川中地区上部地层钻井液增速技术.pdf

第 3 2卷 第 3期 2 0 1 5年5月 钻井液与 完井 液 DRI LLI NG FLUI D COM PLETI ON F LUI D V_0 1 ． 3 2 NO． 3 M a y 2 01 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 1 5 6 2 0 ． 2 0 1 5 ． 0 3 ． 0 2 7 川中地区上部地层钻井液增速技术 覃勇， 黄平 ， 万伟 川庆钻探工程有限公司钻井液技术服务公司，成都 覃勇等． 川中地 区上部地层钻井液增速技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 4 ，3 2 3 9 6 ． 9 8 ． 摘要将单项技术进行集成应用，以目前常用的钾聚磺钻井液技术为基础，采用硅基防塌技术和防泥包技术，解 放钻井液密度，形成一套适用于川中地 区的增速钻井液体系。室内研究表明，该钻井液体系具有较强的抗盐污染及防 泥包能力 ； 增速钻井液岩屑滚动回收率高达 9 5 ． 0 ％，岩心膨胀降低率高达 9 6 ． 8 ％，均优于聚合物钻井液和聚磺钻井液， 仅次于油基钻井液，说明该钻井液具有较强的防塌能力。现场应用 中，通过对比川中地区井身结构 、钻井工艺措施 一 致的井，采用该钻井液体系钻进的井机械钻速平均提高4 8 ． 6 6 ％、划眼时率平均降『 氐7 4 ． 9 7 ％、井径扩大率平均降低 1 8 ． 1 4 ％， 达到 了提高钻头破 岩效率 、提 高机械钻速 、降低复杂事故率的 目的，具有很好 的现场应用前景。 关键词 川中地区 ； 泥页岩地层 ； 增速 ； 钻井液 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 5 0 3 ． 0 0 9 6 0 3 川 中地 区上部泥 页岩地层厚度一般高达两三千 米 ，占钻井总进尺的三分之二以上 ，大段的泥页岩会 因水化膨胀引起井壁失稳并导致复杂事故，同时，大 量的泥页岩钻屑会泥包钻头影响机械钻速 ，因此 ，降 低该段地层复杂事故率 ，提高机械钻速对缩短该地区 单井钻井周期和提高经济效益有着十分重要的意义。 目前 ，已研究形成的钻井液单项特色技术能够在一定 程度上解决该段地层钻进中的部分问题。但是，在钻 井液单项技术集成应用方面还有较大的发展空间，特 别是钻井液增速技术方面还有很大的发展潜力 [ 1 - 2 1 。 1 泥 页岩地层 钻速 的影响 因素 川中地区泥页岩地层钻进过程中，排除钻头选型 和钻井参数等影响因素，单纯就钻井液而言，影响钻 速的因素主要有以下几点 ① 由于该段地层压力系数 为 0 ． 7 6 ～1 ． 0 3 ，地层压力与漏失压力之间的钻井液安 全窗 口小 ， 容易发生井漏 、 卡钻 、 井壁失稳等复杂情况 ， 严重制约钻井提速。②该段地层 目前采用的 K C 1 ． 聚 合物无固相钻井液具有一定的抑制性，但由于泥页岩 水敏性太强，仍然会发生水化分散，钻井过程中频繁 发生井壁失稳。通常采用提前转化钻井液体系或提高 钻井液密度的方法解决，使得无固相和低固相钻井液 使用时间较短 ，考虑采用多项技术 的集成提高钻井液 抑制能力 ； ③泥页岩层所产生的钻屑易与钻井液中的 自由水发生水化膨胀 ， 水化后 的钻屑吸附在钻具表面 ， 可使高能界面转变为低能界面，在高压差条件下，钻 屑吸附钻具的情况更为严重 ，会极大地降低钻速。 2 钻 井液增速技术思路 钻井液增速技术着重立足于对多种单项钻井液技 术进行匹配、集成，形成一套既能解除钻井提速的瓶 颈 ，又能解决防塌防泥包 的配套技术 ，其具体思路如 下。①以 “ 三强”钻井液技术为基础。通过加入抑制 剂 、 聚合物包被剂和聚合物封堵剂 ， 采用具有强抑制 、 强包被 、强封堵能力的 “ 三强”钻井液技术 ，一定程 度上解决井壁失稳和井漏问题 】 。②引入硅基防塌剂 N a 2 S i O 。硅基防塌剂是一种胶团状的无机缩合聚合 物 ，其一OH以氢键形式 吸附在井壁表面 ，形成较坚 固的薄膜 ，抑制泥页岩水化膨胀 ，同时对松散地层也 能起到一定的固结作用 ，避免因井壁水化膨胀造成井 下复杂事故 ，从而可以适 当降低密度达到辅助增速。 ③引人 防泥包剂 P P C ． 2 。防泥包剂是通过在钻屑和金 属表面形成憎水性薄膜 ，一方 面渗入钻屑剪切面后 ， 阻止钻屑与钻屑的堆积 ，钻屑与井壁的黏结 ，钻屑与 第一作者简介 覃勇，工程师，1 9 6 3年生，毕业于西南石油大学石油工程专业，现从事钻井液技术研究及管理工作。地址 四川省成都市成华区猛追湾街 2 6号附 1 号 ；邮政编码 6 1 0 0 5 1；电话 0 2 8 8 6 0 1 0 8 3 8； E - ma i l Q i n y o n g _s c c n p c ． c o m． c r l 。 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 9 8 钻井液与 完井液 2 0 1 5年 5月 该钻井液体系在泥页岩段钻进过程中具有很好的抑制 防塌能力，另一方面，采用激光粒度分析仪对岳 1 3 8 和岳 1 3 7 井的钻井液进行粒度分析 ，如图 2和图 3所 示。由图 2和图 3可 以看出，使用增速技术 的岳 1 3 7 井钻井液中，影响机械钻速的亚微米粒子含量明显少 于常规的聚磺钻井液。 ～ 蕾 一 什 j 十 j * I 繁 一 l l 髑 ～ 卜 ■州 _十 州 忡 _ 一 _{ * 卅 一叶 H*H 什 卜一 叫 斗什 阱 一1 r ～ 一 毒 善 一 鼻 0 一 } 聃士 11专 弦十 艏 r寸l 卅一 十 一 肿一 - 。 