苏北探区海安区块钻井液技术.pdf

第 2 7卷 第 5期 2 0 1 0年 9月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D COM PLETI ON FLUI D Vo 1 ． 2 7 NO． 5 Se pt ．2 01 0 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 00 5 0 0 7 9 0 2 苏北探区海安区块钻井液技术 范先祥， 夏景刚， 王风雨 渤海钻探第五钻井分公司，河北河问 摘要海安区块位于浙江油田苏北盆地海安凹陷曲塘次凹南部斜坡带， 地层黏土矿物含量高， 水化膨胀能力强， 该区块上部地层造浆严重，易缩径 ；中下部地层存在石膏层、矿化度高，易污染钻井液 ； 下部地层特殊岩性发育， 易造成井壁坍塌。采用 了强抑制性聚磺硅氟成膜钻井液，增强了钻井液的抗黏土、抗石膏以及抗盐的污染能力 ； 控制了地层缩径、井壁垮塌，较好地解决了钻头泥包 、起钻拔活塞 、下钻划眼、电测遇阻卡等问题 ； 该钻井液在 1 3口井的应用 中取得 了明显 的效果 ，保证 了该钻 井液 的性 能稳定 ，满足 了该地 区钻 井施工的要求。 关键词 聚磺硅 氟成膜 钻井液 ； 井眼稳定 ； 井 眼清洁 中图分类号 T E 2 5 4 _ 3 文献标识码 A 浙江油 田海安区块位于苏北盆地海安凹陷曲塘 次凹南部斜坡带 ，地层黏土矿物含量高 ，水化膨胀 能力强 。该 区块实施勘探开发以来 ，井漏、 井塌 、 卡 钻 、 电测遇阻等复杂情况频繁发生。 为解决井壁失稳 问题 ，采用 了强抑制性 聚磺硅氟成膜钻井液 ，增强 了钻井液 的抗黏土 、抗石膏 、抗盐污染能力 ； 控制 了地层缩径 、井壁垮塌。该体系在 1 3口井 的应用 中取得 了明显的效果 ， 保证 了钻井施T的顺利进行。 1地层 特 点 浙江油 田海安区块 东台组地层以灰色粉砂质黏 土和浅灰色粗砂岩为主 ； 盐城组地层为灰绿色和棕 红色黏土、 浅黄色含砾中． 粗砂岩呈不等厚互层 ； 三垛 组地层以暗棕红色 、 灰黑色泥岩和白色含膏泥岩为主； 阜宁组地层以深灰色、棕色泥岩为主 ； 泰州组地层以 深灰色、灰黑色 、浅棕色泥岩和深灰、浅棕灰色块 状砂岩为主。该区块上部地层泥岩造浆严重，易缩 径 ； 中下部地层存在石膏层、流体矿化度高，易污染 钻井液 ； 下部地层特殊岩性发育，易造成井壁坍塌。 2 钻井液技术难点 1 井 眼缩径 。①盐城组和三垛组地层 的泥岩 成岩性较差，蒙脱石含量高，遇水易水化膨胀 ； 砂 岩和砾岩发育 ，渗透性较好 ，当钻井液滤失量较大、 黏度和切力高时 ，井壁易形成虚厚 的泥饼 ，造成井 眼缩径 。②盐一段地层泥岩性软 ，易塑性变形 。 2钻井液受污染。地层含膏泥岩，流体矿化度 较高，易引起盐水侵，造成钻井液I 生 能大幅度变化。 3 井壁失稳。①阜 宁组 和泰州组地层伊 蒙混 层含量较高 、 层理裂隙发育，钻井液滤液侵入地层 ， 造成 了地层应力 的改变 ，易引起井壁剥落掉块 ，井 壁垮塌 ； ②三垛组 、阜宁组和泰州组地层含有火成 岩 ，地层胶结性较差 、裂缝非常发育 ，易剥落掉块 ； ③受荧光 限制沥青类防塌剂难 以使用 ； ④深探井限 制 P DC钻头 的使用 ，钻井施工周期 长，井壁浸泡 时间长 ； 为保护油层 ，钻井液密度设计偏低 ，不能 平衡地层压力。 