埕北25GB井组钻井液技术.pdf

第 2 8卷 增刊 2 0 l 1 年 1 1月 钻井液与完井液 DRI L LI NG F LUI D ＆ COMP LE TI ON F L UI D V o 1 ． 2 8 S u p p l e me n t NOV ．20l 1 文章编号1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 1 S O ． 0 0 7 2 ． 0 3 埕北 2 5 G B井组钻井液技术 鲁江永 ， 杨金龙 中国石油集团海洋工程有限公司钻井事业部，天津 摘要 埕北 2 5 GB井组构造位于胜利埕岛油田主体构造中部的埕北 2 2 2 5井区，所钻地层岩性多为泥岩或泥 砂岩混层，泥岩中蒙脱石含量很高，成岩性较差，造浆十分严重，特别是 明化镇与馆陶组交界处及馆陶组油层上 部的盖层更为严重，钻井液流变性不易控制，同时井壁容易黏附大量的钻屑，形成较厚的虚泥饼，并且在井斜较 大的井段易形成岩屑床，造成起下钻不通畅、电测不顺利等复杂情况。针对以上问题，在钻井施工过程 中，使用 天然环保聚合物钻井液，强化了钻井液的包被抑制性，控制 了泥岩造浆 ； 保持钻井液具有低黏度、低切力的流变 性，充分冲刷井壁，从而有效清除虚泥饼及岩屑床； 同时使用仿沥青及固体聚合醇提高泥饼质量、降低起下钻摩阻， 使钻井液定向钻进顺利。该钻井液技术能很好地适应埕北地区的地层特性。 关键词 钻井液 ； 钻井液性能 ； 井眼稳定 ； 环境保护 ； 埕岛油田 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 1 地质及 工程 简况 1 ． 1 地质简况 埕北 2 5 GB井组构造位于埕岛油 田主体构造 中 部的埕北 2 2 2 5 井区，整体构造呈西高东低趋势， 区内构造比较简单， 地层平缓， 倾角为 1 。 ～2 。 左右， 构造高点位于埕北 2 6井区 ，向东西两侧逐渐变低 ， 各砂层组构造继承性较好 ，馆上段储层埋藏浅 ，压 实差 ，胶结疏松 ，储层物性较好 。地层岩性以泥岩 及砂岩为主。地温梯度为 3 ． 8 5℃ ／ 1 0 0m。钻探 目的 是馆陶组油藏细分加密综合调整。 该构造平原组 3 5 0 m 为棕黄色黏土及流砂层 ， 明化镇组 1 2 5 0 m 为泥岩及砂质泥岩 ，蒙脱石含 量高 ， 馆陶组 井底 为胶结性差的流砂层及砂泥岩。 由于井身轨迹差异 ，每 口井底界深度有所不同 1 - 2 工程简况 埕北 2 5 G B井组共 1 2口井， 其中 1 1口 定向井 、 1 口水平井 ，井深为 2 0 0 0 m左右，井斜为 5 0 。 左 右，下入 6 6 0 m m隔水管至井深 7 0 m左右 ； 一开 用 西4 4 4 ． 5 mm钻头钻至井深 6 0 0 m，下人 西3 3 9 ． 7 mm表层套 管 ；二开用 西2 4 1 ． 3 mm钻头钻 至井深 1 9 0 0m，下入 西1 7 7 ． 8mm套管完井 。 2 钻井液技术难点及解决思路 根据埕北 2 5 GB井 组 1 2口井 的地质岩性 及实 际钻井液施工情况分析 ， 钻井液存在 以下技术难点 。 1 大套泥岩段地层造浆十分严重 ，必需强化钻 井液的包被抑制性， 防止黏土水化分散及地层造浆； 同时增强钻井液润滑性 ，防止泥饼黏滞系数大导致 定 向钻井时钻具下放困难 ， 防止扶正器及钻头泥包 ， 引起压差卡钻及泥包卡钻等复杂情况的发生。 2泥岩段 地层钻进 ，井壁容易黏附大量 的钻 屑与砂子 ，形成较厚的虚泥饼 ，在井斜较大 的井段 易行成岩屑床，因此钻井液流变性必需维持具有较 低的黏度与切力，以便能更好地冲刷井壁，净化井 眼，防止虚泥饼及岩屑床的形成，保证井眼通畅。 3 钻井液发生原油污染或气侵时， 加入一定量 的消泡剂， 开启除气器， 严重时替换一部分钻井液。 