川渝地区盐膏层钻井液技术对策.pdf

第 3 7 卷第 3 期 天 然 气 勘 探 与 开 发 川渝地区盐膏层钻井液技术对策 刘政 黄平 刘静2 曾健 1 ． 中国石油天然气集 团公 司川庆钻探工程有限公司钻井液技术服务公司2 ． 中国石油天然气集团公司济柴动力总厂成都压缩机厂 摘 要针对川渝地区盐膏层的地质特点 ，分析了川渝地 区盐膏层钻进 中的钻井液技术难点， 并提 出了相应 的技术对策 。以【 J 4 井 为例 ， 详细介绍了该 井在盐膏层钻进 中钻井液的技术措施 。 利用专用的盐膏层钻井液体系 ， 在 该井的盐膏层钻进过程 中， 钻进 、 通井和起下钻作业均很 顺利 ， 未发生井下复 杂情况 ， 缩短了钻井周期 ， 产生了很好 的经济效益 ， 具有在 川渝地 区推广应用 的价值 。表2参3 关 键词 川渝地 区盐膏层钻井液技术对策 目前川渝地区9 0 ％的井井深都在4 0 0 0 m以上 ， 钻进过程 中都会 钻遇 雷 口坡组和嘉陵江组 的盐 膏 层 ，而盐膏层钻进经常会出现缩径卡钻和井壁垮塌 等井下复杂情况。 因此 ， 搞好川渝地区盐膏层钻井液 技术的研究与推广应用有利于加快川渝地区的油气 资源开发 。 1 盐膏层 地质 特点 川渝地区地质层序由上至下为侏罗系 、三叠 系 、 二叠系 、 奥陶系 、 寒武系 、 震旦系。盐膏层主要分 布在三叠系雷口坡组和嘉陵江组 ， 具有以下特点 ① 埋藏深 ， 在2 2 0 0 ～ 4 7 0 0 m之 间， 最高温度达 1 3 0 q C ； ② 厚度长 ， 平均厚度在5 5 0 m左右 ， 最高厚度达1 0 0 0 m； ③石膏含量高， 其质量分数为7 0 ％～ 8 0 ％， 盐含量较 低 ， 质量分数为5 ％～ 1 0 ％， 其余为白云岩 ； ④ 存在 高 压 盐水 2 钻 井液技术难点 2 ． 1 盐膏层易引起的井下复杂情况 川渝地区的大段盐膏层， 欠压实 ， 强度低 ， 可钻 性好 。钻开盐膏层后 ，构造应力和上覆地层压力的 原有平衡失衡 ，井下高温会加速盐膏层的塑性流动 和塑性蠕变 ，易引起缩径卡钻和井壁垮塌等井下复 杂情况川 。 2 ． 2盐膏层与易漏失地层共存 川渝地区的盐膏层与易漏失地层共存，若钻井 液密度不能平衡盐膏层地层压力 ，就会引起盐膏岩 的塑性变形 ， 造成卡钻等井下故障。相反 ， 若钻井液 密度过高 ， 又会压漏压力系数低的地层。 2 ． 3 盐 膏层 对钻 井 液性能 的 要求 盐膏层溶解会产生钙 、 镁离子 ， 而高浓度的钙 、 镁等离子会污染钻井液 ， 导致钻井液出现稠化 、 絮凝等 现象[2 1 。根据川渝地区盐膏层的地质特点， 钻井液需要 具有很强的抗石膏、 盐岩、 高压盐水和硫化氢污染的能 力， 还需要具有良好的高温稳定性 、 流变性和封堵性。 3盐膏层钻 井液 的技术对策 3 ． 1 确定 适 宜的钻 井 液密度 为有效克服盐膏层的塑性蠕变 ，最有效 的方法 是提高液柱压力。 然而提高钻井液密度， 又可能会把 上部压力系数低的地层压漏 ，因此应在进人盐膏层 之前提高井壁的承压能力。主要措施是堵漏桥浆憋 压封堵 ， 除此之外 ， 也可以参考邻井资料和钻井工程 没计 ． 最终确定适宜的钻井液密度。 3 ． 2及 时拉 划 井壁 在盐膏层 中钻进 ， 每米钻 时低 ， 钻速快 ， 应提醒 工程上及时拉划井壁 ， 以防石膏层缩径卡钻。 目前工 程上普遍采取“ 进一推二” 的方式来拉划井壁 ， 取得 很好的效果 。 3 ． 3优 选钻 井液 体 系 依据川渝地 区盐膏层的地质特点 ，建议选用钾 聚磺钻井液体系。