大古2井超深复杂井钻井液技术.pdf

第 2 8卷 第 4期 2 0 1 1 年7月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D ＆ COM PLETI ON FLUI D V0 1 ． 28 NO ． 4 J ul y 2 01 1 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 1 0 4 0 0 8 4 0 4 大古 2井超深复杂井钻井液技术 杨子超 中石化西北油田分公司T程监督中心 ，新疆轮台 摘要大古 2井为大涝坝构造 山前构造的一口重点探井， 完钻井深为 6 7 0 2 m 该井二开 3 1 1 ． 2 mm 稞眼井段长 2 5 0 0 ～5 3 0 0 m ，钻遇 多套高压盐水层和石膏层 ； 三开 西2 1 5 ． 9 mm，5 3 0 0 ～6 5 5 2 ． 5 3 m存在多套压力 系， 地层渗透性 强，高密度 条件下压 差卡钻的风 险大。现场 采用 阳离子乳 液聚台物钻 井液，并根 据不 同井下 复杂情况 加强钻井液性能维护处理，解决 了遇阻卡钻和地层出盐水等复杂问题 ； 通过添扫超低渗透处理荆和辱蔽暂堵_午 I』 ， 强化对地层的封堵，解决了三开施工中出现的压差卡钻风险，保证了现场安全施工 关键词 超深 井 ； 高压盐水层 ； 石膏层 ；阳离子乳液聚合物钻井液 ；阳离子 聚磺非渗透钻井液 ； 大古 2斗 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 大古 2井为中石化西北油 田分公 司在大涝坝构 造山前构造部署 的一 口重点探井 ， 完钻井深为 6 7 0 2 1T I ，目的层为 白垩统亚格列木组和侏 罗系地层。该 井依次钻遇上第 系库车组 、康村组 、吉迪克组 、 下第 ■系苏维依组 、库姆格列木群 、白垩系下统 巴 什基奇克 、卡普 沙 良群 ，侏 罗 系下 统及寒武 系等 地层 。该 井井 身结 构 为 一开 4 4 4 ． 5 mm2 5 0 0 m 西3 3 9 ． 7 mm 2 4 9 8 m ； 二 开 3 1 1 ． 2 mm x 5 3 0 0 m西2 4 4 ． 5 mm x 5 2 9 8 m ； j开 西2 1 5 ． 9 mm 6 5 5 2 ． 5 3 m 1 7 7 ． 8 mm 6 5 4 7 ． 5 m ； 四开 1 4 9 ． 2 mm6 7 0 2 m，裸眼完井。钻井周期为 1 8 3 ． 5 3 d 。 1 钻井液技 术难 点及 对策 J 1 第 _ 三 系吉迪克组地层 高压盐 水层极为发育。 一 旦钻井液 的液柱压力不能平衡高压盐水层的孔隙 压力 ，地层 中的高压盐水就会溢出，对钻井液造成 严重污染。钻井液的现场维护处理要做到 密切检 测钻井液性能 ，及时提高钻井液密度 ，预 防地层 出 水 ； 及时补充抗盐抗钙处理剂 ，提高钻井液抗污染 能力 ，保持性能稳定 。 2 二开钻遇大段的水敏性泥岩和膏质泥岩，极 易水化膨胀缩径 ，造成起下钻阻卡严重 ； 地层富含 膏 ，易对钻井液造成严重污染 ，在钻井施工 中会 对钻井液性 能产生极大的影响。钻井液的 场维护 处理要做到及时对钻井液进行预处理 ，提高钻井液 的抗污染能力 ，根据钻井液性 能及时补充抗盐抗钙 处理剂，同时补充包被抑制剂 ，抑制膏岩分散 ，以 便及时清除 。 3 在库姆格列木群和 什基奇克组存存物性较 为发育 、渗透性极强的砂砾岩 ，高密度条件 F 存存 极大的压差卡钻风险。钻井液的现场维护 要确保体 系有较强的抑制性和封堵防塌能力 ，在重点井段严 格控制钻井液 中压滤欠量小于 4 mL，高温高压滤 失量小于 1 2 mL 。 