英2井井壁稳定钻井液技术.pdf

2 0 1 4年 1 月 邱春阳等． 英 2井井壁稳定钻井液技术 5 英 2井井壁 稳定钻 井液技术 邱春阳， 申禄泰， 郝泽君， 刘 贺 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] 针对英 2井不同井段地层岩性特征 ， 优选铝胺封堵防塌钻井液体系， 采用合理密 度支撑 一多元协同抑制 一双重封堵防塌技术， 配合相应的现场施工工艺 ， 解决了泥页岩水敏性强、 长裸眼段井壁失稳 、 煤层坍塌及石炭系塌漏并存的难题。该井钻探施工顺利。 [ 关键词] 钻井液封堵防塌长裸眼英 2井 英2井是准噶尔盆地陆梁隆起北端石西凹陷 的一 口预探井 ， 主探上石炭统火山岩及侏罗系西 山窑组 、 二叠系砂岩含油气情况 ， 兼顾了解本区石 炭系烃源岩与地层层序特征， 获取该 区石炭系评 价研究参数。英 2井采用三开制井身结构钻进 一 开 6 6 6 0 ． 4 m m井眼 X 8 4 2 ． 0 0 m 6 5 0 8／ lq m套 管 8 1 1 ． 8 5 1 1 3 ； 二开 q b 4 4 4 ． 5 mm井 眼 3 4 8 8 ． 0 0 m 6 3 3 9 ． 7 mm套管 X 3 4 8 7 ． 6 1 m； 三开 6 2 1 5 ． 9 mm x 4 7 8 0 m； 分段 打水泥塞完井。我们通过优 选铝胺封堵 防塌钻井液体系 ， 采用合理密度支撑 一 多元协同抑制 一 双重封堵防塌技术 ， 配合相应 的现场施工工艺， 使二开长裸眼段及煤层段的井 壁稳定 ， 全井无复杂情况发生 ， 施工顺利。 1 英 2井钻井技术难点 1 从 白垩系吐谷鲁群组 至西 山窑组 ， 泥岩水 敏性强 ， 井壁失稳严重 。邻井起下钻阻卡严重 ， 经 过 23趟起 下钻的井眼 ， 也存在 明显 的阻卡显 示。即使新井 眼只有 5 0～1 0 0 m， 起钻 阻卡也 很 明显 。 2 侏罗系三工河组至八道湾组煤层发育 ， 煤 层性脆 ， 节理微裂缝发育 ， 在外力作用下易破碎垮 塌。另外 ， 煤层与泥岩呈不等厚互层 ， 泥岩水化后 强度降低， 导致其上支撑的煤层垮塌； 煤层坍塌引 起上部泥页岩坍塌， 形成垮塌的恶性循环。 3 二开裸眼段长 2 6 0 0 m， 裸眼段长， 钻井施 工周期增长， 致使裸眼段井壁浸泡时间增加 ， 起下 钻次数增多 ， 对井壁碰撞 、 抽吸的机率增多 ， 导致 井壁失稳趋势增大。 4 石炭系地层微裂缝发育， 裂缝形状不一， 杂乱分布， 钻进中井塌及井漏同时存在， 施工难 度大。 2 钻井液体系的选择 2 ． 1 上部地层 0 1 5 0 0 I l 1 钻井液体系 上部地层泥岩较软 ， 容易水化 ， 砂岩疏松 ， 渗 透性极强。机械钻速高， 产屑量大， 容易形成虚厚 泥饼， 如控制不好， 极易发生阻卡。确定采用聚合 物强抑制钻井液体系， 有效抑制泥页岩水化， 稳定 井壁。体系配方如下 4 ． 0 ％ 一 6 ． 0 ％ 膨 润土 0 ． 1 ％ ～0 ． 2 ％ 烧碱 0 ． 1 ％ ～0 ． 2 ％ 纯碱 0 ． 1 ％ 一0 ． 4 ％ 聚丙烯酸钾 0 ． 1 ％ 一0 ． 3 ％ 聚合物包 被剂 1 ． 0 ％聚丙烯腈铵／ 钾盐 0 ． 5 ％ 一1 ． 5 ％ 低黏 羧 甲基纤维素钠盐 2 ． 2 下部地层 1 5 0 0 4 7 8 0 1 1 1 钻井液体系 随着井深增加 ， 裸眼井段越来越长， 煤层段暴 露时间越来越长 ， 对下部地层的井壁稳定性要求 也更高。确定使用铝胺成膜封堵防塌钻井液体 系 ， 体系配方如下 3 ． 0 ％ 一4 ． 0 ％ 膨润土 0 ． 1 ％ 一0 ． 2 ％ 烧碱 0 ． 1 ％ ～0 ． 2 ％ 纯碱 0 ． 2 ％ 一0 ． 3 ％ 聚丙烯酸钾 0 ． 5 ％ 一1 ． 0 ％ 水解 聚丙烯腈铵／ 钾盐 1 ％ ～ 2 ％ 有机胺 2 ％ ～4 ％ 沥青类 防塌剂 HQ一1 0 ． 5 ％ ～1 ％ 铝 络合 物抑 制 剂 1 ％ 一2 ％ S M P一11 ％ 非 渗透 处 理 剂 L W一 7 0 ． 5 ％ ～1 ％ 抗高温表 面活性剂 1 ％ 一2 ％ 抗高温抗盐 降滤失剂 J Z C一1 1 ％ ～ 2 ％ 无水聚合醇 2 ％ 一 4 ％ 超细碳酸 钙 2 ％ ～ 3 ％ 白油。 