第一作者简介 鲁江永，工程师，1 9 8 1 年生，2 0 0 3年毕业于西安石油大学石油化学工程系油田化学专业，现在从事钻 井液技术研究和现场技术服务工作。地址 天津大港油田北穿港路港八加油站西段中国石油海洋公司钻井事业部泥浆站 ； 邮 政编码 3 0 0 2 8 0；电话 0 2 2 2 5 9 2 0 7 6 9； E - ma i l y d x y 1 2 6 ． c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第2 8 卷 增刊 鲁江永等．2 5 G B 井组钻井液技术 7 3 4 严格控制钻井液的滤失量 ， 及时加入 白沥青、 聚合醇 以及细 目碳酸钙 ，提高泥饼质量 ，电测前再 配合加入一定量的极压润滑剂和塑料大球 ，增加泥 饼的润滑性 ，保证 电测顺利 。 5进入油层前提高聚合 醇加量 ，及 时加入井 壁抗压稳定剂，形成良好的屏蔽暂堵带，充分保护 油气层 [ 1 - 5 ] 。 3 优选钻井液体 系 埕北 2 5 G B井组优选使用天然高分子钻井液体 系。该钻井液在埕岛油 田埕北地 区广泛应用 ，不仅 钻井 施工效果 良好 ，而且 出油率很高 ； 抑制性强 ， 性能优质稳定 ，能够很好地适应该地区地层特性及 钻井需要 ；同时因其具有无毒 、无荧光 ，且能 自然 降解等特点，在环境保护和油气层保护方面受到普 遍欢迎。 二开钻井液配方 3 ％膨润土粉 0 ． 2 ％～0 ． 3 ％ 片碱 0 ． 3 ％～0 ． 4 ％ 纯碱 0 _ 3 ％ 天然 高分子 聚合 物 1 ％～2 ％ 天然高分子降滤失剂 1 ％白沥青 1 ％聚合醇 固体 0 ． 5 ％极压润滑剂 l ％细 目碳 酸钙 4 钻井液现 场应 用 4 ． 1 表层 表层地层为平原组，使用 1 0 ％膨润土浆钻进， 用 0 ．2 ％的天然高分子胶液进行维护，密度一般控 制 为 1 ． 0 7 ～1 ． 1 0 g ／ c m ，黏度为 3 2 ～3 4 S ，一 直钻 至设计表层深度。由于井眼斜度大 、 尺寸大 、 裸眼长 ， 为 了保证顺利下人 西3 3 9 ． 7 mm大尺寸套 管，通井 到底后起钻前 向井 内替入 2 0 m 高黏度 、高切力的 钻井液，以悬浮井内残余沉砂。第 2口井的表层施 工 ， 利用第 1口井回收的二开钻井液 ， 以 1 2或 1 3 的比例用水稀释， 用稀释后的钻井液建立闭路循环 ， 黏度控制在 3 0 S 左右 ，钻进过程中同样用稀释后的 钻井液维护，开启所有固控设备，钻完进尺后，充 分循环，用 2 0 m 稠浆清扫井眼，起钻前向井内替 人 2 0 m 稠浆。 4 ． 2 二开 地层为明化镇组，该段地层钻进主要是增强钻 井液的抑制性 ，控制地层造浆。钻进中维持钻井液 具有低黏度、低切力和低密度，并使钻井液具有良 好的低流变特性，保证钻井获得较高的机械钻速。 开启所有固控设备，确保钻井液具有较低的固相含 量和密度，以保证钻井液冲刷井壁良好，防止钻屑 黏附在井壁上形成较厚泥饼和岩屑床而影响起下钻 畅通 [ 6 - 8 ] 。 二开使用一开回收的钻井液按 1 2 或 1 3的 比例加水稀 释，密度 控制在 1 ． 0 4 ～ 1 ． 0 6 g ／ c m ，黏 度控制在 3 0 S 左右 ，闭路循环钻进 ，用 0 ． 2 ％天然 高分子胶液维护，所钻岩屑能被很好地包被絮凝并 通过固控设备清除 ，保证 了井眼净化 良好 。 该 构 造 垂 深 一 般 为 1 0 0 0 ～1 1 0 0 m 井 斜 为 5 0 。 ，斜深为井深 1 4 0 0 m左右 ，地层中蒙脱石含 量增多，造浆开始趋于严重，这时将天然高分子 的浓度提高至 0 ．4 ％～0 ． 6 ％，同时向钻井液内加入 1 t 天然高分子降滤失剂、1 t 白沥青、1 t 固体聚合 醇，以控制钻井液的滤失量，改善泥饼质量 在该 井段 以上地层未控制滤失量 ，处理后钻井液密度 为 1 ． 