4 山前构造泥页岩井段剥落掉块严重 ，井身质 量控制困难 ，存在掉块 钻及坍塌埋钻 的风险。邻 升大古 1 井j开钻进施 r中，在升深 5 4 0 0 m以后 2 3 次在加单根与划眼过程中发生复杂情况 ，曾先后 发生 2 次高密度情况下 的压差卡钻事故 ⋯。 2 钻 井 液 应 用技 术 2 ． 1 一开 1 1 1 ． 8～2 5 0 0 ． 0 m 一 开钻遇上第二 系 ，地层疏松 、町钻性好 、钻 时快 ，极易造成 同相污染 ； 砂岩地层渗透性好 ，极 易形成厚泥饼而出现缩径阻卡 ； 泥岩厚 、性软且水 敏性强 ，易吸水膨胀 而造成缩径阻卡。 此要求该 第一作者简介 畅子超，工程师，1 9 7 7年生，1 9 9 9年毕业干新疆石油学院石油工程专业． ．地址 新疆轮台西北油田兮 司工程监督 中心 ；邮政编码 8 4 1 6 0 0； 电话 0 9 9 6 4 6 8 8 3 6 3 ／ l 8 9 9 9 6 2 2 8 2 6； E - ma i l y z c 9 9 0 8 1 6 3 ． c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 8卷 第 4期 杨子超 大古2 井超深复杂井钻井液技术 8 5 井段钻井液具有较强的造壁性 、 携岩能力和抑制性 。 由于井 眼较大，极易发生渗透性漏失 ，钻井过程中 需适 当补充 P B． 1 、QS 一 2等屏蔽暂堵材料。 根据所钻遇 的地层特点 ，现场采用膨润土聚合 物钻井液体系 ，具体配方如下。 淡水 6 ％膨润土 0 ． 1 ％～0 ． 3 ％ Na O H 0 ． 2 ％ ～ 0 ． 4 ％ Na 2 C O 3 0 _ 3 ％～0 ． 6 ％ K P AM 0 ． 3 ％D B F 一 2 0． 7 ％ NH HP AN 钻井液密度为 1 ． 0 8 ～ 1 ． 2 8 g ／ c m ，黏度为 5 4 ～ 6 3 S ，滤失量为 6 ． 8 ～7 ． 0 mL，泥饼厚度为 0 ． 5 mm， p H值为 9 ，静切力为 2 ／ 5 P a ／ P a ，膨润土含量为 5 5 ～ 6 5 k g ／ m ， 固相含量为 8 ％～ 1 2 ％， 含砂量为 O ． 5 ％， 塑性黏度为 1 3 ～ 1 6 mP a S ，动切力为 9 ． 0 ～9 ． 5 P a 。 2 ． 2 二 开 2 5 00～ 5 3 0 0 i n 该井 段具有 井 眼大、易 吸水 膨胀 、地层 造浆 严重、地层压力高、盐膏层多等特点。在钻井施工 过程 中分别钻穿 多个盐水层 和多个石膏层，分别为 4 31 2～ 4 31 5 1T I 、4 3 5 7～ 4 36 4 1 T I 、4 9 71～ 4 9 73 r f l 、 5 1 6 9 ～5 1 7 6 1 T I 盐 水 层 和 4 9 0 2 ～4 9 0 4 1 T I 、5 0 3 9 ～5 0 4 1 1T I 、5 1 0 3 ～5 1 0 4 1 T I 石 膏 层。针对以上地 层特点及其对钻井液技术的要求 ， 上部井段 2 5 0 0 ～ 3 5 0 0 1 T I 采用阳离子乳液聚合物钻井液 ，钻井液 配方如下。 6 ％ 膨 润 土 0 ． 3 ％Na 2 C O O ． 1 5 ％Na O H 1 ． 5 ％ ～ 2 ％乳化石蜡 R HJ ． 1 0 ． 7 ％ ～ 1 ％ K P AM 0 - 3 ％ 阳 离 子 乳 液 聚 合 物 DS 一 3 0 1 0 ． 5 ％～1 ． 5 ％ 有 机 硅 醇 抑 制 剂 DS 一 3 0 2 1 ％～2 ％ wF T ． 6 6 6 0 ． 