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 0 8 。 作者简介 邱春阳， 工程师， 硕士， 从事钻井液体系研究和技 术服务工作。 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 l 5卷第 1 期 3 钻井液体系及技术特点 3 ． 1强抑制 针对二开上部地层泥岩易吸水膨胀及煤泥互 层的特点， 强化钻井液体系的抑制性， 使用有机 胺 、 聚合醇和铝络合物抑制剂， 依靠 “ 晶层镶嵌” 、 “ 浊点效应” 和“ 化学键合” 三元协 同增强钻井液 体系的抑制性 ] 。这样不仅可以减缓上部泥岩 段吸水膨胀， 还可降低泥煤互层中泥岩水化程度， 防止煤层井段垮塌。 3 ． 2强封堵 针对二开长裸眼段和下部煤层段， 提高钻井 液体系的封堵能力。 1 长裸 眼段的封堵。钻进 到二 开下部地层 时， 使用沥青类封堵剂和超细碳酸钙， 封堵上部疏 松地层 ， 增强地层 的承压能力。 2 煤层段的封堵。使用 沥青和非渗透成膜 封堵剂 ， 配合超细碳酸钙 ， 对煤层井段进行有效封 堵， 依靠封堵材料协同作用增加封堵效果， 减缓钻 井液滤液对地层 的渗透 j 。 3 ． 3 合适的钻井液密度 力学因素引起的井壁垮塌 ， 只有通过力学支 撑才能解决。因此， 选用的钻井液应具有合适的 密度。在二开裸眼段下部钻进及煤层钻进时 ， 必 须保证对地层的正压差 ， 以达到对地层的严封堵 ， 进而通过钻井液液柱径 向支撑平衡地 层坍塌压 力 ， 最终达到防止井壁坍塌的 目的。 4 钻井液施工工艺 4 ． 1 上部地层 01 5 0 0 m 钻井液施工工艺 1 配制 5 ％预水化膨润 土浆开钻 ， 钻进 中按 照循环周 补充 聚合物胶 液， 其配 方为 水 0 ． 4 ％一0 ． 6 ％N a O H 0 ． 3 ％一 0 ． 5 ％ K P A M 0 ． 2 ％ ～ 0 ． 7 ％ P A M， 保持聚合物在钻 井液中的有效含量约为 0 ． 5 ％， 抑制岩屑水化分 散 ， 保持钻井液性能稳定 。 2 上部地层松软 ， 渗透量大 ， 适 时补充预水 化膨润土浆， 保证钻井液具有 良好 的悬浮携带 能力。 3 施工中控制钻井液具有适当的黏切和低 的固相含量 ， 使钻井液具有 良好的流变性 ， 防止黏 切过高导致岩屑在井壁上形成虚厚泥饼 。 4 钻进 中， 适 当控制钻井液 A P I失水 ， 充分 提高钻头水马力破岩效果 ， 提高机械钻速 ， 提高大 井眼的净化能力 ， 适当冲刷井壁。 5 上部地层钻 速快 ， 大井 眼产屑量多 ， 容易 造成固相污染， 因此施工中开启四级固控设备， 除 去钻井液中的劣质固相。 6 做好短起下钻， 及时破坏井壁上形成 的虚 泥饼 ， 修复泥岩缩径井段 ， 保证井 眼畅通。 4 ． 2下部地层 1 5 0 04 7 8 0 m 钻 井液 施工 工艺 1 开钻后控制钻井液密度在设计下 限， 二开 下部钻井液密度增加至 1 ． 2 4 g ／ e ra 。依靠钻井液 液柱压力平衡地层坍塌压力 ， 保持二开长裸眼段 的井壁稳定 。三开地层微裂缝发育 ， 钻进 中钻井 液密度控制在 1 ． 1 5 g ／ e ra ， 防止井漏。 2 中压滤失量控制 在 5 m L以 内。3 5 0 0 1T I 后加入磺化酚醛树脂和磺酸盐聚合物降滤失剂， 控制钻井液的高温高压滤失量在 1 0 m L以内， 降 低滤液向地层的渗透 。滤失量随井深 的控制情况 见图 1 和图 2 。 图 1 1 5 0 0 3 5 0 0 m 井段 AP I 滤失量控制情况 井深／ 图2 3 5 0 0 4 7 8 0 m 井段 HT HP 滤失量控制情况 3 钻 进过程 中 ， 逐 渐提 高钻井液 的漏 斗黏 度 ， 由适当冲刷井壁到护壁防塌， 由依靠排量携岩 到依靠钻井液悬浮携带岩屑。漏斗黏度控制如图 3所示 。 1 1 O O 9 9 8 8 r I Ⅷ ＼ 删 煺 d H 宝 2 0 1 4年 1月 邱春阳等． 英 2井井壁稳定钻井液技术 7 { 趟 嘏 寸 嘿 l 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 4 0 0 0 4 5 0 0 5 0 0 0 井深／ m 图 3 漏斗黏度控制情况 4 在土古鲁群组底部， 一次性加入 1 ％铝络 合物抑制剂和 0 ． 