该体系具有很强的抗石膏 、 盐岩 、 高压盐水和硫化氢污染的能力 ，还具有良好的高温 作者简介刘政 ， 男， 1 9 8 6 - q - 出生， 硕 士研 究生 ， 助理工程 师； 2 0 1 2 毕业 于西南石油大学化 学工程 专业 ， 现在 主要从 事现 场钻井液技术工 作。地址 6 1 0 0 5 1 四川省成都市建设北路一段8 3 号。电话 1 5 2 8 1 0 7 3 9 6 8 。E ma i l 1 i u z h e n g 2 o o 9 2 O 6 7 7 1 2 6 ． c o m 7 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 1 4年 7月出版 稳定性 、 流变性和封堵性 。 其 中选用C a 0 为石膏抑制 剂． K C 1 为盐岩 、 高压盐水抑制剂 ， 磺化褐煤 、 磺化酚 醛树脂为主要护胶剂 ， 磺化丹宁为稀释剂 ， 沥青质类 处 理剂 为封堵 剂 。 3 ． 4 提 高钻 井液 的抗 污染 能力 石膏的化学名为硫酸钙 C a S O ， 通过向钻井液 中加入适量的C a 0，可 以提高钻井液的C a 含量 ． 同 离子效应使可逆反应向生成C a S O 的方向进行 ， 减小 了石膏在钻井液中的溶解度 ，从而减轻了石膏对钻 井液的污染。提高钻井液的p H 值 ， 一般将其控制在 1 0 ～ 1 l 之间． 可以降低石膏在钻井液中的溶解度 ． 从 而减轻石膏对钻井液的污染。同理 。向钻井液中加 入适量的K C 1 ，可以减轻盐岩和高压盐水对钻井液 的污 染l 3 l。 若钻井液被石膏 、 岩盐和高压盐水污染 ， 可加入 稀释碱液进行处理 ， 使钻井液的p H值升高 ， 拆散 因 过量C a 、 Mg z 等形成的较大的黏土絮凝结构 ，使钻 井液处于粗分散状态， 从而获得良好的钻井液性能。 4 现场应用 实例 4 ． 1 工程 简况 L 4 井是 四川盆地 川西地 区北 部一 口重点开发 井 ， 一开使用O9 1 4 ． 4 m m钻头 、 聚合物钻井液钻进至 井深3 0 ． 0 Il l ， 下入07 2 0 ． 0 m i l l 表层套管至井深2 9 ． 0 m； 二开使用06 6 0 ． 4 m m钻头 、聚合物钻井液钻进至井 深3 4 8 ． 0 i n 。 下入05 0 8 ． 0 mm技术套管至井深3 4 7 ． 1 IT I 三开使用04 4 4 ． 5 m m钻头 、 空气钻进至井深2 1 0 0 ． 0 Il l ， 下 入中3 6 5 ． 1 mt n 技 术 套管 至 井深2 0 9 7 ． 7 m； 四开 使 用 03 3 3 ． 4 m m钻 头 、 钾 聚磺 钻井 液钻进 至 井深4 6 1 6 ． 0 l I 1 ， 下入02 7 3 ． 1 m m技术套管至井深4 6 1 5 ． 5 m； 五开使用 O2 4 1 ． 3 m m钻头 、 钾聚磺钻井液钻进至井深5 9 9 0 ． 0 1T I ， 悬挂O2 1 9 ． 1 mn l 技术套管在4 4 4 6 ． 7～ 5 9 8 9 ．5 Il l 井段 六 开使用O1 9 0 ． 5 mm钻头 、钾聚磺钻井 液钻进至 井深 6 1 0 6 ． 0 i n ．先 悬挂 1 6 8 ． 3 m m技术 套管 在4 3 5 0 ． 0 ～ 6 1 0 4 ． 0 I T I 井段 ， 后回接O1 9 3 ． 7 m lq f l 套管至井 口； 七开 使用 1 4 0 ． 0 m m钻头 、钾 聚磺钻 井液钻 进至 井深 6 1 8 6 ． 0 1 T I 完 钻 ， 悬 挂 1 1 4 ． 3 mm油 层 套 管 在 5 9 5 4 ． 