3钻 井 液 配 方 针对该地层特点和钻井液技术难点，经过室 内 实验 ，确定出海安 区块 聚磺硅氟成膜钻井液 ，其性 能见表 1 。 由表 1可以看 出，该钻井液性 能优 良， 抑制性和热稳定性能好 。其配方如下。 5 ． 0 ％膨润土浆 0 ． 6 ％K P AM 2 ． 0 ％S MP ． 1 0 ． 6 ％ 双 聚 铵盐 H MP 一 2 1 1 ． 0 ％ 无荧 光 防塌 剂 wF 1 0 8 第一作者简介 范先祥， 高级工程师， 1 9 6 2年生， 1 9 8 2年毕业于江汉石油学院， 现任渤海钻探第五钻井分公司经理。地址 河北省河 间市华北油 田华苑服务处矿 区 ；邮政编码 0 6 2 4 5 0； 电话 0 3 1 7 2 5 8 2 9 7 3 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 0 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 0年 9月 1 ． 0 ％树脂页岩稳定剂 KJ 一 1 1 ． 0 ％磺化硝基腐植酸钾 NS KHm I ． 0 ％QS ． 4 1 ． 0 ％高效半透膜抑制剂 H B T - 2 1 ． 5 ％润滑剂 RH． 8 5 0 1 1 ． 0 ％S F 一 2 6 0 C A C O 3 表 1 海安 区块聚磺硅氟成膜钻井液的实验性能 常温 1 ． 2 0 6 1 2 2 1 2 3 ． 2 9 1 2 0。 C、 1 6 h 1 ． 2 0 5 5 2 1 1 0 3 ．4 l 0 9 2 4钻 井 液技 术 4 ． 1 抑制 地层造浆 、防缩径钻井液技 术 1 提 高 钻 井 液 抑 制 性 。钻 井 过 程 中 保 持 K P AM 的含量为 0 ． 5 ％， 以抑制泥岩水化膨胀、 分散 ， 控制地层 自造浆 ，缓解井眼缩径现象。 2 保 持钻井液具有低黏度 和低切力。三级 固 控设备的使用率均达到 1 0 0 ％，及时清除无用 固相， 在盐城组 、三垛组井段施工过程中，控制膨润土含 量在 5 0 g ／ L以下 、钻井液黏度为 3 0 ～4 2 S ，使钻井 液形成紊流 ，冲蚀扩大井眼 ， 减轻砂砾岩虚厚泥饼 、 泥岩水化膨胀 、塑性蠕变等缩径作用 。 3提 高动塑 比。在阜宁组 、泰州组井段施工 过程 中，调整钻井 液黏度 为 5 0 ～6 5 S ，塑性 黏度 为 1 9 ～2 8 mP a S ，动切力为 1 0 ～1 4 P a ，动塑比为 0 ． 4 ～0 ． 6 P a ／ m P a S ，缓解井壁贴岩屑和贴砂现象 。 4降低钻井液 的滤失量。在盐城组、三垛组 二段地层采用 O ． 6 ％HMP 一 2 1 控制钻井液滤失量小于 7 mL， 钻开含膏泥岩前加人 I ％S MP ． 1 、 1 ％WF T - 1 0 8 ， 使钻井液滤失量降低至 5 mL以下 ，以改善泥饼质 量 ，抑制井壁泥岩水化膨胀缩径 ，避免砂 、砾岩地 层形成虚厚泥饼缩径。 5 调整钻井液密度。三垛组钻井液密度为 1 ． 1 2 ～ 1 ． 1 6 g ／ c m ，起 钻前提高裸 眼井段 的钻井液密度 至 1 ． 1 8 g ／ c m ， 平衡地层应力 ， 控制软泥岩塑 l生变形。 4 ． 2 防膏侵 、盐水侵钻井液技术 钻开石膏层前将井浆转化成聚磺钻井液 ，以提 高钻井液的稳定性。控制膨润土含量小 于 5 0 g ／ L， 调整钻井液的p H值大于9 ； 发生膏岩侵后 ， 加人0 ． 