塔河油田多孔隙压力长裸眼井钻井液技术研究.pdf

石油 天然 气学报 江汉石油学院学报2 0 1 4 年 3 月 第 3 6 卷 第 3 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I Ma r ． 2 0 1 4 V o 1 ． 3 6 N o ． 3 塔河油 田多孔隙压力长裸眼井钻井液 技术研究 江 。 。 吴洪特 长江大学化学与环境工 程学院， 湖北荆州4 3 4 0 2 3 [ 摘要 ]针对塔河油 田主体 区块地质结构特 点，为 了缩短钻井周期 ，提 高经济效 益，将该 区块 的常规开发 井简化为三开结构，其 中二开裸 眼段长 ，钻进 过程 中上部地 层 阻卡、钻头容 易 出现泥 包、缩径 ，下部地 层 井壁 易垮 塌、易发生井漏。为此二开 通过优选 钻 井参数、优 化钻井 液体 系等配套技 术，形成 了一套 适 合该 区块 的优快钻井技术及施工措施 ，保证 了该 区块 的安全快速 的施工 。 [ 关键词] 多空隙压 力体 系；孔 隙当量密度 长裸 眼；钻井液技术；优快钻井；塔河油 田 [ 中图分类号]T E 2 5 4 TE 2 5 7 ． 2 [ 文献标志码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 4 O 3 0 3 0 9 一o 3 塔 河油 田二 开井 段钻 遇地 层有 新生 界 新 近 系上 、中 新 统 、古 近 系 、 中生 界 白垩 系 下 统 、侏 罗 系下 统 、三叠系、古生界二叠系中统 、石炭系下统、泥盆系上统 、志留系下统、奥陶系上统 ，岩性主要为细 粒砂岩 、中粒砂岩与泥岩不等厚互层夹粉砂质泥岩 、粉砂岩 ，其中三叠系、二叠系和石炭系下统井段极 易 垮 塌 ；孔 隙压力 当量 密 度 由新 生 界 新 近系 上 新 统 的 1 ． 0 8 g ／ c m。不 断 提 高 至 古 生 界 石 炭 系 下 统 的 1 ． 2 5 g ／ c m。 。该区块井油气层主要在奥陶系 ，埋深在 6 5 0 0 m左右 。 1 基础数据 1 ． 1 并 身结 构 该井 井深 结 构如表 1 所 示 ，为 了提高开发速度 ，降低钻井成本 ， 将 区块 常规 的 四开结 构井 进行 了 简 化 ，设计 成 三开 结 构 制 的 开 发 井 ， 二 开 设 计 井 段 一 般 为1 2 0 0～ 6 5 0 0 m，井 段 长达 5 3 0 0 m，地层 从 表 1井身 结构 新 生界 新 近系 上新 统 的库车组 底界 2 1 9 4 m钻 至古 生 界 奥 陶系 上统 的恰 尔 巴克组 底 界 6 5 1 l m ，进 入恰 尔巴克组 1 0 m 后结束二开。地层跨度大 ，每个地层的孔隙压力不一致 ，而且井较深 ，根据该 区块 的特点就要求钻井液具有较好 的抑制 封堵防塌性能 ，控制好钻井液失水和流变性能 ，选择合适 的钻井液 密 度 等 。 1 ． 2地层 压 力和破 裂压 力 表 2为该 区块 的地 层压 力和 破裂 压力 ，可 以看 出 ，该 区块地 层孔 隙压 力跨 度较 大 ，钻进 过程 中要解 决下部地层高密度钻进时上部地层渗漏严重 ，下部地层密度较低时出现垮塌等情况 ，要求钻井液具有较 好 的抑制 防塌 封堵 能力 才 能保证 二 开顺利 施 工 。 [ 收稿 日期 ]2 0 1 3 一l 20 9 [ 基金项 目]国家科技重大 专项 2 o o 8 z x o 5 o 5 6 0 0 5 ；2 0 0 8 Z X0 5 0 3 0 0 0 7 。 [ 作者 简介 ]刘杰 1 9 8 3 一 ，男 ，2 0 0 7年大学毕业 ，工程师 ，硕士生 ，主要从 事泥浆 技术学习与研 究工作 。 [ 通信 作者 ]吴洪 特 1 9 6 3一 ，女 ，教授 ；E ma i l wu h o n g t e 1 6 3 ． c o rn。 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 第 3 6卷第 3 期 刘杰 等 塔河 油田多孔隙压 力长 裸眼井钻 井液技术研究 2 长裸眼钻井施工技术难点 上部地层主要是由砂质泥岩、泥质粉砂岩构成的不 等厚互层 ，砂岩胶结差 、渗透性好 ，地层欠压 实，泥岩易水化膨胀，水敏性强 ，钻进 中可从振动筛上见到大量泥球钻屑，且砂岩发育 ，易造成井眼缩 径 等复 杂情 况 。 表 2地 层 压 力 和 破 裂 压 力 表 层位 井深 ／ m 预测地层孔隙压力 当量密度 ／ gc m一 预测地层破裂压力当量 密度 ／ gc m一 。 新近系库 车组 新近系康村组 古近系库姆格列木群 白垩系下统 侏罗系下统 三叠系 二叠系 石炭系下统 泥盆系上统志留系 下统柯坪塔格组 奥 陶 系 侏罗系、三叠系 、石炭系硬脆性泥页岩段长，泥页岩吸水膨胀容易发生坍塌掉块 ，钻进过程中导致 扭矩异常 ，容易形成大 “ 肚子”井眼，井壁坍塌掉块在井眼内不易携带 ，不断沉降堆积形成砂桥或沉于 井底 ，导致起下钻阻卡和影响后期中完作业等问题 ，甚至造成卡钻事故等。 二开长裸眼井段钻遇多套不同孔隙压力体系，地层压力随井深逐渐升高 ，下部高密度钻井液对上部 井段渗透性 漏失加剧 ，钻井 液密度在 保证 井壁稳定 的 同时还应 防止上 部地层 渗透 压差带 来 的阻 卡 问题 。 ‘ 3 长裸眼钻井液技术 针对该 区块二开裸眼段地层跨度大 ，地层孔隙压力不等 ，岩性差别大 ，地质构造复杂等特点 ，通过 调整 和优化 钻井 液性 能 ，有效地 解决 了上 部地 层阻 卡和钻 头 易泥包 ，下部地 层 易垮塌 漏 失 的现 象 。钻进 过程中使用好四级固控设备有效清除有害固相 ，保证钻井液的清洁，使钻井液性能保持 “ 三低两强一适 当” ，即低黏切 、低固相、低失水 、强抑制性 、强封堵性和适 当的密度。屏蔽暂堵技术贯穿于二开钻进 整个过程中，钻进时加入足量的单封 P B 一 1 、超细碳酸钙 QS - 2 ；下部地层钻进时加入足量 的防塌剂和润 滑剂 ，保证 钻井 液具 有 良好 的润 滑性 和 防塌抑 制性 能_ 4 J 。 3 ． 1 上 部井段 1 2 0 0 4 5 0 0 m 该 井段 地层 成岩 性 、胶结性 差 ，渗透 性强 ，易 出现 泥岩 地层造 浆 ，砂 泥岩 地层缩 径 ，砾 石层 掉块 现 象 ，造成钻头泥包和起下钻遇阻 ] ，因此该井段采用聚合物钻井液体系，并采取以下技术措施 上部泥岩段保证钻井液具有较强的抑制性和携岩能力，保持井眼清洁 ，钻进过程中以聚丙烯酰胺钾 盐 KP AM 和两性离子共聚物包被剂 F A 一 3 6 7大分子聚合物为主处理剂配制胶液 ，二者的质量分数大于 0 ． 8 ，不仅满足了钻井液的包被抑制性 ，而且使钻井液具有 良好 的流变性能和携岩能力 ；钻进过程中 保持 钻井 液具有 适 当的膨 润土 质量 浓度 3 5 4 5 k g ／ m。 。 ． 上部 砂岩地 层胶 结程 度相 对较 差 ，易造 成砂岩 段 虚厚泥 饼缩 径 ，在钻 进过 程 中通过 加入 由 0 ． 2 水 解聚丙烯腈铵盐 NH HP AN 0 ． 3 聚合物降滤失剂 J MP - 1 百分数为质量分数所配制成 的胶液进 行钻 井液 的失水 控制 。 ． 