伊朗雅达油田复杂地层钻井液技术.pdf

第 2 9卷 第 5期 2 0 1 2年9月 钻井液与完井液 DRI LL I NG FL UI D COM P LE TI ON F L UI D V．0 l I 2 9 No． 5 S e p t ． 2 0 1 2 【 理论研究与应用技术 】 伊朗雅达油田复杂地层钻井液技术 王治法 ， 肖超 ， 侯立中 ， 薛玉志 ， 宋朝辉 ， 任立伟 1 ． 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，北京 ； 2 ． 中国石化集团国际石油勘探开发有限公司，北京 王治法等 ． 伊朗雅达油田复杂地层钻井液技术 [ J 】 ． 钻井液与完井液，2 0 1 2 ，2 9 5 4 0 ． 4 3 ． 摘要伊朗雅达油田地层复杂，具体表现在 Ga c h s a r a n层大段石膏层污染钻井液，K a z h d u mi 层稠油质沥青侵 入导致钻井液流变性能变差 ； F a h l i y a n地层为储层，井底温度高达 1 4 5℃。前期完钻的5口井均出现了石膏、沥青 污染和 F a h l i y a n层压差卡钻等复杂情况 ，导致作业费用增加和钻井效率降低。在 Ga c h s a r a n石膏层采用 了抗膏聚合 物钻井液，在 K a z h d u mi 层采用 了混入柴油和加入乳化剂等方法，在储层钻进 中使用了超低渗透钻井液技术及分段 封堵工艺，以解决高温高压下渗透性 良好的孔隙性灰岩的压差卡钻问题。优化后的钻井液技术现场应用效果良好， F 4井仅用 6 5 d完钻，比邻井 F 2 3井钻井液总费用节约2 6万美金 ，钻井周期提前 1 5 d 。 关健词 聚合物钻井液 ； 石膏污染 ；沥青污染 ； 压差卡钻 ； 机械钻速 ； 雅达油田 中图分 类号 T E 2 5 4 _ 3 文献标识码 A 文章编号 l 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 20 5 ． 0 0 4 0 0 4 1 地质工程 简况 雅达油 田位于伊 朗西南部距 离阿瓦兹市 7 0 k m 处。该油 田所 钻遇 的地层 O ～3 0 0 m为 Ag h a j a r i 上 部 砂泥岩 ； 3 0 0 ～1 4 9 7 m依次为 A g h a j a r i 层下 部 薄灰岩和石膏 和 G a c h s a r a n 层 泥质石膏 ， 其 中 G a c h s a r a n层含异常高压盐水层 ，大段石膏层 污染钻井液 ，导致钻井液黏度 、切力 、滤失量变大 ， 起 下钻阻卡严重 ；1 4 9 7 ～3 9 5 0 m 依次为 As ma r i 、 Pa bd e h、 Gu r pi 、 I l a m La f a n、 Sa v a k、 Ka z h du m i 、 D a r i y a n和G a d v a n 上部 泥质灰岩、灰岩夹泥岩、 泥质灰岩夹泥岩 、棕色灰岩、灰绿色泥岩 、棕黑色 灰岩、 黑色沥青质泥岩 、 白棕色沥青质灰岩和泥岩 ， 其 中 K a z h d u mi 层 富含大段 沥青 层 ， 稠油质沥青侵 入导致钻井液流变性能变差 ，使尾管下到位后的开 泵压力高达 9 MP a ，导致尾管提前座挂。G u r p i 和 L a f a n 地层泥质含量高， 水敏性特强 ； 3 9 5 0 ～4 5 0 6 m依 次 为 Ga d a v a n层 下 部 、F a h l i y a n和 G a r a u 泥 岩含棕灰色灰岩、膏状灰岩和泥灰岩 层，渗透 性 良好。其 中 F a h l i y a n层上部压力系数为 1 ． 6 5 ，下 部压力系数低于 1 ．2 9 ，井下温度高达 1 4 5 o C ，岩性 为渗透性 良好 的孔 隙性 灰岩 ，处于 同一 裸 眼段 的 F a h l i y a n U p p e r 与 F a h l i y a n L o we r 压差高达 2 0 MP a ， 钻进过程中极易发生压差卡钻。