钻 、 1 次断钻具打捞 、 1 次卡套管和井涌等多次复杂情况 ,最后 因 F a h l i y a n 钻进,风险过高而提前完钻,用时 1 6 8 d [】 。 】 。 1 地质工程概况 地 层 由 上 至 下 依 次 为 Ag h a j a r i 、Ga c h s a r a n 、 As m a r i Pa bde h 、 Gur pi 、 I l a m 、 La f a n、 Sa r va k、 K a z h d u mi 、Da r i y a n 、Ga d v a n 、F a h l i y a n地 层。 岩 性 主要 以砂岩 、泥岩 、泥灰岩及石灰 岩为主 ,中间夹 杂着少量的页岩 。其 中 G a c h s a r a n地层富含硬石 膏和 软石膏 ,容易发生蠕变造成起 下钻 困难 ; As ma r i 到 S a r v a k井 段灰岩裂缝 性发育 ,漏失严重 ; Ka z h d u mi 地层富含深色沥青页岩 ; G a d v a n地层含有多段灰色 页岩夹层,坍塌掉块严重 ; F a h l i y a n 为主要 目的层 , 油气显示活跃 。F 1 1 井井身结构如表 1 所示 。 2 钻井液技术难点 1 上部 地 层 Ag h a j a r i 和 Ga c h s a r a n以 泥岩 、泥 灰岩为主,夹硬、软石膏,并伴有高压盐水层。大段 泥岩段极易水化膨胀 、分散 ,从而导致井眼缩径 、钻 井液黏度和切力上升 ,流型变差 ,进而影响钻井液的 冲刷能力 ,容易造成泥饼糊井壁和起下钻遇阻。钻遇 石膏层和高压盐水层,石膏或者高压盐水侵人造成钻 井液污染 ,导致滤失量上升 ,流型变差 ,影响井眼的 清洁净化 ,容易导致起下钻遇阻。 表 1 F 1 1 井井身结构 2 As ma r i 、 P a b d e h和 S a r v a k灰 岩裂 缝 性发 育 , 漏层分布没有规律 , 漏点多 , 且具有连续性 , 难 以堵漏。 3 Ka z h d u mi 和 D a r i y a n地层 富含沥青 ,沥青大 量进入钻井液后 ,造成钻井液的黏度和切力增高 ,泥 饼虚厚 ,同时伴 生出来 的 H S对钻井液性能也有一 定的污染 ,钻井液性能难 以调整,造成起 下钻遇阻 、 卡钻事故的发生。 4 G a d v a n 地层的泥页岩可钻性差,水敏性强, 应力作用下,易出现大量的剥蚀掉块,易造成环空不 畅 ,导致起下钻遇阻 ,甚至卡钻 的发生。 第一作者简介 刘海鹏,2 0 0 3 年毕业于石油大学 华东 ,现在从事钻井液的现场技术服务和室内研究工作。地址 山东 东营胜利石油管理局钻井工程公司泥浆公司泥浆工艺研究所 ; 邮政编码 2 5 7 0 6 4; 电话 1 3 5 8 9 4 4 9 8 0 5; E ma i l h a i p e n g l 1 6 3 . t o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 钴井液与 完 井液 2 0 1 4年 5月 5F a h l i y a n地层 属高 、低压 同层 ,低压层 渗透 率强 ,在较大的压差作用下极易发生压差卡钻。 3 现场钻井液技术及复杂情况处理 根据邻井 F 1 0 井 的地层资料及岩性 的特点 ,并 结合现场实际情况,对钻井液体系进行了优选。一开 地层主要钻遇 Ag h a r i 地层 ,2 2 ~1 2 0 m为砂泥岩互 层,1 2 0 ~3 0 0 m以泥岩为主,易造浆,用高黏度的 膨润土浆开钻 ,以保证导管鞋处防漏和防窜 。钻完设 计井深后,用稠浆清扫井底,并用稠浆封闭全井 ,以 保证下套管工作 的顺利进行。钻井液配方为 8 %膨 润土 O . 8 %纯碱 0 . 2 %X NP AC . Hv 钻井水 。 3 . 1 二开 3 0 0 ~1 3 1 0 m 二开采用 K C 1 一 聚合物钻井液体系 ,其基本配方 如下。 2 . 5 %~3 . 5 %膨 润 土 0 . 2 %~O . 4 %纯 碱 0 . 2 %~0 . 3 % 烧碱 1 %~ 1 . 