4 9 2 9 8 3 3 3 2 O ～ ∞ ∞ 强 5 3 4 4 5 5 6 6 0 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 石 油天 然 气工程 2 0 1 4 年 3 月 上部地层渗透性较好 ，钻井液消耗量大 ，钻井过程中加入超细碳酸钙 Q S - 2以屏蔽暂堵地层 ，改善 钻 井液 的泥 饼质 量 ，减小 钻井 液 的漏失 。 钻进过程中工程上配合划眼和短起下工作，使用好 四级固控设备，有效清除劣质固相 ，避免岩屑二 次 入井 。 3 ． 2 下部 地层 4 5 0 0 6 5 0 0 m 井段采用聚磺防塌钻井液体系，该钻井液体系具有良好的抗高温稳定性 、强抑制性和防塌性 引。该 井 段钻 井液 的维护处 理措 施 将钻井液由聚合物体系转化为聚磺防塌体系，加入抗高温磺化处理剂 S MP 一 1和 S HC 一 2 ，保持其质 量分数不低于 3 ％，胶液中大分子聚合物的质量分数始终保持在 0 ． 2 t0 ． 5 ，提高钻井液的抗温性能 和抑制性能，降低钻井液的失水 。 该地层 为硬脆性地层 ，加防塌剂聚合醇 X S C 一 3和乳化沥青 F T 一 1 ，保证其质量分数不低于 2 9 ／ 6 ，强 化钻井液的封堵防塌能力，同时配合屏蔽暂堵 P B 一 1和 QS - 2进行封堵 ，最大限度降低井径扩大率 ，提 高井 身质 量 。 进入 三叠 系前 ，应 逐步 提 高 钻 井 液 的 密 度 至 1 ． 3 0 g ／ c m。 ，HTHP失 水 控 制 在 1 1 mL以 内 ，AP I 失 水控 制在 4 mL以 内。随着 井 深 的增 加 ，要求 钻井 液具 有 良好 的润滑 性能 ，润 滑 剂 ML L 一 1的质 量 分数 保 持 在 1 左 右 。将 钻井 液 的塑性 黏度 控制 在 1 5 ～ 3 0 mP a s ，动切 力控 制在 5 ～1 2 P a ，保证 钻井 液具 有 良 好 的流 变性 能 。 4 结论与建议 1 通过优化该井的钻井液体系，上部地层采用强包被抑制性能的钻井液有效地缓解 了松软地层缩 径、起下钻阻卡等问题，下部地层强封堵防塌能力的钻井液有效地解决了硬脆性泥岩 的坍塌掉块问题。 2 对于渗透性和易垮塌地层 ，钻进时可采用 “ 化学抑制一 物化堵漏一 有效应力支撑”的综合处理方 法 ，能有效地改善钻井液的泥饼质量 ，减小钻井液失水对地层的浸泡 ，保证井壁稳定 ，降低井下故 障， 并 提高 钻井速 度 。 [ 参考文献] [ 1 ]陈宏伟 ，张金龙 ，樊德友 ，等 ．塔河油 田二开长裸眼钻井技术研究 与应用[ J ]．石油地质与工程 ，2 0 0 8 ，3 2 2 9 1 ～9 3 ． [ 2 ]席建勇 ， 谢海龙 ．塔河油田小多压力体 系长裸眼井钻井液技术 E J ]．新疆石油天然气，2 0 1 o ，1 6 6 5 ～6 9 ． [ 3 ]宋明全 ，郭才轩 ．塔河油 田上部地层缩径原因及对策 [ J ]．钻采工艺 ，2 0 0 5 ，5 3 1 ～3 ． E 4 ]唐志军 ，马桂清 ．提高塔里木盆地钻井速度 的认识与对策 E J ]．河南石油 ，2 0 0 6 ，2 0 1 6 1 ～6 3 ． E 5 ]赵炬肃 ．塔河油田盐下探井 三开长裸 眼井壁稳定 问题的探讨 [ J ]．钻井液与完井液 ，2 0 0 5 ，2 2 6 6 9 ～7 2 ． E 6 ]王建栋 ．塔河油田钻 井三开井段井 眼失稳机理及钻井液控制技术 E J ]．新疆石油学 院学报 ，2 0 0 3 ，1 5 1 3 4 ～3 9 ． [ 编辑 ] 帅群 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