5 ％有 机胺 ， 随井深增加逐 渐增 加其含量， 增强钻井液体系的抑制性。 5 在土古鲁群组底部 ， 一次性加入 3 ％ 沥青 类防塌剂和 3 ％超细碳酸钙 ； 以胶液形式补充 I ％ 非渗透成膜封堵剂 ， 增强钻井液体系对地层的封 堵效果。 6 钻进中控制钻井液体系 p H在 9左右， 防 止 p H过高导致岩屑水化分散及煤层溶解。 7 钻进至二开下部地层时 ， 钻井液 中适当加 入白油润滑剂和聚合醇， 根据工程摩阻及扭矩情 况增加其含量 ， 防止在长裸眼段造成起下钻遇阻。 8 二开打完进尺后适 当提高钻井液黏切 ， 彻 底净化井眼； 待振动筛没有岩屑返出后， 配制封井 浆封住煤层井段， 保证电测及套管顺利到底。电 测封井浆配方为 1 2 0 m 井浆 1 ％ S M P一1 i ％沥青类封堵剂 I ％ 白油润滑剂 i ％抗 高温 抗盐降滤失剂 1 ． 5 ％非渗透成膜封堵剂 1 ％塑 料小球； 下套管封井浆配方为 8 0 m 井浆 1 ％ S MP一11 ％抗 高温抗盐降滤失剂 1 ％ 白油 1 ． 5 ％非渗透成膜封堵剂 1 ． 5 ％沥青类封堵剂。 9 三开完钻后 ， 为保证 电测顺 利， 配制 5 0 m 封井浆封住三开 裸 眼段 。封井浆 配方为 5 0 m 井浆 4 ％ 白油 2 ％ 非 渗 透 处 理 剂 4 ％ S MP一1 4 ％ H Q一1 。 t 0 每钻进 2 0 0 m或每 2 4 h进行一次短程起 下钻， 刮掉井壁上吸附的虚厚泥饼， 修整井壁； 控 制起下钻速度 ， 下钻过程中分段顶通 ， 避免在煤层 井段开泵 ， 防止二开长裸眼段井壁垮塌及三开裸 眼段发生井漏 。 5 钻探效果 1 英 2井施工 中井壁稳 定 ， 起下钻 畅通无 阻， 取芯收获率9 3 ． 6 ％， 电测一次成功率 1 0 0 ％。 2 施工中井身质量 良好 ， 全井井径平均扩大 率为 8 ． 9 6 ％ ， 煤层段井径平均扩大率为 6 ． 1 7 ％。 3 三开钻至井深4 4 7 4 m后冬休 8 0天， 下钻 通井一次到底， 表明体系抑制能力和封堵能力具 有长效性 。 6结论 1 该 区块二开裸 眼段 长， 上部地层 疏松 ， 泥 岩较软易吸水膨胀 ， 地层压力系数低。因此 ， 钻进 中必须提前加足抑制剂和封堵剂， 提高钻井液体 系的抑制性和封堵性 。 2 煤层段的防塌要采用综合方式， 提前加入 沥青封堵剂和非渗透处理剂， 同时使用合理的钻 井液密度 ， 通过多元协同稳定井壁。 参考文献 [ 1 ] 郭京华 ， 田凤 ， 张全 明， 等 ．铝络合物钾 盐强抑制性 钻井液 的应用[ J ] ．钻井液与完井液 ， 2 0 0 4 ， 2 1 3 2 3 2 6 ． [ 2 ] 张启根， 陈馥， 刘彝 ， 等． 国外高性能水基钻井液技术发展现 状[ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 0 7 ， 2 4 3 7 4 7 7 ． [ 3 ] 王洪宝， 王庆， 盂红霞， 等 ．聚合醇钻井液在水平井钻井中 的应用[ J ] ． 油田化学， 2 0 0 3 ， 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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 5卷第 1期 4结论 1 研制的弱凝胶 以聚丙烯酰胺为主剂， 适宜 的含量范围是 0 ． 0 8 ％ 一 0 ． 1 7 ％ ； 有机交联剂 的适 宜含量为 8 ％ 一 1 2 ％， 其中配位体柠檬酸三钠与 交联体氯化铝最佳物质的量比为 1 1 ； 适宜的交 聚比为 0 ． 3 ％。 2 制得的弱凝胶具有较高的黏度和合适的 成胶时间， 可用于深部调剖。 参考文献 [ 1 ] 穆停华 ． 交联聚合物驱数值模拟研究 [ D ] ．青岛 中国石 油大学 华 东 ， 2 0 1 1 ． [ 2 ] 李颖 ， 蒋 生祥 ， 盂静 ， 等 ．微孔 滤膜评价 弱凝 胶封堵性 能方 法研究[ J 1 ．国外油 田工程 ， 2 0 0 6 5 4 2～ 4 4 ． 李永太 ．