1 ％ N a ， C O 、0 ． 1 ％Na O H、I ％S F 一 2 6 0胶 液处 理 受 污 染 的钻井液 ； 发生地层盐水侵时应提高钻井液密度 以 压住盐水层 ，采用双碱水 、 磺化处理剂和 I ％S F ． 2 6 0 配制胶液 冲放钻井液，恢复钻井液性能。 4 ． 3 提高钻井液防止地层垮塌能力的技术 1 防止地层垮塌 。钻井 过程中 ，保持 K P AM 的含量达到 0 ． 4 ％，R H． 8 5 0 1 和 NS K Hm 的含量不低 于 1 ． 0 ％，控制钻井液高温高压滤失量小于 1 0 mL， 形成薄而韧的泥饼 ，促进泥饼润湿反转 ，抑制泥页 岩水化 ，利用 K 的镶嵌 固定作用抑制泥页岩水化。 2强化封堵能力。维持 WF T - 1 0 8 、 KJ 一 1 、 QS 一 4 和 H B T - 2的含量 不低 于 1 ． 0 ％，以封堵 地层 裂缝 ， 在井壁形成薄膜 。 3 平衡地层压力 。①在钻进过程 中，阜 宁组 地层钻井液密度 为 1 ． 1 9 ～1 ． 2 0 g ／ c m ，泰州组地层 钻井液密度为 1 ． 2 5 ～1 26 g ／ c m ； 起钻前将井筒 内 钻井液密度提高 O ． 0 2 g ／ c m ，保证 井底正压差 ，下 钻到底正常钻进时 ，使用离心机降低钻井液密度至 设计要求 ； ②起钻按要求灌好钻井液 ，下钻注意钻 井液返出情况 ，及 时发现 因井漏或钻井液倒返钻具 水眼而造成的环空液面下降。 5 应 用效 果 1 该钻井液适应苏北探 区海安 区块的地层特 点 ，满足 了钻井施工的要求 ，在浙江油 田苏北探 区 圆满完成 8口开发井 、l口探井的钻井施工任务。 2聚磺硅氟成膜钻井液很好地解决了盐城组 、 三垛 组地层 的井 眼缩径 问题。完成井缩 径井段 由 2 5 0 0 m降至2 0 0 m，最小井径始终保持在 2 0 2 IT lI n 以上 ，起下钻、电测 、下套管作业J l , N ，开发井电 测一次成功率为 1 0 0 ％。 3聚磺硅氟成膜钻井液解决 了三垛组地层石 膏侵 的技术 难题。以袁 1 ． 2 6井 为例，该井发生钙 侵后 ，钻井液黏度 由4 1 S 上升至 8 8 S ，使钻井液滤 失量 由 4 mL上升至 7 ． 2 mL，加人双碱水 、硅氟稀 释剂处理后 ，滤失量降至 4 ． 2 mL，黏度 降至 4 5 S ， 钻井液性能恢复正常 ，保证了井下安全 。 4聚磺硅氟成膜钻井液解决 了阜 宁组 、泰州 组地层垮塌 问题 。完成井 的平 均井径扩大率小 于 7 ％ ； 探井鹤 1 井完钻井深为 3 4 8 5 m，钻井周期为 6 6 ． 1 7 d ，井 眼扩 大率为 1 2 ． 8 ％，是 2 0 0 9年 海安 区 块所钻6口 探井中唯一一口 井身质量达到设计要求， 井下安全无事故的探井 。 下转第8 3 页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 7卷 第 5 期 沈勇等 乌 东I 井大环空井眼固井实践 8 3 变为螺旋上升流型 ，使工作液对井壁产生一个附加 冲刷力 ，从而提高对井壁和不规则井眼段的顶替效 率 。在主力层段全段使用 了螺旋定位器 2 0只 ，以 使工作液在施T中达到长井段旋流的 目的。 2 ． 4 壁 面剪应 力计算 在乌东 1 井施T组织 中， 因考虑采用塞流顶替 ， 根据实测水泥浆流变性能数据 、井径 、下井管窜和 施工设计参数 ，进行 了壁面剪应力计算 ，经过计算 ， 该井壁面剪应力达到 3 5 P a以上 ，而根据壁面剪应 力的理论 ，能取得 良好的顶替效率。 