5 ％～ 2 ． 0 ％ MC ． 1 1 ％～ 2 ％ 铵盐 下部井段 3 5 0 0 ～5 3 0 0 m 采用 阳离子聚磺悬 乳液钻井液 ，配方如下 [2 - 6 ] 。 4 ％ 膨 润 土 0 _ 3 ％Na 2 C O O ． 1 5 ％Na O H 1 ． 5 ％ ～ 2 ％ RHJ 一 1 0 ． 7 ％ ～ 1 ％ KP AM 0 ． 3 ％DS 一 3 0 1 0 ． 5 ％～1 ． 5 ％ DS ． 3 0 2 1 ％～2 ％阳离 子 防 塌 剂 WF T - 6 6 6 0 ． 5 ％～2 ％ MC ． 1 1 ％～2 ％ 铵盐 2 ％～3 ％ S MP 一 2 2 ％～3 ％ S P NH 2 ％QS 一 2 为了检验该钻井液在钻遇高矿化度水层、复合 盐／ 膏岩层等复杂地层时，可溶性无机盐可能对其造 成的影响，实验评价了阳离子聚磺钻井液的抗复合 盐和抗石膏污染能力，结果见表 1 和表 2 。采用试 剂级结晶无水石膏粉进行 了实验 ，以便结果有 比较 好 的重现性 。从表 1和表 2可以看出 ，该钻井液抗 I r 复合盐和石膏污染 的能力很强。 表 1 阳离子聚磺钻 井液 的抗 复合 盐污 染能力 注 p H值均为 1 0； 为极压润滑系数 ； 复合盐基本组 成 为 6 0 ％C a S O 4 3 5 ％Na C l 3 ％N a 2 S O 4 2 ％Mg C 1 2 。 表 2 阳离子聚磺钻井液的抗石膏污染能力 注 p H值均为 1 0； 为极压润滑系数。 该井段钻井液 的维护处理需严格控制钻井液的 滤失量小于 5 mL，井深 3 5 0 0 m 以后加入 S P NH、 S MP ． 2 等抗高温降滤失剂，调整钻井液的高温高压 滤失量小于 1 2 mL 。随着井深 的增加 ，逐步提高钻 井液的密度。随着钻井液密度的逐步提高 ，钻井液 的润滑性能要随之提高 ，加大液体润滑剂和固体润 滑剂的使用量，使用 Q S ． 2 、沥青类助剂改善泥饼 质量，防止压差卡钻的发生。加人乳化石蜡和阳离 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 6 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 1 年 7月 子 防塌剂 WF T - 6 6 6以适 当增强钻井液 的润滑 、防 塌性能 。二开钻井液性能控制情况见表 3 。 表 3 二开钻井液基本- 眭能 注 井深 5 1 1 4 m和 5 3 0 0 m处的钻井液高温高压滤失 量分别为 1 2mL和 1 1 mL 。 2 ． 3 三开 5 3 0 0 ～ 6 5 5 2 m 开地层上部主要为泥质粉砂岩 、粉砂岩 、细 砂 岩，局部夹膏质泥岩 ，中部为含砾砂岩 、中砾岩 夹粉砂质泥，岩，下部为泥岩夹粉砂岩 、泥质粉砂岩 ， 泥页岩地层水敏性较强 ，吸水后易剥落掉块 、垮塌 ， 可钻性差 。针对该地层特点，采用具有较强抑制能 力的阳离子聚磺非渗透钻井液 ，其配方如下。 4 ％～5 ％膨 润 土 0 - 2 ％～0 - 3 ％ Na z C O 3 0 ． 2 ％Na OH 0 ． 4 ％ ～ 0 ． 6 ％ KP AM O ． 5 ％DS ． 3 0 2 1 ％ ～3 ％ CXP ． 2 0 ． 5 ％ ～ 1 ％ RHJ ． 1 1 ． 5 ％ ～ 2 ． 5 ％ S MP ． 2 1 ％ ～2 ％ S P NH 0 ． 5 ％～ 1 ． 5 ％ 0CL． BS T 一 2 2 ％ ～ 3 ％ WFT 一 6 6 6 ／ GLA 0． 5 ％～ 1 ． 