弱凝胶驱油技术研究 [ D] ．成都 西南石油学 院 ， 2 oo 4 ． 范振 中 ．酚醛树脂交联 聚丙烯酰胺弱凝胶调剖剂的研究与 应用 [ D] ．杭州 浙江大学 ， 2 0 0 5 ． 潘伟义 ． 弱凝胶深部调剖作用机理研究[ D ] ．北京 中国 地质大学 北京 ， 2 0 0 6 ． 李永太 ， 彭志刚 ， 冯茜 ， 等 ．深部 调驱用弱凝 胶有机铬交 联 剂的合成与性能[ J ] ． 西南石油学院学报， 2 0 0 3 2 5 6 4 64 8 ． 白 金莲 ． 特低渗透裂缝性油藏深部调剖技术研究[ D] ．成 都 西南石油大学， 2 0 0 9 ． 孙 为银 ．配 位化 学 [ M] ．北 京 化学 工业 出版 社 ， 2 0 1 0 2 2 8 ． 刘波 ， 褚奇 ， 闰书一 ， 等 ， 长 6油层疏水缔合聚合物调剖体 系 研究[ J ] ． 广州化工， 2 0 1 0 3 8 5 1 2 9 1 3 1 ． De v e l o p me n t a n d Ev a l u a t i o n o f W e a k Ge l Us e d a s De e p Pr o fil e Co n t r o l Ag e n t Z h a n g Ho n g Z h e n g J i l o n g S o n g Z h i x u e C h e n P i n g Hu Xu e Z h a o J u n 1 ．T i a n j i n C o m p a n y o f C N O O C L t d ． ； 2 ．Dr i l l i n gP r o d u c t i o n E n g i n e e r i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e ， C NO O C E n e r g y T e c h n o l o g yS e r v i c e s L i mi t e d T a n g g u ， 死0 n j i n 3 0 0 4 5 2 ，C h i n a 【 A b s t r a c t ] D e e p p r o f i l ec o n t r o l f l o o d i n g t e c h n o l o g y w i t h w e a k g e l c a n m a k e f u l l u s e o f t h e a d v a n t a g e s o f c r o s s l i n k e d p o l y me r ．T h e w e a k g e l wa s p r e p a r e d u s i n g p o l y a c r y l a mi d e a s p rima r y c o mp o n e n t a n d a l u mi n u m c i t r a t e a s o r g a n i c c r o s s l i n k i n g a g e n t ．T h e f o r mu l a o f t h e we a k g e l wi t h h i g h v i s c o s i t y a n d a p p r o p r i a t e g e l l i n g t i m e w a s o b t a i n e d b y e x p e ri m e n t s a s f o l l o w s mo l a r r a t i o o f a l u mi n u m c h l o r i d e c r o s s l i n k e d b o d y t o s o d i u m c i t r a t e 1 i g a n d 1 1 i n t h e o r g a n i c c r o s s l i n k e r ， 8 ％ 一1 2 ％ Wo f t h e o r g a n i c c r o s s l i n k e r ， 0 ． 0 8 ％ 一0 ． 