2 ． 5 冲 洗液 、前 置液组 合 为避免乌东 1 井施工 中形成大段混浆 ，根据 固 井接触时间、有效长度 、浮力效应等技术要求 ，选 用 了 6 m 冲洗配浆水 6 m H V - C MC隔离液 6 r n 密度为 1 ． 5 5 g ／ c m 稀水 泥浆 的前置结构 ，保证钻井 液和水泥浆的分隔。 2 ． 6 其他技 术措施 采用近平衡压力 固井施工设计 。固井施工前 ， 大排量充分循环钻井液 2周 以上 ，调整好钻井液性 能 ，使其满足 固井施T技术要求 ； 选配大功率 、性 能优良的水泥车进行施工 。 3 现 场 应 用 3 ． 1 堵漏措施 乌东 1 井在完井循环处理钻井液时发生了井漏， 钻井液 “ 只进不出” 。井内的钻井液无法建立正常循 环，钻井液I 生能无法处理。采取反向灌注堵漏的方 法，未及时见效 。经判断漏失位置在井深 1 3 1 m 处， 考虑井 内钻井液密度低 1 ． 1 9 g ／ c m 的实际情况，经 过计算，决定采用 4 0 m 优 质前置钻井液 6 IT I 冲 洗配浆水 6 1 1 “ 1 HV C MC隔离液 6 m 密度为 1 ． 5 5 g ／ c m 的稀水泥浆的前置体系进行施工 ，堵漏成功。 3 ． 2 固井施工 使用 T E M8 0 0型水 泥车 注入 1 7 2 ． 5 t 水 泥，水 泥浆密度 、施工排量和施 工流程严 格按设计执行 ， 施 工时 问过半后 ，井 口逐渐返浆 正常。经 电测数 据 显示 ，乌东 1 井实测水泥返 深达到 8 2 8 m，超过 了设计 1 0 0 0 1T I 的返深要求 ，固井质量合格 其中 井底 到井深 1 3 8 0 m处 ，声 幅小 于 1 0 ％，1 0 8 8 ～ l 3 8 0 1 T I 井段声幅为 2 0 ％，8 2 8 ～1 0 8 8 1 T I 井段声幅 为 2 0 ％～3 0 ％，V DL显 示有 效封 固，达到 了预期 要求 ，乌东 1 井超大环空固井取得了成功。 4 结 论 1 ． 针对乌东 1 井现场井径不规则 的现象 ，室内 优选 出水泥浆配方 ，采用变排量 固井施工工艺和壁 面剪应力的方法 固井 ，取得了成功。 2 ． 对以往单项固井技术 、措施 、经验 的整合和 综合应用 ，在乌东 1 井 固井施工中表现出明显的综 合优势和应用效果。 收稿 曰期2 0 1 0 0 3 1 9 ；HG F 1 0 0 5 M8 ；编辑 马倩芸 上接第8 0 页 鹤 1 井钻井液的性能见表 1 。 表 1 聚磺 硅氟 成膜钻井液的性能 6 结论 和 认 识 1 ． 采用具有强抑制性 、 低滤失量、 低固相、 低黏度 和低切力的钻井液是防止海安地区地层缩径的关键。 2 ． 采用单根划眼技术 、勤搞短程起下钻有利于 保持井眼畅通 ，缓解地层缩径 。 3 ． 泥页岩水 敏是苏 北探 区地层垮塌 的主要方 式 ，降低钻井液高温高压滤失量 、缩短钻井周期可 以解决该 区块井塌问题。 4 ． 采用双碱水 、硅氟稀释剂可以有效消除钻井 液膏侵 、盐水侵现象 ，保持钻井液性能稳定。 收稿 日期2 0 1 0 0 4 ． 2 5 ；HG F 1 0 0 5 A8 ；编辑 张炳芹 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m