5 % L V - C MC 2 % ~ 3 % 抗盐降滤失剂 5 %~9 % K C I I %润滑剂 重晶石粉 该段施工中钻遇大段石膏层 ,因此选择了抗污染 能力较强 、 抗盐效果好的处理剂维护钻井液性能稳定。 在钻进的过程 中,大量的石膏进人钻井液 ,对钻井液 性能造成了严重污染 ,钻进中及时补充适量 Na 2 C O , 以降低 C a 2 含量 ; 加大聚合物、K C 1 的用量,保证 钻井液的包被抑制作用; 利用铵盐、稀胶液调节流型, 保证钻井液有较低 的黏度 、切力和 良好的流型 ,对井 壁形成适 当的冲刷 ; 加入抗盐抗污染能力强的处理剂 S N J S . 1 抗温抗盐降滤失剂 ,提高钻井液的抗污染 能力 ; 提高钻井液密度至 1 . 4 2 g / c m , 以控制地层缩径 ; 充分使用好固控设备,保证钻进施工顺利进行。下套 管前将滤失量控制在 6 ~ 8 mL,保证 中途完钻的顺利 施工进行 。 3 . 2三开 1 3 1 0~3 8 7 7 m 三开使用 KC 1 一 聚合物润滑 防塌钻井液体 系,其 基本配方如下。维护时,用胶液及时补充药品消耗, 具体维护措施如下。 2 . 5 %~3 %膨 润 土 0 . 2 % 纯 碱 0 . 2 %~ 0 . 2 5 % 烧碱 1 %~1 . 5 % S N F C 0 . 2 %~0 . 5 % XN3 6 7 0 . 8 %~ 1 . 5 % XNP AC L V 1 . 5 %~3 % 磺 化 酚 醛 树 脂 NBGS . 2 1 . 5 %~3 %磺 化 褐 煤 XNJ S 1 %~2 %防 塌 剂 T C F D 0 . 2 %~0 . 5 % Z n 2 OH 2 C O3 4 %~8 % K CI 1 %~2 %润 滑 齐 0 RH2 0 0 1 将二开钻 井液密度调整 为 1 . 2 2 g / c m ,开始 三开钻进。三开钻进中随着井深增加 、地层压力变化 和短程起下钻情况及时调整钻井液密度。由于该井段 穿越的地层多 , 压力系数不统一 , 易发生缩径和坍塌 , 及时调整钻井液密度 ,有利于短程起下钻作业。 2三开井段裸眼段较长 ,钻遇多套地层 ,地层 压力系数异常 ,根据钻进实际情况及时对钻井液的流 变性能和滤失量进行调整,保持井眼稳定。 3 现场采用补充足够抑制剂和充分使用固控设 备等方法 ,将漏斗黏度和动塑 比分别控制在 4 0 ~6 0 S 和 0 . 4 5 ~0 . 5 5 P mP a S ,对井壁形成 冲刷 ,防止虚 厚泥饼的形成 ,从而保持井底清洁。 4 加入 降滤失剂、抗盐和抗温材料 ,严格控制 失水 ,发现振动筛上有掉块后 ,加大沥青类 防塌剂和 聚合醇使用量,保持井壁稳定,减少井壁坍塌掉块。 5 加入适量随钻封堵材料 单向压力封闭剂 和 超细碳酸钙 和沥青质材料 ,加强封堵 ,减少井眼的 漏失情况 。 三开钻井液性能如表 2 所示。针对三开钻进施工 过程 中的复杂情况处理 ,分述如下。 表 2 三开钻井液性能 瀑 / p { F v|P v| P | G e U F L / F L ∞ MB T } | C 1 一 | m c m S mPa S Pa Pa / Pa mL mL g/ L m L mg / L 注 p H值为 1 0 ~l 1 。 3 . 2 . 1 井漏处理 F 1 1 井位 于伊 朗雅 达 区块 边缘地 带 ,三开井段 As ma r i、P a b d e h和 S a r v a k灰岩裂缝发育严重 ,导致 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 1 卷 第3 期 刘海鹏等伊朗雅达区块边缘井F 1 1 井钻井液技术 4 5 该井三开钻进过程中共经历 了 1 1 次不 同漏速的井漏 , 并有 6次停钻进行堵漏施工 ,施工中,根据不 同的漏 速, 采取了不同的堵漏方法, 收到了很好的堵漏效果。 1 漏速小于 2 m / h 。该类井漏 主要发生在一些 渗透性砂岩地层。常用的堵漏方法是降低钻井液排 量 , 改变循环压耗或提高钻井液黏度。在钻进过程 中, 该 井在 1 3 4 2、l 4 5 0和 l 5 8 0 m发 生漏失 ,漏 速为 1 . 