大斜度长裸眼定向井钻井液技术.pdf

第 2 9卷 第 4期 2 0 1 2年 7月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D ＆ COM PLETI ON FLUI D 、 ， 0 1 ． 29 No． 4 J u l y 201 2 【 经验交流 】 大斜度长裸眼定向井钻井液技术 赵江印 ， 陈永奇 ， 马玉鹏 ， 刘志广 ， 段正中2 ， 商鹏辉 ， 曹志彬 1 ． 渤海钻探工程有限公司第四钻井工程分公司，河北任丘 ； 2 ． 中石油渤海钻探工程公司长庆事业部，天津 赵江印等． 大斜度长裸眼定向井钻井液技术 ． 钻井液与完井液，2 0 1 2 ，2 9 4 8 1 - 8 3 ． 摘要饶阳凹陷留楚区块大多数井为大斜度长裸眼定向井， 井身剖面为“ 直． 增一 稳” 三段制、 双或多靶点定向井， 井身结构为二开井， 井斜角在 4 8 。 ～5 6 。 之间， 水平位移为 1 0 0 0 ～1 5 9 7 m， 裸眼段长达 3 0 0 0 3 5 0 0 m， 井壁不稳定， 钻井难度及风险大。通过优化钻井液工艺技术，应用加有组合润滑防卡剂、防塌剂以及抗温降滤失剂和有机硅 的 聚磺润滑防塌钻井液，较好地满足了安全钻井要求。与该 区块 同类型未使用该技术的井相比，完成的 1 5口长裸眼 大斜度定向井平均钻井周期缩短了3 7 ． 3 ％，建井周期缩短了3 2 ． 6 ％，完井电测时间缩短了6 0 ． 7 ％，传统电缆测井完 成率为9 3 _ 3 ％，其中有 7口井实现完井电测一次成功，平均井径扩大率小于 1 0 ％，特别是楚2 9 ． 8 7 x井等7口井平 均井径扩大率控制在 6 ％ 以内。 关键词 聚磺钻井液 ； 大斜度井 ； 长裸眼井段 ； 托压 ； 润滑防卡 ；井壁稳定 ； 井眼净化 ；留楚区块 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 2 0 4 ． 0 0 8 1 - 0 3 近年来 ，华北油 田留楚区块长裸 眼大斜度定向 井钻井深 度为 3 3 0 0 3 9 0 0 m，井身剖面为 “ 直 一 增 一 稳”三段制 、双或多靶点定 向井 ，大多数井 的 最大井斜角为 4 8 。 ～5 6 。 ，水平位移为 1 0 0 0 ～ 1 5 9 7 m，裸 眼井段长达 3 0 0 0 ～3 5 0 0 m，其 中斜井段在 2 0 0 0 m 以上 ，对钻井液技术的要求 高。以往 所钻 的楚 4 6 ． 1 X井等 6口大斜度长裸眼定向井，常发生 起钻遇卡、下钻遇阻划眼 、卡钻 ，甚至发生卡 电缆 等事故复杂，大多数井在进行完井电测时少则遇阻 3 、 4次，多则遇阻 8 、l 0 次，甚至采用钻具传输才 能完成 ，很难实现完井电测一次成功，平均井径扩 大率为 1 5 ％～3 0 ％。应用加有组合防塌剂、抗温降 滤失剂和有机硅的聚磺润滑防塌钻井液，结合井壁 稳定 、井眼净化、润滑防卡和防 “ 托压 ”技术 ，较 好地满足了钻井要求，实现了安全、快速钻井 [1 -5 ] o 1 地质概况 华北油田留楚 区块地层 自上而下依次钻遇新生 界第四系平原组以及第三系明化镇组、馆陶组、东 营组和沙河街组地层。馆陶组至东营组 中上部井段 地层中蒙脱石含量高，地层造浆严重，尤其是楚 2 9 断块更为严重 ，钻井液黏度和切力控制难度大，致 使细砂子贴井壁 ； 东营组下部及沙河街组井段地层 中黏土矿物以伊利石为主，易剥落掉块 ，形成 “ 糖 葫芦 ”井 眼，导致起下钻遇阻卡 、划眼、卡钻 以及 完井电测困难，甚至卡电缆等复杂事故。 2 钻井液技术难点及对策 2 ． 1 井壁不稳定 1 地层造浆厉害 ，黏度 和切力控制 困难 ，细 砂子贴井壁，井壁不稳定 ，井眼不规则 ，完井 电测 困难 。采用抗钻屑污染能力强的 K P AM H MP 2 1 钻 井液， 配合有机硅S F 2 6 0 ， 控制钻井液的黏度和切力。 