5 ％ RH一 3 D 在 维护处理 中严格 控制钻井 液滤失 量 ，井 深 5 7 0 0 m 以后 A P I 滤失量控 制在 4 mL以内 ； 加 足 S P NH、S MP ． 2等 抗 高 温 降滤 失 剂 ，控制 钻 井 液 的高温高压滤失量在 1 2 mL以内。加入乳化石蜡 、 WF T - 6 6 6 、 G L A， 配合胶液适当补充 OC L ． B S T - 2等， 以发挥不同类型防塌剂的防塌作用 ，增强钻井液 的 封堵防塌能力。钻至井深 5 7 6 7 m处发现钻井液性 能发生变化 ，黏度从 5 6升到 8 8 S 、塑性黏度从 2 1 升 到 3 8 mP a s ，动切力从 6 ． 5升到 1 2 ． 0 P a ，滤失 量从 3 ． 4升到 4 ． 0 mL，C 1 一 离子含量从 3 7 0 0 0升到 6 4 0 0 0 mg ／ L，钙离子基本没有变化 ，停泵观察没有 溢 流，将钻井液 密度 从 1 ． 3 5升到 1 ． 3 7 g ／ c m。 ， 之后 钻井液性能没有继续被盐水污染 的现象 。钻进至巴 什基奇克组下部地层 ，在接单根和短程起下钻作业 中时常出现阻卡现象。经分析 ，该地层砂岩物性较 为发育 、渗透性极强 ，易发生压差卡钻。考虑到上 部存在一套高压盐水层 ，无法降低钻井液密度 ，因 此提高了屏蔽暂堵剂在钻井液中的加量以封堵孔 隙 通道。最后 ，通过增加钻井液中 P B 一 1 、OC L ． B S T - 2 和 QS ． 2的含量 ，阻卡现象逐步消失 ，恢复 了正常 钻进。三开钻井液性能控制情况见表 4 。 表 4 三开钻 井液基本性能 深 ／ p f F v l P { Y P } G e l { F L ／ F L t ／ v y J m ／ c m s mPa．s Pa Pa ／ Pa mL mL p H％％ 5 48 0 1 _ 3 7 5 3 2 O 5 0 2． 0 ／ 6． 5 4． 8 1 1 ． 6 9．5 32 1 0 5 58 8 l _ 3 8 5 0 2 O 6 ． 0 2． 0 ／ 6． 5 3 ． 8 1 1 ． 4 l 0 0 3 4 1 2 5 981 1 ． 3 7 6 O 2 5 8 ． 0 4 ． O ／ 1 2． 0 4 ． 2 l 1 8 1 0 ． 0 40 1 4 6 2 4 6 1 - 3 6 5 9 20 5 ． 0 2． 0 ／ 9． 5 3 ． 6 l 1 6 9．5 36 1 3 6 4 4 4 1 4 8 5 4 2 7 9 0 3 ．5 ／ 1 2． 0 3 ． 4 1 1 ． 0 9．0 40 1 7 6 521 1 ． 4 6 5 6 2 8 8 ． 5 4． 5 ／ l 2． 0 2． 8 1 1 ． 4 9． 5 3 8 1 9 6 5 5 2 1 ． 4 5 5 4 2 4 7． 0 4．O ／ 1 2． 0 2 ． 6 1 2 ． 0 9．5 38 1 9 2 ． 4 四开 6 5 5 2～6 7 0 2 m 四开为该井的主要 目的层 ，该井段 主要为泥微 晶灰岩 ，地层 比较稳定 ，钻井液技术重点是做好保 护油气层工作 ，确保取心作业的顺利进行。使用的 钻井完井液配方如下。 4 ％ 膨润土 0 ． 1 ％ ～0 ． 2 ％ Na ， C O 0 ． 2 ％～ 0 ． 5 ％KP AM 2 ％～3 ％ S MP 2 2 ％～3 ％ S P NH 1 ％～1 ． 5 ％ 0CL BS T - 2 该钻井液密度为 1 ． 3 5 g ／ c m ，黏度 为 4 5 ～5 5 S ， 滤失 量小 于 4 mL，高 温高 压滤 失量 小 于 1 2 m L， p H值为 9 ． 5 ～ 1 1 ． 0 ，静切 力为 3 ／ 1 2 P a ／ P a ，摩擦 系 数小于 0 ． 