0 ~2 . 0 m / h 。采取的措施是先降排量 ,再适当提高 钻井液的黏度和切力 ,漏失消失 ,恢复正常钻进。 2漏速小于 5 m / h 。该类井漏 主要发生在一些 极 微小 的微裂缝灰 岩地层。 由于瞬时漏速不大 ,可 以采用降低钻井液排量或在钻井液中加入随钻堵漏 剂循环堵漏的方法。在三开钻进过程中在 3 1 4 0 m和 3 3 7 0 m 发生井漏 ,漏速为 4 . 5 m / h ,钻井 液密度为 1 . 3 2 g / c m ,黏度为 5 5 S 。通过在钻井液 中加入 随钻 堵漏剂 6 t ,漏速逐渐降低至无漏失。 3漏速大于 5 m / h 。该类井漏 主要发生在裂缝 性 灰岩地层 ,由于 瞬时漏速大 ,堵漏难度大。通常 采 用桥浆堵漏或者 承压堵漏。该井 在三开钻进时在 1 6 5 5 、l 7 3 0 、1 9 4 0 、1 9 6 5 、2 1 0 5和 2 7 2 4 m 发生 井 漏 ,漏速从 5 m / h到失返。发 现漏速较大后 ,首 先 停泵起钻 ,换光 钻杆堵漏。起 下钻期 间,配高浓 度桥堵钻井液,一般配方为 基浆 6 %~8 % 复 合 堵漏剂 2 %~3 % 大理石粉 3 %~4 % 粗核桃 壳 6 %~8 % 中粗核桃壳 8 %~ 1 0 % 细核桃壳 3 %~4 % 细云母 2 %~3 % 锯末 ,总浓度为 3 0 % ~ 4 0 %。下钻到底后,直接开泵泵人堵漏钻井液,关井 进行承压堵漏 ,最大承压至 6 . 5 P a ,稳压至 4 . 0 iV I P a , 每次承压堵漏期间 ,挤人地层钻井液不少于 5 H 1 3 。 4承 压 堵 漏。 鉴 于 三 开 钻 井 过 程 中 多 次 发 生 井 漏 ,并 且 进 入 Ka z h d u mi 前 要 将 密 度 提 高 至 1 . 5 5 g / c I T l 3 ,所 以在进 入 Ka z h d u mi 前 ,全 井做 承压 堵 漏 1次。起 出钻具 ,换光钻杆 下钻至井底 ,泵人 1 2 0 m 堵漏钻井液 井浆 6 %单封 3 % 中粗核桃壳 6 % 细核桃壳 3 % 锯末 ,关 井承压 ,最 大承压 为 7 . 0 MP a ,稳压至 4 . 2 MP a 。 3 . 2 . 2 卡钻处理 G a d v a n地层的泥页岩可钻性差 ,在应力作用下 , 出现大量直径为 4 ~6 c m的大剥蚀掉块,钻进至井 深 3 8 5 6 m时,停泵接立柱,接完立柱后发现卡钻。 分析井下卡钻原因为停泵后, 有大掉块落人扶正器处, 造成卡钻 。卡钻后 ,反复活动无法解卡 ,鉴于井浆密 度 为 1 . 5 5 g / c m ,决定 配密度为 1 . 5 0 g / c m 的解卡剂 1 5 m 。泵人井 内,钻杆内预 留 8 m ,环空 5 m ,每 1 h顶替 O . 5 m。 ,上下反复活动钻具 1 8 h后未能解卡。 再配 密度为 1 . 3 0 g / c m 的解 卡剂 2 5 m ,泵人 井 内, 环空留 7 m ,钻杆内预留 1 5 lI l 3 ,每 1 h 顶替 0 . 5 m , 上下反复活动钻具 3 0 h后未能解卡。决定爆炸松扣 , 填井在 3 4 5 0 m处重新侧钻。 通过一次失败 的 Ga d v a n地层钻进后 ,判断雅达 南部边缘地 带 G a d v a n水敏性强 ,极易发生垮塌。再 次进入 Ga d v a n前 ,首先将钻井液 中钾离子加至最大 量, 其次使用高分子量聚合物,提高钻井液滤液抑制 性 ,减小滤液渗透压力的传递 。将磺化酚醛树脂 、磺 化褐煤树脂的加量增至 4 %~5 %,以增强钻井液的抗 温能力。同时在体 系 中加大沥青类 防塌剂 T C F D和 聚合醇等封堵剂的使用浓度,封堵地层微裂隙,在近 井壁带形成致密的内泥饼,阻止滤液侵入地层,并依 靠聚合醇中大量羟基的吸附交联黏结成膜 ,降低滤失 量 ,提高泥饼韧性 ,从而起到稳定井壁 的作用 。为预 防水敏性泥页岩的垮塌 ,需不断补充聚合醇防塌剂和 沥青类防塌剂 , 维持体系的强抑制性 。通过以上措施 , 在第 2次钻 G a d v a n过程 中,未发现较大页岩掉块 。 