0 6 ～ 1 ． 0 8 g ／ c m ，黏度 为 3 0 ～3 2 S ，滤失量 为 6 ～7 m L ，泥饼厚度为 0 ．5 I Y I／ T I ，p H值为 7 ，表观黏 度 为 1 5 mP a S ，塑性黏度 为 9 mP a S ，动切力 为 6 ． 5 P a ，切力为 1 ／ 2 P a ／ P a 。 钻进期间，根据钻井液性能变化 ，适时补充相 应的处理剂，尤其是在泥岩含量高的井段钻进，天 然高分子聚合物的消耗较大，应及时补充，强化钻 井液的包被抑制性 ，稳定钻井液流变性 [ 9 - 1 0 ] 。 在井深 1 5 0 0 m左右进人馆 陶组地层 ，该层为 产层， 岩性为砂岩、 砂泥岩不等层， 泥质含量较高， 易吸水膨胀 ，造成井壁不稳定，若钻井液滤失量过 大 ，不仅要对油层造成严重污染 ，而且容易形成厚 泥饼 ，影响起下钻畅通，因此需要降低滤失量，提 高泥饼质量，向钻井液中直接加人 1 t 天然高分子 降滤失剂、1 t 白沥青、1 t 固体聚合醇，进入油层 前加入 3 t 井壁抗压稳定剂 。 钻进中使用 0 ． 4 ％ 天然高分子聚合物 、l ％天然 高分子降滤失剂的胶液进行维护 ，使钻井液滤失量 和泥饼质量都处在最佳范围。 钻至设计井 深前 ，向钻井液中直接加入 l t 天 然高分子降滤失剂、1 t 白沥青、1 t 固体聚合醇， 进一步降低滤失量，提高泥饼质量。起钻电测前再 向钻井液 中加入 2 t 细 目碳酸钙、1 t 极压润滑剂 ， 用塑料大球封闭裸眼保证电测顺利。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 4 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 1 年 1 1月 二开钻井液性能参数维护范围 密度为 1 ． 0 4 ～ 1 ． 1 4 g ／ c m ，黏度为 3 0 ～4 0 S ，表观黏度为 7 ～l 2 mP a S ，塑性黏度为 9 ～1 2 mP a S ，动切力为 1 ～7 P a ， 切力为 1 ～1 ． 5 ／ 1 ． 5 ～5 ． 0 P a ／ P a ， 滤失量为 4 ～6 mL ，泥饼厚度为 0 ． 3 ～0 ． 5 mm， p H值 为 7 ．0 ～8 ．0 ， 摩擦系数为 0 ． 0 3 4 9 ～0 ． 0 3 4 7 。 4 ． 3 施工效果 1 天然高分子聚合物抑制性能强 ， 包被效果好 ， 携砂效率高，净化井眼效果佳，钻屑在振动筛上不 糊筛布，不黏手，清淘沉砂池时，发现池中沉积物 多为絮凝物。 2 天然高分子降滤失剂降滤失效果较好 ，固 体聚合醇和白沥青加入以后，不仅使泥饼质量得到 进一步改善，泥饼光滑而致密，同时起下钻摩阻明 显降低 ，在定 向钻进 中没有 因为钻井液润滑性差 、 摩阻大而影响定 向，在水平井水平井段上提下放摩 阻仅为 1 2 ～1 3 t 。 3 该钻井液 的滤失量容易控制，每 口井 降 滤失剂含量一般在 1 ． 5 ％左右，配合加入 1 ％白沥 青封堵剂和细 目碳 酸钙 ，滤失量即能控制在 5 mL 以 内，泥饼致 密 而韧性 好 ，厚度 一般 在 0 _ 3 ～0 ． 5 1T U T I ； 同时加入 1 ％的固体聚合醇，能增加泥饼的 润滑性。这些措施的应用，提高了泥饼质量，增加 了钻井液的造壁性能 ，形成 良好的井眼轨迹 ，起下 钻通畅 ，电测一次到底。 4该井在进入 目的层前通过增加钻井液 内白 沥青的含量达到2 ％，固体聚合醇含量达到 1 ． 5 ％， 同时加人 2 ％的井壁抗压稳定剂，再配合加入一定 量的细目 碳酸钙，中压滤失量降至在 4 ～5 m L 、泥 饼厚度为0 ．3 1T I1T I ， 对油气层起到了很好的保护效果。 