赵古3井钻井液工艺技术.pdf

第 2 5卷 第 4期 2 0 0 8年 7月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI I I I NG F LUI D COM P I ETI ON F I UI D Vo 1 ． 2 4 NO． 4 J u l y 2 0 0 8 文章编号 1 0 0 1 - 5 6 2 0 2 0 0 8 0 4 0 0 7 7 0 3 赵 古 3井钻 井液 工艺技术 熊亚 萍 程琳 吴廷银 李茹 杨敬东 孙文 邦 穆瑞彬 渤海钻探华北第 四钻井工程分公司 ， 河北晋州 摘 要 赵古 3井是位于冀 中坳陷晋县 凹陷高 邑一 高村 断裂潜 山构 造带高村 潜 山的风 险探井 ， 完钻 井深为 5 6 8 6 r o 。该地 区为高含硫 地 区， 井底 温度 高达 1 8 0。 C且孔店组地层还 没有井钻 遇过， 地层复 杂程度难 以预测。该井二开 3 4 6 ～3 0 0 0 m 使用 聚磺 钻井液， 三开 3 0 0 0 ～5 6 8 6 r o 使用聚磺硅 氟抗 高温钻 井液。该 井从井深 3 3 0 0 m 开始加 入 S N树脂 ， S N树脂 的加 入不但降低 了钻井液滤失量 ， 并提高 了钻 井液 的抗 高温 性， 但 略微增 黏 ； 在井 深 5 4 8 0 m 加入 了 3 成膜 剂， 控制 了高 温高压滤 失量 小于 1 0 mL ， 满足 了钻井 需要。该 井钻 井周 期 为 2 4 1 ． 2 3 d ， 平 均机械 钻 速为 2 ． 1 2 m／ h ， 施工 中无重大复杂情况 ， 所有电测 项 目均一次成功， 电测 成功率为 1 0 0 。 关键词 深井钻井 聚磺钻 井液 聚磺硅 氟抗 高温钻井液 井眼稳定 H S 防塌剂 中图分类号 TE 2 5 4 ． 3 文献标识 码 A 赵古 3井属冀 中坳 陷晋县 凹陷高 邑一 高村断裂 潜山构造带高村潜山构造 ， 是一 口风险探井 ， 完钻井 深为 5 6 8 6 m， 钻探 目的是 预探 高村潜山的含油气 情况， 了解 E k下部地层 的岩性 ， 进 一步落实晋南洼 槽 E k远景资源。 1地 质 工 程 概 况[ 卜 ] 1 ． 1 地质概况 该井 自上而 下钻 遇平 原 组 、 明化 镇 组 、 馆 陶 组 、 东营组 、 沙河街组 的沙一段 、 沙二段 、 沙三段、 沙四 段 、 孑 L 店 组 ， 设 计 钻 至古 生 界 奥 陶 系 地层 ， 实 际 钻 至 中生界完井 。馆陶组底砾岩之上为一套砂砾岩 ， 砂 岩与泥 岩互 层 。 1 ． 2 工程概 况 该 井一 开用 4 4 4 ． 5 mm 钻头 钻至井 深 3 4 6 m， 下入 3 3 9 ． 7 i ,l m 套 管 至井 深 3 4 5 ． 1 2 m； 二开用 3 1 1 ． 1 mm 钻头 钻 至 井 深 3 0 0 0 m， 下 入 2 4 4 ． 5 mm套管至井深 2 9 9 7 ． 5 6 m； 三开用 2 1 6 mm钻头 钻 至井 深 5 6 8 6 m。该 井 钻 井 周 期 为 2 4 1 ． 2 3 d ， 建 井周期为 2 5 1 d ， 平均机械钻速为 2 ． 1 2 m／ h 。 1 ． 3 钻井技术难点 ① 该地 区孑 L 店组 地 层 还 没有 井 钻 遇 过 ， 地 层复 杂程度难以预测 。② 潜山烃源为古近系孑 L 店组 中、 下部 湖相 泥质 岩类 ， 由于埋 藏 深 度 大于 5 0 0 0 m， 烃 源岩热演化程度高 ， 高村潜 山有可能形成高压 天然 气藏 ， 存在一定 的钻井工程风险。③地层可钻性较 差， 平均机械钻速低 ， 而且地层易斜， 防斜打直 问题 在施工中比较突出。为解决防斜 打直 问题 ， 优化 了 钻具组合 。④地质预测可 能存在异 常高压地层 和 H s ， 井控工作难度大。