3 . 2 . 3 中完下套管复杂处理 三开中途完钻下人 1 7 7 . 8 mm套管至井深 l 3 4 7 m时 ,钻井液失返 ,发生井漏。强下至井底后 ,开泵 不成功。判断原 因为井下多个漏点 由于承压不够 ,导 致漏点形成虚厚泥饼 , 套管管 串上的扶正器刮漏井壁 , 造成泥饼堆积至环空不畅。2 4 h活动管串尝试开泵失 败后,决定起套管处理井下复杂。 起 出套管后 ,下人牙轮钻头通井 ,在几个漏层 反复划眼 ,以刮开漏层重新 堵漏 ,下到底后用高浓 度桥浆堵漏钻井液对 1 3 1 0 ~3 5 0 0 m井段进行承压 堵漏作业 ,堵 漏浆配方为 井浆 l 0 %单封 3 %粗 核桃壳 5 % 中粗核桃壳 1 0 % 细核桃壳 5 % 细云母 4 %锯末 1 0 % 复合堵漏剂 。关井承压 ,最大承压至 8 MP a ,稳压 6 . 8 MP a 。挤入地层 钻井液 8 . 5 m 。承 压结束后 ,再次在漏层反复划眼,以破坏因堵漏造成 的虚厚泥饼 ,并将黏度降至 4 5 S ,加人 1 . 5 % 沥青类 防塌剂以调整泥饼质量 。起进套管鞋后 ,再次用井浆 承压 , 最大承压为 8 MP a , 稳压为 6 . 8 MP a 。下钻到底 , 泵人抗温防塌润滑封闭浆,封闭全裸眼段。 起钻,进行第 2 次下套管作业。当套管下至井 深 3 6 6 4 r n时 ,下放突然遇阻 1 0 t ,上提 2 0 t 未拔开 , 下压 2 0 t 未压开 ,小排量开泵循 环 ,上提下放最大 5 0 t ,活动失败 ,套管卡死 。判断原 因为水敏性强的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 6 钻井液与 完井液 2 0 1 4年 5月 G a d v a n地层再次发生垮塌,导致卡套管。处理时分 别先后泵入密度为 1 . 3 0 g / c m 和 1 . 2 5 g / c m 的解卡剂 2次 ,每次活动时间为 3 0 h ,解卡失败 。决定在距离 井底 2 1 3 m 的 3 6 6 4 m 处悬空固井 。 固井 结束后 ,候凝 4 8 h,用 1 4 9 . 2 2 5 n l F f l 钻 头钻 穿套 管 鞋 ,并通 井 到井 底 ,再 用水 泥 将井 底 2 1 3 m裸眼填死 。 3 . 3四开 3 8 7 7 ~ 4 3 1 0 m 3 . 3 . 1 现场钻井液维护 四开钻遇的 F a h l i y a n地层属高 、低压同层 ,上部 高压层容易发生井涌, 而在渗透性强 的低压层钻进时 , 很容易在井壁形成较厚的泥饼 ,在较大的压差作用下 发生压差卡钻 。资料表明 ,压差小于 5 MP a ,一般不 会发生压差卡钻 ,而四开井段上 、下 F a h l i y a n地层孔 隙压力间的压差达到 1 2 MP a ,远远超过压差卡钻的 临界压差值,极易发生压差卡钻。施工过程中采用无 渗透暂堵润滑防塌钻井液体系,具体措施如下。 1 开钻前,先要钻穿 2 1 3 m悬空水泥塞,钻塞 过程 中,加入足量 的纯碱 ,防水泥污染 ,并调整钻井 液 , 将钻井液转换成无渗透暂堵润滑防塌钻井液体系。 转化 时,将防塌剂含量加 到 5 %,以保证 Ga d v a n底 部井壁稳定。 2保持合适 的钻井液密度成为关键因素。必须 根据实际钻进和各种工况显示情况 ,及时调整钻井液 密度 ; 在保证井下安全的情况下 ,尽可能地采用低密 度钻进 ,减小井底压差 ,更好地预防压差卡钻 。 3加人封堵材料 , 改善泥饼质量。进入 F a h l i y a n 低压地层前 5 0 m加强封堵 ,通过加入超低渗透处理 剂 、超细碳酸钙 、沥青类材料 ,从而对地层进行充分 的封堵,降低地层渗透能力。 4 通过加入 2 %~3 %液体润滑剂和 3 %聚合醇, 充分改善泥饼 的润滑性能 , 调整泥饼质量至最佳状态 , 提高钻井液的润滑性能和防压差卡钻的能力 ,将摩阻 和扭矩控制在合理 的范围内,保证钻进及起下钻过程 的安全顺利 。 