室内对常用的沥青类 防塌剂 H Y - 2 1 6 、S K HM、无荧 光防塌剂 WF T 1 0 8 、QY J 、S F等进行 了优选。结果 表明，3 ％WF T 1 0 8和 3 ％H Y - 2 1 6复配 ，岩屑的滚动 回收率 1 2 0 o C、1 6 h高达 9 2 ． 5 ％，防塌效果相对 较好。因此，进人东营组地层后复配使用 WF T 1 0 8 第一作者简介 赵江印， 工程师，1 9 6 2年生，1 9 8 1年毕业于华北石油学校钻井工程专业，一直从事钻井液技术管理工作。 地址 河北省任丘市渤海钻探第四钻井公司泥浆技术服务中心 ；邮政编码 0 6 2 5 5 2； 电话 0 3 1 7 2 7 4 5 0 5 4 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 2 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 2年 7月 和 HY - 2 1 6 ，加量为 3 ％，提高钻井液的防塌能力 。 2 东营组下部地层开始复配使用抗温降滤失 剂 K J l和 S MP I，加量保持为 1 ． 5 ％，以改善泥饼 质量 、提高钻井液 的抗温能力 ； 控制钻井液的滤失 量 和泥饼质量 ，井深 2 7 0 0 m后控制钻井液的 AP I 滤失量小于 4 mL、高温高压滤失量小于 1 0 mL，钻 井液性能要相对稳定 ，避免形成 “ 糖葫芦”井眼。 3 钻进 过程 中依据 随钻地层 压力监测 系数 ， 选择钻井液密度附加值 的上限 ，及时调整钻井液密 度 。从 已完成井资料分析来看 ，完井钻井液密度控 制在 1 ． 2 6 ～1 ． 2 7 g ／ c m3 比较合理。 4 使用平板型层流洗井。钻井液上返速度控 制在 1 ．0 ～1 ．2 r n ／ s ，既满足携带钻屑要求，又避免 严重冲刷井壁 。 5完钻 后充分洗 井 ，短程起下 钻至造斜 点 ， 下钻到底后循环至除砂器漏斗无砂子 ，起钻前在斜 井段打人 由防塌剂 、润滑剂等组成的封闭液 ，提高 完井电测成功率 。 2 ． 2 托压现象严重 井斜角大 ，裸眼段长 ，钻具与井眼接触面积大 ， “ 托压”现象严重 。早期施工 的楚 2 8平 1 井在钻至 井深 2 6 3 1 m 井斜角为 3 8 o 时 ，“ 托压”现象非常 严重 ，影响了钻井工作正常进行。经过多年来不断 研究 ， 形成了一套行之有效的定 向井防 “ 托压” 技术。 1 在制订定向井井身剖面时要合理，现场施 工时要尽可能保持井眼轨迹平滑 ，从根本上解决定 向井 “ 托压”问题。 2组合 润滑方 式。在 实际定 向钻井过 程 中， 控制定向井的井 眼轨迹非常平滑是十分 困难的，尤 其是在地层倾角变化大和方位漂移严重的地层更是 如此。一旦不平滑的井 眼轨迹形成 ，则 “ 托压”问 题就会出现。以原油为代表的传统润滑方式，当原 油的加量超过 1 0 ％后，虽然泥饼摩擦系数可以降 至 0 ．0 5以内， 但易导致泥饼发虚，严重时则形成泥 饼脱落 ，使 “ 托压”问题变得更严重。因此 ，要采 用组合润滑方式来加 以缓解 。实践表明，以液体润 滑剂为主 ，再通过添加极压液体润滑剂 、极压固体 润滑剂和乳化石蜡等润滑方式 ， 可以有效地缓解 “ 托 压”现象。 3 保持井眼清洁、泥饼质量薄而坚韧。钻井 液上返速度控制为 1 ．0 ～1 ．2 m ／ s ，提高钻井液的携 带和悬浮能力 ，防止产生 “ 岩屑床”； 使用 S MP I 改善泥饼质量 ，配合 四级 固控设备 ，降低钻井液 中 劣质土的含量。 4优化钻具组合和钻进方式 。尽量减少钻铤 的使用数量 ，增加加重钻杆的使用数量 ，尤其是使 用 P D C钻头进行增斜作业造成严重 “ 托压”时应改 用牙轮钻头 ； 在调整井斜时尽可能采用滑动钻进和 复合钻进相结合的方法 ， 避免大段连续的滑动钻进 。 