1 7 ％ Wo f p o l y a c r y l a m i d e ． [ K e y w o r d s ] w e a k g e l ； p r o fi l e c o n t r o l ； c r o s s l i n k e r ； g e l l in g p r o p e r ty 一● ● - ●●- ， l●J r ◆ ◆◆⋯● ◆● l ◆● ◆◆l ●” ◆ I l◆ 上接 第7页 i n c l u d i n g a p p r o p ri a t e d e n s i t y s u p p o rt i n g ，mu l i tc o o r d i n a t i o n i n h i b i t i o n，a n d d o u b 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 we r e c a r r i e d o u t ．An d r e l e v a n t wo r k i n gs i t e t e c hn i qu e wa s a l s o c o o pe r a t e d ．S o t h e p r o b l e ms s u c h a s h i g h wa t e r s e n s i t i v i t y s h a l e ，b o r e h o l e s l o u g h i n g o f l o n g o p e n h o l e ，c o mb e d c a v i n gi n，a n d c a r b o n i f e r o u s c o l l a p s el e a k we r e e n t i r e l y r e s o l v e d ． Th e d ril l i n g o f Yi n g 2 W e l l s u c c e s s f u l l y c o mp l e t e d． [ Ke y w o r d s ] d ri l l i n g fl u i d ； p l u g g i n g ； a n t i c o l l a p s e ； l o n g o p e n h o l e ； Y i n g 2 We l l ◆◆ ●◆●●Il ◆ ●●● 上接 第2 4页 [ A b s t r a c t ] A n e w t y p e M a n n i c h b a s e q u a t e r n a r y a m m o n i u m s a l t w a s p r e p a r e d f r o m M a n n i c h b a s e a n d b e n z y l c h l o ri d e ．T h e o p t i mu m c o n d i t i o n s we r e o b t a i n e d b y o r t h o g o n a l t e s t a s f o l l o ws r e a c t i o n t e mp e r a t u r e 8 0 o C ，r e a c t i o n t i me 6 h o u r s ，mo l a r r a t i o o f a n i l i n e t o b e n z y l c h l o ri d e 0 ． 9 ．T h e e x p e ri me n t a l r e s u l t s s h o we d t h a t Ma n n i c h b a s e q u a t e rna r y a mmo n i u m s a h h a d e x c e l l e n t c o r r o s i o n i n h i b i t i o n p e r f o r ma n c e ． [ K e y w o r d s ] M a n n i c h b a s e q u a t e rna ry a m m o n i u m s a l t ； c o r r o s i o n i n h i b i t io n p e rf o rma n c e ； c o r r o s i o 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