5 在钻 F a h l i y a n 低压地层时, 每钻进 8 0 ~1 0 0 m 进行短程起下钻,短程起下钻时将配好的润滑封堵钻 井液打人井底 ,起钻至套管鞋 ,大排量循环 ,利用循 环压耗将 L C M 挤入地层 ,加强对地层 的封堵效果。 6电测下套管前 ,加入塑料小球 、液体润滑剂 等润滑材料保证电测下套管顺利。 3 . 3 . 2 复杂情况处理 F a h l i y a n 段 分 U. F a h l i y a n和 L . F a h l i y a n F二层 ,U. F a h l i y a n层为上层 ,是主要 目的层 ,为高压层 ,有较 强烈 的油气显示 ; L . F a h l i y a n层为下层 ,为低压高渗 层 ,极 易发生压差卡 钻。雅达 区块通 常 F a h l i y a n层 钻 进 密度 控制 在 1 . 7 2 g / c m 。F 1 1 井 进入 U.F a h l i y a n 后 ,钻井液密度为 1 . 7 2 g / c m ,黏度为 7 0 s 。钻进过 程 中发生井涌 ,入 口密度 为 1 . 7 2 g / c m ,出口密度为 1 . 5 8 g / c m ,气测值为 9 0 %,决定 提密度 。经过 4次 提密度后 ,将入 口密度从 1 . 7 2 g / c m。 提到 1 . 8 2 g / c m , 出 口密度为 1 . 8 0 g / c m ,维持该密度钻进。 用密 度为 1 . 8 2 e C c m 的钻井 液钻 穿 U. F a h l i y a n , 进 入 L . F a h l i y a n地层 1 0 m后 ,由于 L . F a h l i y a n低压 高渗 ,导致压差过大 ,发现钻具在 L . F a h l i y a n中钻盘 低 于 4 0转时,扭矩变化激烈 ,压差卡钻严重。此时 为 了能够继续钻进 ,向钻井液 中追加 2 %磺化沥青和 0 . 1 5 %非渗透处理剂 , 强化封堵性能 , 同时再追加 3 % 液体润滑剂 , 强化润滑性能 。2种手段未见任何效果 , 无法继续钻进 ,提前完钻。 4认 识 与 建议 1 . KC 1 一 聚合物钻井液能很好地满足上部井眼的 施工 ,井下顺利。 2 . 三开漏层钻进 ,根据不同漏速 ,采用不同的措 施堵漏 ,能有效降低钻井成本 ,缩短钻井周期。 3 . 提高雅达南部 区块边缘井 Ga d v a n和 F a h l i y a n 地层 的钻井液技术是下一步施工 中需要解决的问题。 参 考 文 献 [ 1 ] 王治法,伊朗雅达油田复杂井钻井液技术 [ J 】 . 钻井液与 完井 液 ,2 0 1 2 ,2 9 5 4 0 4 3 . Wa n g Z h i f a . I r a n Ya d a o i l fi e l d d r i l l i n g fl u i d t e c h n o l o g y [ J ] . Dr i l l i n g flu i d&c o m p l e t i o n flu i d , 2 0 1 2 ,2 9 5 4 0 4 3 . [ 2 ] 任云贞.伊朗雅达地区压差卡钻机理分析与预防措施研 究 [ J ] .内蒙古石油化工,2 0 1 0 ,1 1 1 4 0 . 1 4 1 . Re n Yu n z h e n . I r a n Ya d a a r e a d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e s t i c k i n g p r e v e n t i o n me a s u r e a n d a n a l y s i s o f me c h a n i s m[ J ] . I n n e r M o n g o l i a Pe t r o c h e mi c a l I n d u s t r y,2 0 1 0, 1 11 4 0 . 1 41 . 收稿 日期2 0 1 4 . 0 2 . 1 1 ;HG F 1 4 0 2 N7 ;编辑王小娜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m