⑤井底温度高达 1 8 O℃， 钻 井液 性能 维护 困难 。 2 钻井液技 术 2 ． 1 一开井段 0 3 4 6 m 一 开井眼尺寸大 ， 地层压力系数低 ， 地层岩性以 黏土及未成岩流砂 为主， 对钻井液性能 的控制以满 足携砂为主 ， 并适当放宽对滤失量的控制 ， 以利于提 高机 械 钻 速 。钻井 液 配 方 为 4 9 ／ 5 ～ 6 9 ／ 5 膨 润 土 0 ． 2 P AC1 4 1 ， 开钻前充分预水化膨润土浆。 2 ． 2 二开井段 3 4 6 3 0 0 0 m 二开 使用 聚磺 钻井 液 ， 配方 如下 。 一 开 基浆 0 ． 3 P AC 1 4 1 0 ． 5 NP AN 1 ％ 磺化硝基腐植酸钾 Ns HmK0 ． 5 S P NH0 ． 5 S MP I I O ． 5 Na OH1 无荧光防塌剂 F T 1 0 3 用 P A C 1 4 1 、 N P AN作主处理 剂进行 日常维护， 控制钻井液黏度和滤失量， 以满足施工要求 。在钻遇 第一作者简介 熊亚萍 ， S - 程师， 1 9 7 3年 生， 1 9 9 8年毕 业于西 南石油 学院油 气田应用 化 学专 业， 现在 从 事钻 井液技 术X - 作。地 址 河北省晋州市华北第 四钻 井X - 程公 司泥浆技术 管理 站； 邮政编码 0 5 2 2 6 0 ； 电话 0 3 1 7 2 7 4 5 2 2 4 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 7月 易 塌地 层 时 ， 复 配 使 用 S P NH、 Ns HmK、 F T1 0 3和 S MP 一 Ⅱ改 善泥 饼质 量 ， 巩 固 和增 强 井 壁 稳 定 性 ， 防 止井壁垮塌。钻进 含膏盐层前对 钻井液做好预处 理 ， 用 NP AN S MP ～ Ⅱ为 1 1 的溶 液 护 胶 ， 同 时 用 Na OH调节 p H 值 ， 用无荧光液体润滑剂 RH一 1增 加钻 井液 润滑性 。 为了更好地维护钻井液性能 ， 降低钻井液 的处 理 成本 ， 在钻进 中充分利 用净 化设 备 ， 及时 清除 有害 固相 ， 控 制 膨 润 土 含 量 。在 该 井 段 孔 径 为 0 ． 1 2 5 mm 筛布 的振 动 筛 和 除 砂 器 的使 用 率 均 为 1 0 0 ， 清洁器和离心机的使用率各为 6 4 ． 8 和 5 1 ． 1 。 2 ． 3三开井段 3 0 0 0 5 6 8 6 m 三 开 钻井 液 的技 术难 点 为 抗 高温 和 防 塌 ， 选 用 聚磺硅氟抗高温钻井液， 配方如下。 二开 基浆 0 ． 3 P A C1 4 1 0 ． 5 NP A N5 S MP 一 Ⅱ 3 S N 树脂 抗 温 抗 盐 降滤 失 剂 3 S P NH3 F T1 0 3 0 ． 5 S F 2 6 00 ． 5 成 膜 剂 KC M一 2 1 硅 稀 释 稳 定 剂 GX W 2 0 0 0 3 RH一 1 0 ． 5 Na OH2 仿 沥青 KL Q2 超细 C a C O。 钻井液性能的维护措施 ①加大磺化类处理剂 的用量 ， 并用 KL Q、 超细 C a C O。 等配合改善钻井液 在高温 下 的 流变 性 和 滤失 性 ； ② 在 井 深 5 4 8 0 m 处 加入 3 KC M一 2 ， 降低 了钻井液滤失量， 改善 了泥饼 质量 ； ③ 加 入 GX W 2 0 0 0和 S F 2 6 0 ， 提 高 了钻 井 液 的 井壁稳定性和高温稳定性。在钻进过程中充分利用 净化设 备 ， 及时 清 除钻井 液 中的有 害 固相 ， 控 制膨 润 土含量 。 全井 施 工无 重 大 复 杂情 况 ， 所 有 电测 项 目均 一 次成功 ， 电测成功率为 1 0 0 。 3 钻遇复 杂情况 时 的钻井液处理 1 在沙河 街组 井 深 2 7 0 0 ～2 9 0 0 m 、 孔 店组 井深 4 0 0 0 ～4 3 0 0 m 钻进过程中有严重掉块 。 