总体来说 ，整个地 层黏土矿物含量较高，特别是钻进 G a c h s a r a n膏岩 层 、K a z h d u mi 沥青 层 和 F a h l i y a n灰 岩地 层 时 ，需 要提高钻井液抑制性 ，控制黏土污染 。 雅达油田开发 F a h l i y a n 储层现用的井身结构为 西4 4 4 ． 5 mm3 0 0 m 西3 3 9 ． 7 2 9 8 m ； 3 1 1 ． 2 mm1 4 9 7 m 2 4 4 ． 5 mm 1 4 9 5 m ；西2 1 2 ． 7 mm3 9 8 7 m 西1 7 7 ． 8 mm 3 9 8 5 m ；西1 4 9 ． 2 mm4 5 0 5 m 西1 1 4 ． 3 mm4 5 0 3 m ，其 中三开 Ka z h d u mi 沥青层和四开 F a h l i y a n层可钻性好 [ 1 - 6 ] 。 2 钻井液技术难点 2 ． 1 大段膏岩层的存在 Ga c h s a r a n地层 一般 分布 在井 深 1 1 0 2 ～ 1 4 8 7 m，其含大段塑性蠕动能力较强的膏岩层和高压盐 水层 。已钻井在该地层都不 同程度地出现 了因钻井 第一作者简介 王治法，工程师，2 0 0 8年毕业于石油大学 华东 石油工程专业，现在主要从事钻井液技术应用研 究、海外钻井液技术服务工作。地址 北京市朝 阳区北辰东路 8号北辰 时代大厦 5 1 8室 ；邮政编码 1 0 0 1 0 1；电话 0 1 0 8 4 9 8 8 1 7 1 ／ 1 3 7 1 8 7 5 6 2 7 8； E - ma i l wa n g z f , s fi p e s i n o p e c ． c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 2 钻 井 液 与 完 并 液 2 0 1 2年 9月 调 节 p H值在 1 0 ～1 1 之 间 ，预 防硫 化氢 ，若井 内 出现大量沥青 ，直接放掉 。 3 ． 3 F a h l i y a n 地 层对策 首先调整钻井液性能，保持钻井液中压滤失量 小于2 m L，1 5 0℃高温高压滤失量小于 1 2 m L ，根 据井控要求保持钻井液密度在 1 ．7 2 ～1 ．7 4 g ／ c m ． 黏度为 5 0 ～5 5 S ，初 ／ 终切为 3 ～5 ／ 7 ～9 P a ，减少 对井壁的冲刷 ，降低虚厚泥饼厚度 。 在 F a h l i y a n下部 低 压 层 每钻 进 2 ～3个 立 柱 ， 根据井下情况进行封堵防卡，具体措施是配制 1 0 m 封堵润滑浆 井浆 2 ％超低渗透 2 ％石墨粉 1 ％ 磺化沥青 2 ％塑料小球 2 ％QS ． 2 。替人新打 开的低压裸眼段，然后起钻到套管鞋处大排量循环 3 0 mi n 。由于在起钻过程 中钻头会把近井壁泥饼破 坏，人井的封堵润滑浆在高压差下直接封堵渗透性 较好的孔隙喉道后在近井地带形成致密内泥饼，降 低地层渗透率，进而降低压差卡钻的风险。 4现 场 应 用 针对上述钻井液难点 ，雅达油 田现场先后成功 施工 了 F 4和 F 1 4井 ，F 4井与完钻的 F 1 8 、F 2 、F 7 、 H o s 一 2 ． S T 1和 F 5井属 同一 边界线 ，可 能 出现 的复 杂情况也相同，与邻近的F 2 3 井地层相近。下面以 F 4井为例介绍钻井液技术 ，各地层 的钻井液性能如 表 1 所示 。 4 ． 1 G a c h s a r a n 地层钻井液配方及其维护 选用 KC 1 一 抗膏聚合物钻井液 ，其配方如下 。 2 ％～3 ％膨 润 土 0 ． 2 ％～0 ． 3 ％黄 原 胶 XC D 1 ． O ％～2 ． 0 ％ Z WJ S 5 ％～8 ％ KC I 3 ％～ 4 ％ C a C O3 0 ． 2 ％～O - 3 ％ Na OH 0 ． 1 ％～0 ． 