1 ，含砂量为 0 ． 1 ％，膨润土含量为 3 0 ～3 5 k g ／ m ， 固相 含 量 小 于 1 3 ％，塑 性 黏 度 为 8 ～ l 5 mP a s ，动切力为 4 ～ 1 0P a 。 2 ． 5 效果评价 1 与邻井大古 1 井 的对 比情7 兄 大古 l 井 的完 钻井深为 6 2 9 8 m， 大古 2井的完钻井深为 6 7 0 2 m， 因此大古 2井的储层埋藏更深 ，施工相对复杂 ； 但 大古 1 井 的钻井周期为 2 0 3 ． 6 5 d ，大古 2井的钻井 周期为 1 8 3 ． 5 3 d ，这表明大古 2井的钻井施 l l 更加 安全 、高效 。 2 大古 1 井 开发生 2次高密度情况下 的压差 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 8卷 第 4期 杨子超 大古2 井超深复杂井钻井液技术 8 7 上接 第8 3 顶 3 ． 对于灰岩裂缝性恶性漏失 ，以砖块 、泥球填 充为主，配合水泥浆封固 ，砖块 、泥球 的比例根据 裂缝大小和漏失速度调整 ，若漏层裂缝较大 、漏速 快 ，以砖块架桥为主，泥球为辅 ，反之亦然。每次 堵漏前后探液面 ，通过计算液面的下降速度计算漏 失速度 ，确定下步施工方案 。漏失速度若很快 ，就 得先架桥，如果漏失速度较慢，根据液面下降速度 及水泥稠化时间，在合适 的情况下可直接注水泥 。 4 ． 逐步完善 了自制的堵漏材料 ， 泥球用石棉绳 、 废棕绳 、石子 、土粉 、水泥等搓成晒干 ； 所投 的砖 块大小不一 ，外面包有毛毡，既有架桥的物质 ，又 有填充材料 。在施工过程中，投球的使用技巧越来 越成熟 。前几次堵漏投球 时尤其投砖块 ，在井眼上 部堆积严重 ，通过控制投球间隔时间 ，以后几次都 基本投到了井底附近。 5 ．加强坐 岗观察 ，实 行钻井液 出 口槽 和泥浆 罐双坐 岗，2 4 h不离人 ，关键时候加强对循环罐液 面的测量 ，钻井液返出情况及总量稍有变化能够及 时通知司钻和带班队长 ，以便 于采取下步措施。 参 考 文 献 [ 1 ] 刘德胜，申威，苑旭波，等 ．T A B NA K气 田严重漏失 气层随钻堵漏钻井液技术 『 J ]J． 钻井液与完井液，2 0 0 4 ， 2 1 5 2 2 2 6 ． [ 2 ] 孙金声，张家栋，黄达全，等 ． 超低渗透钻井液防漏堵 漏技术研究与应用 [ J ] _ 钻井液与完井液， 2 0 0 5 ， 2 2 4 21 2 3． [ 3 ] 陈亮，王立峰，蔡利山，等 ． 塔河油田盐上承压堵漏T 艺技 术 【 J J ． 石油钻探技术 ，2 0 0 6 4 6 3 6 5 ． [ 4 ] 薛玉志，刘振东，唐代绪，等 ． 裂缝性地层堵漏配方 及 规 律 性研 究 ． 钻 井 液 与 完 井 液 ，2 0 0 9 ，2 6 6 2 8 3 0． [ 5 ] 张希文，李爽，张洁 ，等 ． 钻井液堵漏材料及防漏堵 漏技 术研究进展 『 J 1 ． 钻 井液与完井液 ，2 0 0 9 ，2 6 6 74 76． [ 6 ] 孙明光 ． 塔河油田盐上裸眼承压堵漏技术 [ J J _ 石油钻采 工艺 ，2 0 0 7 2 9 1 9 4 ． [ 7 ] 闫睿昶，王野，靳红梅，等 ． 阿 3 1 - 1 0 2 井防漏堵漏低密 度水泥浆固井技术 [ J ] ． 石油钻采工艺，2 0 0 6 B1 0 4 - 5 ． 收稿 日期2 0 1 0 1 2 2 5 ；H GF I 1 0 3 N4 ；编辑 王小娜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m