通 过 采取 以下 技术 措 施 ， 掉 块 现 象 消 失 。① 提 高 钻 井 液密度， 在 2 7 0 0 ～2 9 0 0 m井段将钻井液的密度 由 1 ． 2 8提 至 1 ． 3 2 g ／ c m。 ， 在 4 0 0 0 ～4 3 0 0 m 井段将 钻 井液 密度 由 1 ． 3 2 提 至 1 ． 4 8 g ／ c m。 ； ② 加 入 F T1 0 3 ， 同时使用 S P NH 和 S MP 一 Ⅱ进一步改善泥饼质量 ， 降低高温高压滤失量 ， 巩固和增加井壁稳定性 。 2 井 深 1 5 0 0 m 以下 为 泥 岩 与 砂 岩 近 等 厚 互 层 ， 泥岩层较厚 ， 易水化分散造浆 ， 使钻井液性能维 护 困难 。加 入大 分 子 包 被 剂 P AC 1 4 1絮凝 、 包 被 固 相 ， 同时充分 利 用 四级 固控 设 备除 去有 害 固相 ， 控 制 固相含 量 为 7 ～3 0 ， 膨润 土 含量 为 3 0 ～6 0 g ／ L 。 3 该井 二开 采用 双级 注水 泥 ， 由于顶替 量少 ， 水 泥塞长 2 6 0 m， 钻 塞 时 间长 ， 钻 井 液 受 到 严 重 污 染 ， 黏度 由 4 5升 到 5 9 s ， 切 力 由 2 ／ 4升 至 4 ／ 7 P a ／ P a ， 滤 失量由 4升至 1 0 mL ， 加处理剂的降黏效果不明显 。 最后采 取换 浆处 理措 施 。配 1 0 0 m。新浆 5 膨 润 土 1 NP AN0 ． 3 P A C1 4 1 1 S MP 一 Ⅱ 顶替 掉井筒内钻井液， 并用重 晶石加重至该井深实际密 度 ， 循环均匀后加入 2 C MC， 测得 钻井 液黏度 为 4 0 s ， 滤失 量 为 5 mL， 静 切 力 为 2 ／ 5 P a ／ P a ， 满 足 了 钻 井需 要 。 4 钻 井 液 起 泡 严 重 。三 开 后 钻 井 液 液 相 中 的 C O ； 一 及 HC O 浓 度 增 加 ， 气 测 显 示钻 井 液 中的C O 表 1 赵古 3井钻 井液性能 3 0 0 0 ～3 1 8 O 1 ． 3 0 ～ 1 ． 4 8 3 8 ～6 5 1 0 ～2 5 5 ． 0 ～ 1 2 ． 0 1 ． 0～5 ． o／ 3 ． 0 ～ 8 ． 0 3 1 8 O ～ 5 6 8 6 1 ． 3 2 ～ 1 ． 4 8 4 O ～ 7 5 1 4 ～ 2 4 3 ． 8～2 4 2 ． 0～5 ． o ／ 3 ． 0 ～ 8 ． 0 4 ． O ～ 5 ． 0 ≤1 0 9 ～1 1 O ． 2 0 ． 1 0～O ． 1 2 25 ～3 O 4 6 ． 6 ～5 7 ． 2 3 ． 1 ～ 4 ． 0 9 ～ 1 0 1 0 O ． 2 0 ． 1 O ～ O ． 1 2 2 4～ 3 O 4 0 ． O～ 5 8 ． 0 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 5 卷 第 4期 熊亚 萍等 赵 古 3井钻 井液 工 艺技 术 7 9 含量高达 3 ． 8 7 1 ， 造成钻井液密度明显下降。分析 后认 为其 原因一方 面是地层气侵 ， 另一方 面 是随着 井 深的增加， 井底温度的升高， 处理剂在高温下分解产 生气体。加入烧碱维 持 p H 值在 1 1左右 ， 加强使用 除气器 ， 用 X P 2 0 0消泡 ， 同时使用 重晶石加重 。 5 起 钻完 、 测 后 效 过 程 中有 H S产 生 ， 在 3 3 0 0 ～ 3 4 0 0 m井段 的油气侵非 常严重 。二开钻进至 井深 2 4 3 4 ． 4 m， 短程 起钻 1 5 柱 至井深 1 9 8 7 m， 下 钻到底 循环钻 井液测后效 ， H S浓度 为 7 mg ／ I ； 二 开钻 至井 深 2 8 7 6 m， 下 钻 至井 深 1 1 0 7 ． 