2 ％ 两性离子聚合物包被剂 XN． 3 6 7 B A S O 1 进入膏岩层前将膨润土含量降至 2 ％～3 ％， 提前加入 O ． 2 ％Na HC O 对钻井液进行预处理 ，在钻 进过程中确保 的含量 。 2 加入足量 X N ． 3 6 7 提高包被和抑制能力，防 止 泥灰 岩发 生水化 膨胀 ，补 充抗 膏 聚合物 XC D、 Z WJ S和碳酸钙 ，从 而改善滤饼质量 ，提高地层密 封性 ，确保润滑性，控制中压滤失量小于 5 m L 。 3 发生井漏时加入 1 5 ％桥塞封堵剂进行堵漏 。 4 ． 2 Ka z h d u mi 地层钻井液配方及其维护 选用 Na C 1 一 聚磺并混入部分柴油和加入乳化剂 ， 其配方如下。 2 ％～3 ％ 膨润土 1 5 ％～2 0 ％ Na C I 0 ． 5 ％ ～ 1 ． 5 ％ Z WJ S 0 ． 1 ％～0 ． 2 ％ XC D 3 ％～ 1 0 ％ 柴油 0 ． 2 ％ 非离子型乳化剂 0 ． 2 ％～0 ． 4 ％ Na OH 2 ％～4 ％ 改性 腐殖 酸钾 T RS ． MF G一 1 2 ％～ 4 ％磺 化 酚醛 树 脂 改进 型 NB GS ． 2 2 ％～4 ％ S P NH 0 ． 5 ％～ 1 ． 0 ％ 复 合 抗 盐 铵 盐 H HD N 2 ％～3 ％ 润滑剂 I m2 0 0 B a S 0 d 1 控制膨润土含量在 2 0 ～3 0 g ／ L范 围内，调 整 钻井 液 中 C l _ 含量 在 1 01 0 ～ 1 51 0 mg ／ L之 间， 因钻 进 过 程 中 Gu r p i 、L a f a n和 D a r i y a n地 层 造浆性强，需加强钻井液的抑制性，保持 Na C 1 、 Z WJ S和 XC D的含量。G a d v a n井段 的泥质砂岩井 壁水化收缩、坍塌， 利用磺化沥青 T C F D增强钻井 液的防塌性能。 2利用碳酸钙和油层保护封堵材料提高泥饼 质量 ，加强封堵和防渗漏 的效果 ，加入磺化类 降滤 失剂 ，控制钻井液高温高压滤失量 。 3 钻开 K a z h d u mi 后保持钻井液密度在 1 ． 4 9 ～ 1 ． 5 1 g ／ c m 之间，适度控制沥青侵入，如有少量沥青 混入钻井液，及时加柴油和乳化剂等进行处理 ； 使用 可回收重晶石的双级离心机，清除有害固相。 4 ． 3 Fa h l i y a n 地层钻 井液配 方及施工 维护 选用 KC 1 ／ Na C 1 聚磺 超低渗 透钻井 液，其 配方 如下。 表 1 F 4井各地层钻井液性能 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第2 9 卷 第5 期 王治法等伊朗雅达油田复杂地层钻井液技术 4 3 0 ． 5 ％～ 1 ． 5 ％ 膨润土 0 ． 2 ％～0 ． 4 ％ Na O H 1 0 ％～1 5 ％ Na C I 3 ％～5 ％ K C I 0 ． 5 ％～1 ． 0 ％ Z WJ S 0 ．0 5 ％～0 ． 1 0 ％ X C D 2 ％～4 ％ N B GS 一 2 2 ％～4 ％T RS ． MF G． 1 2 ％～4 ％ S P NH 0 ．5 ％～1 ．0 ％ 改性磺化丹宁 H H D N 1 ％～2 ％ 高 软 化 点 磺 化 沥 青 T C F D 5 ％～7 ％R H2 0 0 1 ％～2 ％超细超低渗透材料 F S T B a S O 1 钻 进 F a h l i y a n地 层 时 钻 井 液 的 密度 控 制 在 1 ． 7 2 ～1 ． 7 4 g ／ c m 之间 ，钻进过程 中开启 可回收 重晶石的双级速离心机，振动筛使用孔径为 0 ．0 7 0 ～ 0 ． 1 0 5 m r f l 的筛布尽可能多地清除钻井 液 中的有 害固相 ，改善泥饼质量 ，减少虚厚泥饼 ，形成薄而 韧的致密泥饼 。 2提高泥饼质量 ，控制 中压滤失量小于 4 mL， 1 5 0℃、3 ． 