0 ～ 6 1 8 4 ． 0 1T I 井段。该井的造斜点在2 2 0 0 m， 最大井斜角 3 0 。 。 L 4 井在雷三段至嘉二段，井深4 0 0 8 ． 3 - 4 9 6 6 ． 5 I n ， 垂深 3 9 1 8 ． 2 7 ～ 4 7 9 4 ． 2 9 1T I ，属于 盐膏 层 ，地 层 温度 在 l l 0℃～ 1 2 5℃之 间 ，地 层石膏含量 高 ，在7 0 ． 2 ％ 8 0 ． 9 ％之问 ， 盐岩的含量较低 ， 在5 ％～ 1 0 ％之 问， 在嘉 二段存在高压盐水 。 在长段盐膏层钻进过程 中， 采用 钾聚磺钻井液体系， 钻进 、 通井和起下钻作业均很顺 利 ， 未发生缩径卡钻和井壁垮塌等井下复杂情况 ， 大 大缩短了钻井周期 ， 产生 了很好的经济效益 。 钻进过 程 中钻井液未受到污染 ， 钻井液性能稳定 ， 如表1 所 不n 表1 石膏层钻进过程中钻 井液的性能 黻 、漏 黏 度 黏 度 动 切 力 初 切 滤 失 量 麓 ， m m。 ⋯／ D ． ， P a A P I g ／ ⋯一 p 值 H ／ g m P a ． s mg ． L - L 注 钻井液出口温度6 3 一 6 5 o C， H T H P 失水在 1 3 0℃下测定 4 ． 2钻 井液 技术 措施 L 4 井在盐膏层中钻进的钻井液技术措施为 1 通过分析邻井资料 ． 在该构造的盐膏层中钻 进 ， 密度确定在1 ． 7 0 g ／ c m 较合理 。 在井深3 9 2 9 ． 5 1 T I 配 制桥塞堵漏浆7 5 1T I ， 堵漏钻井液配方为 井浆 6 ％ 随钻堵漏 剂S D L 4 ％桥塞堵漏 IJ Q D L 一 3 。向井内裸 76 眼段注入桥塞堵漏浆6 0 m ， 憋压封堵2 4 h ， 地层承压 能力达到1 ． 7 5 g ／ c m ， 同时采取“ 进一推二” 的方式来 拉划井壁 ． 防止盐膏层缩径卡钻 。 2 在 进 入盐 膏 层 之 前 ， 进 行 室 内预 处理 实 验 ， 在井深3 9 2 9 ． 5 1T I 按优选配方 井浆 2 ％K C l 0 ． 5 ％C a 0 1 0 ％稀释碱液 重晶石 对钻井液进行预处理 ， 预处 O O O O O O O O O O O O 0 O 0 O 加 ∞ 如 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 如 7 8 8 4 6 删 0 5 5 2 O 4 8 8 9 9 9 4 6 2 4 4 8 2 O 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ● ● 2 2 0 O 州 川 m 砌 ㈣ 4 驰 加 加 加 O 5 O 5 3 3 5 O 8 7 7， D 1 4 9 ， 0 2 8 2 8 7 4 4 l ∞ ∞ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 7 卷第 3 期 天 然 气 勘 探 与 开 发_ _ _ 匝 啊 由 表2 可 知 预处 理 后 钻 井 液 滤 液 中C a 含 量 从2 2 4 m g ／ L 提高至6 1 8 mg ／ L、 C 1 一 含量从 1 0 0 0 0 m g ／ L 提 高至2 0 0 0 0 m g ／ L ， 黏度和切力较低， 钻井液的流变性 很好 ， A P I 滤 失 量3 ． 0 m L， 1 3 0 o C H T H P 滤 失 量8 ． 0 mL ， 滤失量小 现场预处理效果较好。 3 在盐膏层 中钻进时 。 