5 每钻 进 5 0 0 m左 右进行一 次短程 起下 钻 ， 减少岩屑床 的形成。钻井液维护处理要做到及时补 充润滑剂 、加入高效携砂剂 、密切监测钻井液性能 。 3 钻井液应用技术 以典 型井楚 2 9 8 7 X井 为例 ，介绍现场钻井液 应用情况。楚 2 9 8 7 X井位于留楚区块楚 2 9 断块， 是一 口 “ 直 一 增 一 稳 ”三段制双靶点定 向井 ，完钻 层位为沙河街组地层 ，一开采用 4 4 4 ． 5 mm钻 头 钻 至井深 4 0 4 m，下 人 3 3 9 ． 7 mm 表层套管至井 深 4 0 3 ． 3 6 m，二开采用 2 1 5 ． 9 1 T I I T I 钻头钻 至完钻 井 深 3 8 2 0 r n ，最 大井斜 角为 5 2 ． 3 。 ，水平位移 为 1 4 4 2 ． 3 6 m，裸眼段长达 3 4 1 6 ． 6 4 m，其中斜井段长 2 5 2 5 r n 。 二开采用含有机硅的聚磺润滑防塌钻井液， 其配方如下 。 4 ％膨 润 土十 0 ． 5 ％KP AM 1 ． 2 ％HMP 2 1 十1 ． 5 ％ SM P一 1 1 ． 5％ KJ 一 1 3％ RT9 05 1 1 ％ G FR一 1 0． 5％ R S一1 0． 5％ J Y GR l 2％ W FT 1 O82％ H Y2l 6 0． 2 ％ BPS 0． 4 ％ SF2 6 0 3 ． 1 钻井液维护处理 该井二开后钻至井深 1 2 9 5 m开始造斜 ，至井 深 2 6 2 5 m完成增斜 ，其后稳斜 至完钻 ，钻井作业 全部是在裸眼段进行 。钻井液维护处理措施如下。 1 二开前加入 2 0 0 k g K P AM、5 0 0 k g H MP 2 1 ， 对井浆进行预处理。钻进过程中使用主体高聚物 K P A M包被抑制钻屑分散、辅助高聚物 H MP 2 1 控 制钻井液滤失量 ，辅 、主高聚物的复配 比例为 井 深 2 5 0 0m前为 1 ～3 1； 2 5 0 0 ～3 3 0 0m井段为 3 ～5 1； 井深 3 3 0 0 m后为 5 ～8 1 。 2造斜后一次性加入 6 m R T 9 0 5 1 ，其后每隔 2 ～3 d补充一次 ； 井斜角大于 3 0 。 以后为 了提高润 滑防卡效果 ，交替 加入 I ％GF R一 1 ，并 根据进尺及 摩阻的变化情况采用少量 多次 的方式补充 RS 一 1和 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 9卷 第 4期 赵江印等大斜度 长裸 眼定向井钻井液技术 8 3 J Y GR 一 1 ，防止发生严重 “ 托压”现象。 3井斜角大于 3 0 。 后 每钻进 1 0 0 ～2 0 0 m补充 5 0 黑色正电胶 T B P S ， 提高钻井液携带悬浮效果， 同时工程上控制钻井泵排量为 3 0 ～3 2 L ／ s ，每钻进 5 0 0 m短程起下钻一次 ，防止产生岩屑床。钻至井 深 3 2 0 0 m配合有机硅降黏剂 S F 2 6 0 ，防止钻井液 黏度过高 ； 钻至井深 2 5 0 0 m开始逐渐加人 防塌剂 WF T 1 0 8 和沥青类防塌剂H Y 2 1 6 ， 保持其含量为4 ％， 确保井壁稳定 ； 钻至井深 2 7 0 0m开始补充 KJ 一 1 和 S MP ． 1 ，提高钻井液抗温能力 ，改善泥饼质量 。 4严 格控制钻井 液性能。井深 2 7 0 0 m前控 制钻井液漏斗黏度小于 4 0 S ，完钻前漏斗黏度小于 5 0 S ，防止细砂子贴井壁 ； 控制钻井液 AP I 滤失量 小于 4mL ，高温高压滤失量小于 1 0 mL； 井斜角大 于 3 0 。 以后 控制 读数为 3 ～4 ，控制动塑 比大于 0 ． 3 3 P a ／ mP a - S 、泥饼摩擦系数小于 0 ． 1 0 。 5 加重前离心机要连续使用，加重后离心机 使用率不低于 7 0 ％，及时清除劣质土含量。 