5 MP a 高 温高压滤失 量低于 1 0 mL，以 Z J WS为主配制胶液 ，补充磺化沥青 T C F D、S P NH 和 T R S ME G ． 1 来控制盐水钻井液滤失量。 3 强化钻井液的润滑性能，将钻井液中液体 润滑剂 含量提高到 5 ％ 以上。制定专项 封堵方案 ， 在进入 F a h l i y a n下部地层前 5 0 m，向循环钻井液中 加入 1 ％超低渗透剂和 5 ％ 液体 润滑剂 R H2 0 0 ，提 高钻井液的封堵能力和润滑性 。进入 F a h l i y a n下部 地层后，每钻进 6 0 1T I ， 短程起下钻一次，短程起下 钻到底充分循环后 ，向全裸眼内打入封堵浆 井浆 1 ％玻璃微珠 2 ％ 固体石墨粉 2 ％超低渗透处理 剂 ，提高泵冲，通过增加循环压耗向地层内挤入 封堵浆，有效封堵了低压层的地层孔隙，提高了泥 饼坚韧度 ，减小了渗透率 ，从而避免 了压差卡钻 的 发生。 4 ． 4 应用效果 1 二开大段 膏岩层 钻进顺 利、井眼畅通 ，起 下钻基本没出现阻卡。 2三 开 使 用 低 固 相 强 抑 制 钻 井 液 ，钻 穿 K a z h d u m i 沥青层，较好地解决了沥青对钻井液的 污染。 3 针对极易发生压差卡钻的 F a h l iy a n 层使用 专项封堵后，钻井液消耗量由最高的2 ．0 1T I ／ h 降到 0 ． 1 6 1T I 。 ／ h ，地层渗透性 明显降低 ，没有发生压差卡 钻和钻具黏附现象 ，较好地处理了 F a h l i y a n地层上 下压力差为 2 0 MP a时极易发生压差卡钻的风险。 4F 4井 6 5 d 完钻 ，创伊朗雅达工区原 7 5 d新 记录，与邻井 F 2 3 井相比钻井液总费用节约 2 6 万 美金 ，钻井周期 比 F 2 3 井减少 1 5 d 。 5 结论 1 ．在雅达油 田Ka z h d u mi 沥青层钻进时，需要 控制好钻井液中的膨润土含量，采用高浓度盐水， 并混入部分柴油和非离子乳化剂 以防止性能失控。 2 ．F 4井在 F a h l i y a n地层使用低 固相 、低黏度 、 低切力 和高密度超低渗透 防卡钻井液技术很成功 ， 可以为后续雅达油 田施工其它井提供参考 。 3 ． 固控设备 是钻井液性能 的保证 ，在 高压差 的F a h l iy a n 地层使用孔径为0 ．0 7 6 ～0 ． 1 0 5 ln ff l 的筛 布逐级清除有害固相，特别是在应用高密度钻井液 时使用可回收重晶石的双级离心机，有效地清除了 有害固相，改善了泥饼质量，形成了薄而韧的致密 泥饼 ，为井下安全提供了保证 。 参 考 文 献 [ I ] 王铁军，鲍春雷，王子龙，等．聚合物沥青钻井液的 性能及其应用 [ J ] ．大庆石油学院学报，2 0 0 4 ，2 8 6 95 ． 97． [ 2 ]2 张瑞军，刘新军，靳虹，等．可 防止压差卡钻和衰 竭砂岩地层泥浆漏失 的DS泥浆 [ J ] ．国外油田工程 ， 2 0 0 6 。2 2 7 1 4 1 7 ． [ 3 ] 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 ． [ 4 ] 刘占国，吴亚林 ，刑金山．华北油 田压差卡钻因素分 析与预防对策探讨 [ J ] ．钻井液与完井液， 1 9 9 7 ， 1 4 1 4O ． 41 ． [ 5 ] 蒲 晓林，侯勤立，钱续军 ，等．新疆深井低 压高渗 地层防止压差卡钻技术研究 [ J ] ．西南石油学 院学报 1 9 9 9 ，2 2 4 5 3 5 6 ． [ 6 ] 胡德云，樊志刚，周成华，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 ． 收稿 日期2 0 1 2 3 ． 2 9 ；H GF 1 2 0 5 F 6 ；编辑付明颖 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m