应勤测钻井液性能 ， 通 过分析实验数据 ． 判断钻井液性能的变化趋势 ， 以便 及时采取适当的处理措施 。如果钻井液的漏斗黏度 和中压滤 失量增大 、 流变性 变差 、 滤液 中的C r、 C a 含量增加 ， 说明钻井液遭遇盐膏侵 ， 根据被污染的严 重程度 ， 在胶液里适当增 J I I N a O H、 高温稀释剂H T x、 磺化酚醛树J ] h S MP 一 2 干粉 和抗高温抗盐降失水剂 R S T F 的加量 ， 对钻井液进行稀释处理。 4 在盐膏层中钻进时 ， 应管理使用好固控设备。 振动筛和一体化机 的使用率为1 0 0 ％， 离心机 的使用 率不低于5 0 ％，筛布应勤冲洗 ，并检查筛布是否损 坏 ， 如有损坏 ， 应及时更换新的筛布。 5 控 制钻 井液 的 膨润 土含 量在 2 0 g ／ L 以下 。如 果膨润土含量过高 ， 则易高温分散 ， 使钻井液的流变 性和高温稳定性变差。 同时， 要经常检查尖嘴罐和过 渡槽里是否有劣质固相沉淀 ， 如有则应及时清除 ， 以 免影响钻井液的性能。 6 增强钻井液的润滑性能。 由于L 4 井是大斜 度井 ， 因此 在钻进 中， 通过加入防塌 润滑 J P H D、 封 堵润滑 IJ F R H A 和柴油等 ， 保持钻井液中的油含量 在5 ％～ 6 ％之问 ， 滑块摩擦系数小于0 ． 1 3 。 上 接 7 4 页 5刘 斌 ， 徐金风 ， 蓝强 ， 等． 甲酸盐 及其在钻 井液中的应用[ J 】 西部探 矿工程 ． 2 0 0 7 ． 1 2 7 3 7 6 ． 6 赵 向 阳 ， 张小 平 ， 陈磊 等． 甲酸盐钻 井液在长 北区块 的应 用l J J ． 石油钻探技 术 ， 2 0 1 3 ， 4 1 1 4 0 4 4 ． 5结论 与认 识 1 钾聚磺钻井液体系适合川渝地区长段盐膏 层钻井。在进入盐膏层前 ， 进行室内预处理实验 ， 探 索K C 1 、 C a O 和稀释碱液的合理加量及配方 ，通过现 场预处理 ， 提高钻井液的C l 一 、 C a 含量 ll p H 值 ， 使钻 井液处于粗分散状态 ，从而增强钻井液的抗盐膏污 染能力。 2 在长段石膏层钻进过程中， 要勤测钻井液性 能 ， 分析钻井液性能的变化原因， 及时采取适当的处 理措施 ， 同时应管理使用好固控设备 ， 控制较低的钻 井液膨润土含量 ， 强化钻井液的润滑性能 。 3 在盐膏层钻进过程 中， 除优化钻井液的性能 外 ， 还应结合工程技术措施 ， 及时拉 划井壁 ， 确保井 下安全 ， 可有效减少或避免井下复杂情况 。 参 考文 献 1 孟庆 生 ， 江山红． 塔河油 田盐膏层钻井液技术f J ] ． 钻井液 与 完井液， 2 0 0 2 ， 1 9 6 7 4 7 7 ． 2 吉永忠 ， 伍 贤柱 ， 邓仕 奎 ， 等． 土库曼斯坦阿姆河 右岸 巨厚 盐膏层钻井 液技术研究 与应用 Ⅲ， 钻采工艺 ， 2 0 1 3 ， 3 6 2 6 -8． 3 杨莉 ， 姚建华 ， 罗平 亚． 钻井 液常见 污染 问题及处理 方法探 讨『 J ] ． 钻井液 与完井液， 2 0 1 2 ， 2 9 2 4 7 5 0 ． 修改回稿 13 期2 0 1 4 0 5 1 9编辑景 岷雪 7 陈在 君 ， 黎金 明 ， 杨斌 ， 等 ． 长北气 田长水平井段裸 眼钻 井 完井 液技术[ J 】 ． 天然气工业， 2 0 0 7 ，2 7 1 1 1 9 5 1 ． 修改回稿 13期2 0 1 4 0 6 1 0编辑景岷雪 - 7 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m