竹寸 粒径／ 啪 图 2 岳 1 3 7 井增速钻井液激光粒度分析 』i 酮 寸嘲 罩 粒 图3 岳 1 3 8 井常规聚磺钻井液激光粒度分析 分别选取合川和安岳地区井身结构 、钻井工艺措 施一致 的井作为研究对象 ，在对 比井采用钾聚磺钻井 液 ，试验井采用增速钻井液 ，对平均机械钻速、划眼 时率及井径扩大率等方面进行对比，结果见表 3 。 表 3 增 速钻 井液在合川 、安岳地区的应用情况 井号 ， ‘ I 1 l ／ l 1率 ／ ％h 率 率 率 ／ ％ 注 为试验井，其余为对比井。 由表 3可知 ，采用该增速钻井液体系进行钻进作 业的井 ，平均机械钻速提高 4 8 ． 6 6 ％，划眼时率平均 降低 7 4 ．9 7 ％，井径扩大率也获得一定的降低，平均 降低率为 1 8 ． 1 4 ％。由此可知，该 增速钻井液具有很 好的现场应用效果 ，达到了预期提高平均机械钻速 、 降低划眼时间、降低井径扩大率的目的。 5 结 论 I ． 钻井提速的现场应用试验表明，多种单项钻井 液技术 的匹配和集成 ，可有效解除制约钻井提速 的技 术瓶颈 ，实现钻井液 的增速作用。 2 ． 钻井液增速技术主要是通过强化钻井液 自 身的 防塌和防泥包能力 ，而不是通过提高钻井液密度稳定 井壁 ，从而达到通过钻井液提速的目的。 3 ． 硅基防塌剂和防泥包剂的引入使得该钻井液具 有很强的抑制和钻头清洁能力，降低了复杂事故发生 率 ，提高了钻头破岩效率 ，起到钻井液提速作用。 4 ． 影响钻井液增 速的 因素 中还有钻井液的流变 性、润滑性、固相含量及粒径分布等，如何更加科学 合理地将这些影响因素综合进行 匹配处理和优化控 制 ，还有待进一步研究。 参 考 文 献 [ I ] 屈沅治， 孙金声， 苏义脑 ． 快速钻进钻井液技术新进展 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 6 ，2 3 3 6 8 ． 7 0 ． Qu Yu a n z h i ，S u n J i n s h e n g，S u Yi n a o ．T h e n e w d e v e l o p me n t o f d r i l l i n g fl u i d t e c h n o l o g y f o r f a s t d r i l l i n g [ J 】 ． Dr i l l i n gF l u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ，2 0 0 6 ，2 3 3 6 8 ． 7 0 ． [ 2 ] 张坤，李明华，李朝凯 ，等 ． 广安地区快速钻井的钻井液 辅助增速技术 [ J ] ．天然气工业，2 0 0 7 ，2 7 8 6 0 ． 6 2 ． Zh a n g Ku n， L i M i n g h u a，Li Ch a o k a i ． Th e t e c h n o l o g y o f s p e e d i n c r e a s e d r i l l i n g fl u i d s y s t e m f o r f a s t d r i l l i n g i n g a u a n g a n [ J ] ．Na t u r a l G a s I n d u s t r y ，2 0 0 7 ，2 7 8 6 0 - 6 2 ． [ 3 ] 余丽彬，朱夫立，熊开俊，等 ． 快速钻进钻井液的研究 及其在吐哈油田的应用 [ J ] ．钻井液与完井液，2 0 0 7 ，2 4 5 1 8 - 2 1 ． Y u L i b i n ，Z h u F u l i ，Xi o n g K a i j u n ，e t a 1 ． T h e r e s e a r c h o f f a s t d r i l l i n g fl u i d a n d a p p l i c a t i o n i n t u h a o i l fi e l d [ J ] ．Dr i l l i n g Fl u i d＆ C o m pl e t i o nFl u i d，2 0 0 7，2 451 8 - 21 ． [ 4 ] 张广忠，叶荆 ． T H N2井快速钻进钻井液技术 [ J ]J．西部 探矿工程 ，2 0 0 8 5 4 8 ． 5 1 ． Zh a n g Gua n g z h o n， Ye J i n g．Th e t e c h no l o g y o f f a s t d r i l l i n g fl u i d i n we l l T HN 2 [ J 】 ．We s t C h i n a E x p l o r a t i o n E n g i n e e r i n g ，2 0 0 8 5 4 8 - 5 1 ． [ 5 】 何涛，颜娟 ，左鹏．龙岗 3井快速钻进钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 8 ，2 5 2 2 5 ． 2 8 ． He Ta o， Ya n J u a n，Zu o Pe n g ．Th e t e c h n o l o g y o f f a s t d r i l l i n g fl u i d i n we l l L o n g g a n g 一 3 [ J ] ．Dr i l l i n g flu i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ，2 0 0 8 。2 5 2 2 5 ． 2 8 ． 收稿 日期2 0 1 4 ． 1 2 ． 2 3 ；H G F 1 5 0 1 N1 ；编辑王小娜 逞 籁 籁 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m