6 完钻后充分洗井 ，短程起下钻 6 O柱至井斜 角为 2 5 。 左右 ，下 到底 循 环返 出 “ 虚泥饼 ” ，2个 循环周后再次短程起下钻 5 0 柱拉井壁，确保井眼 清洁和 畅通 。起钻前 在斜井段 打人高质量 的封闭 液 加 入 J YG R 一 1和 S MP ． 1各 1 0 0 0 k g 、 塑 料 球 2 0 0 0 k g ，确保完井 电测顺利进行 。 该井钻井周期为 1 6 ． 9 4 d ，建井周期为 2 7 d ，事 故复杂时间为零 ，完井 电测一次成功 ，平均井径扩 大率为 3 ． 4 ％，易塌段 2 4 8 8 ～3 8 2 0 m 平均井径扩 大率也只有 3 ． 7 ％，其钻井液性能见表 1 。 表 1 楚 2 9 ． 8 7 X井钻井液性能 共 | p { F F L F L m P v |Y P |Ge 啦 m g ／ c m s mL mL mP a s P a P a ／ P a 3 ． 2 应用效果 2 0 1 1 年应用加有组合防塌剂、抗温降滤失剂和 有机硅的聚磺润滑 防塌钻井液 ， 结合组合润滑防卡、 井壁稳定及井眼净化和防 “ 托压” 技术 ， 实现了安全 、 快速钻井。与该区块同类型未使用该技术的井相 比， 完成 的 1 5口长裸 眼大斜度定 向井平均钻井周期缩 短 了 3 7 ． 3 ％，建井周期缩短 了 3 2 ． 6 ％，完井 电测时 间缩短 了 6 0 ． 7 ％，传统 电缆测 井完成 率为 9 3 ． 3 ％， 其中有 7口井实现完井 电测一次成功 ，平均井径扩 大率小于 1 0 ％，特别是楚 2 9 8 7 X井等 7口井平 均 井径扩大率控制在 6 ％ 以内。 4认 识 与 建议 1 ． 留楚 区块大斜度长裸眼定向井应用加有复配 防塌剂、抗温降滤失剂和有机硅的聚磺润滑防塌钻 井液体系，结合润滑防卡、井壁稳定及井眼净化和 防 “ 托压”工程技术 ，较好地满足了钻井要求 ，实 现 了安全 、快速钻井 。 2 ． 大斜度长裸 眼定 向井要确保 钻井液性能稳 定 ，在钻进易塌层前及时加入足量 的防塌剂 ，并不 断补充保持其含量 ，严格控制高温高压滤失量，保 持井壁规则。同时严禁定点循环钻井液 ，以免高速 旋转的螺杆形成 台阶，影响完井电测作业。 3 ． 大斜度长裸眼定向井的 “ 托压”问题需要共 同努力加 以解决 。就钻井液而言 ，需要复配应用极 压液体润滑剂 、固体润滑剂和乳化石蜡等润滑剂 ， 提前处理、勤维护，以有效缓解 “ 托压”现象。 4 ． 加强固控设备，尤其是离心机的使用，配合 有机硅稀释剂严格控制钻井液黏度，尽可能使用较 低 的钻井液黏度钻进 ，防止钻屑贴井壁。 参 考 文 献 [ 1 】 徐同台，蔡利山，林永学，等 ． 大位移井钻井液技术综 述 [ J ] ． 钻井液与完井液 ，2 0 1 0 ，2 7 3 1 - 1 3 ． [ 2 】 赵江印，吴廷银，梁志强，等 ． 有机黑色正电胶钻井液在 华北油田的应用 叨． 钻井液与完井液，2 0 0 4 ，2 1 1 4 2 _ 4 4 [ 3 ] 陈文俊，何兴华，刘绍元，等 ． 双靶点大斜度延伸井 水基钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 9 ，2 6 4 78 ． 8 O． [ 4 】 马永峰 ． 大斜度井保持井眼清洁的有效方法 [ J ] ． 钻井液 与完井液，2 0 0 3 ，2 0 5 5 4 ． 5 5 ． [ 5 ] 何涛，刘绪全 ，杨金荣 ，等 ． 辽河油田马古区块深井长 裸眼钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 1 ，2 8 2 47 ． 50 收稿 日期2 0 1 2 ． 0 2 ． 2 5 ；HG F 1 2 0 4 N8 ；编辑王小娜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m