5由于钻井液性能优质稳定 ，包被性好 ，携 砂性能强 ，井眼净化 良好 ，因此短程起下钻 、电测 、 下套管及 固井作业顺利 。 钻井液体 系的抑制包被能力 ，在现场施工 中，根据 岩性变化情况及时调整包被剂 的加量。 3 ． 该地区现场施工过程中钻井液必需维持较低 的黏度与切力，趋于或接近紊流携砂，从而对井壁 形成的良好 冲刷 ，破坏虚泥饼及岩屑床 ，保证井眼 通常。 4 ． 二开钻 进应适 当将滤失 量控制在 2 0 mL以 内，这样既可形成规则井眼，又可防止形成厚泥饼 ， 保证起下钻畅通无阻。 5 ． 现场施工过程 中钻井液一直维持较低的黏度 与切力 ，各种处理剂除了配制成胶液对钻井液进行 维护外 ，调整钻井液性能时采用通过混合漏斗直接 加入的方式，尤其是白沥青具有水溶和油溶两种物 质，在配成胶液使用时，油溶部分物质将不溶解， 沉淀于罐底大大降低它的效能，因此建议任何情况 下白沥青都应采取干加的方式使用。 [ I ] [ 2 ] [ 3 ] 【 4 ] [ 5 ] 5 结论 与认 识 [ 8 ] 参 考 文 献 徐加放 ，邱正松 ，黄晓东 ． 谈钻井液封堵特性在防止井 壁坍塌中的作用 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 0 8 ， 2 5 1 3 - 5 ． 王治法 ，刘贵传，刘金华，等 ． 国外高性能水基钻井液 研究的最新进展 [ J ] ． 钻井液与完井液 ，2 0 0 9 ，2 6 5 6 9 7 2 ． 王富华 ，邱正松 ，王瑞和 ． 保护油气层的防塌钻井液技 术研究 [ J ] ． 钻井液与完井液 ，2 0 0 4 ，2 1 4 4 8 5 1 ． 何勇波，乔勇，任红材 ，等 ． 哈拉哈塘区块优快钻进钻 井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 0 ，2 7 5 4 7 5 0 ． 朱宽亮 ，吴晓红，宫丽，等 ． 南堡油田馆陶组玄武岩井 壁稳定技术的研究 [ J 】 _ 钻井液与完井液， 2 0 1 0 ， 2 7 2 2 6 29． 孙玉学，王媛慧，李玉莲 ，等 ． 乾安地区井壁坍塌机理 及钻井液技术研究 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 0 9 ， 2 6 5 7 6． 7 8． 刘宝生，席江军，司念亭，等 ． 成膜封堵钻井液在旅大 1 0 ． 1 油田的应用 [ J 】 ． 钻井液与完井液，2 0 0 9 ，2 6 3 2 3 2 4 ． 史鸿祥，杜晓勇， 商勇，等 ． “ 双保”型改性天然高分 子基钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 0 4 ， 2 1 6 1 ． 天然高分子聚合物钻井液体系无毒、无害， 2 8 3 0 在各种环境中能自然降解，对环境无污染 ， 且钻井 液性能稳定，抑制包被性强，能很好地适应埕北地 区的地层特性。 2 ． 埕北地 区 的地层岩性 多为泥岩或泥砂 岩混 层，且泥岩中蒙脱石含量高，造浆严重，必须增加 [ 9 ] 范先祥，夏景刚，王风雨 ． 苏北探区海安区块钻井液技 术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 0 ，2 7 5 7 9 ． 8 0 ． [ 1 0 ]赵江印，王勇，李茹 ，等 ． 冀中地区第三系水平井钻井 液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 8 ，2 5 6 8 0 8 2 ． 收稿 日期2 0 1 1 - 8 ． 2 5 ；HG F I 1 S N7 ；编辑王小娜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m