4 8 m 时循 环 测后 效 ， H S的最高 浓度 为 5 m g ／ I ， 下 钻 至井深 2 8 7 6 m， 循 环测 后效 H S的最高 浓度 为 8 mg ／ I 。三 开钻 至井深 3 3 3 2 ． 6 m， 全烃 最 高为 6 6 ． 9 5 8 ， 钻 井液 起 泡较 多 ， 密度由 1 ． 3 5降至 1 ． 3 0 g ／ c m。 ， 黏度由 4 9 升至 5 7 S ， 现场 地质 录井 岩性 为 油 迹 灰 质粉 砂 岩 ， 有 明显 油气 侵现 象 。针对 该现 象 ， 及 时 加 入 Na OH 溶 液 有效 清 除钻 井 液 中的 H S 。在 3 3 0 0 ～3 4 0 0 m 井段 一 方 面加强 使 用 除气 器 ， 另 一 方 面 及 时 加 入 X P 2 0 0消 泡 ， 但 维持周 期 较短 ， 钻穿 此井 段后 ， 效 果有所 改 善 。 油气侵导致钻井液 的密度下 降明显 ， 提高其密度至 上限 1 ． 4 8 g ／ c m。 ， 全烃值降为 0 。 4 防斜打 直技 术 该地区地层可钻性较差 ， 平均机械钻速低 ； 地层 易斜 ， 邻 井赵 6 6 、 赵 4 3 、 赵 2 9井在 井深 超过 4 0 0 0 m 以后， 井斜增加较快 ， 最小的井斜达 7 。 4 0 ， 最大井斜 达 1 4 。 ， 因此防斜打直 问题在施工 中比较突出； 套管 防磨、 钻杆防偏磨 问题突出。为解决防斜打直 问题 ， 优化了钻具组合 。①采用复合钻井技术 ， 实现纠斜、 防斜、 快速钻进 的 目的；②不 同井段采用不 同的钻 具组合 ， 实现井身质量不超标 。二开采用优质 P D C 2 0 3 ． 2 mm D c 1 7 8 mm Dc塔式 钟摆 钻 具组 合， 应用低钻压高转速很好地控制住 了井斜 ， 特别是 在 7 4 2 ～3 0 0 0 m井段 中途未起钻 ， 一次钻完 。二开 井段的最大井斜为 4 ． 2 2 。 ， 井身质量合格 。在 3 3 4 5 ～ 5 4 2 0 m 井 段采 用 2 1 5 ． 9 mmP D C ／ 牙 轮 1 6 5 mm 无 磁 钻 铤 1根 1 6 5 mm 钻 铤 1根 2 1 3 mm F 1 6 5 mm 钻铤 1 0根 1 2 7 mm 大 钟摆钻具组合 ， 该段最大井斜为 3 ． 6 1 o ／ 4 0 0 0 m， 最 大 闭合位 移 为 1 0 2 m， 满 足设计 要 求 。井深 5 4 2 0 m 以后的井段 采用 了光 钻铤 钻具组 合 ， 在钻 压达 到 2 2 0 k N 的情 况 下 ， 井 斜 未有 增 加 ， 该 井 段 的最 大 井 斜 为 2 ． 5 9 。 ／ 5 4 7 5 m。实 践 证 明大 钻 压 光 钻铤 也 具 有防 斜效 果 5 新 型 处 理 剂 的使 用效 果 在该井使用了 S N和 KC M一 2两种新处理剂 ， 它 们均采用干粉加入法 。①从井深 3 3 0 0 m开始加入 S N， 使钻井液滤失量从 5下降到 3 ． 4 mI ， 高温高压 滤失量从 1 0下降到 9 mI ， 但钻井液黏度却有小 幅 升高 ， 从加入前 的 3 3 S 升为加入后 的 3 7 S 。随着井 深增加 间 断 补充 0 ． 5 ％的 S N 树脂 ， 并 复配 使 用 S MP I I、 S P NH 1 1 溶 液 维 护 ， 可 维 持 钻 井 液 在 1 8 0 C下 的性能 稳定 。② 在 井 深 5 4 8 0 m 加 入 3 KC M一 2 ， 循 环 2周 后 测 钻 井液 性 能 ， 滤 失 量 由 5下 降至 3 mI ， 泥饼 质 量 有所 改 善 ， 高 温 高压 滤 失量 由 1 0降至 8 mL， 说明 KC M一 2有较好的降滤失能力 。 6 结 论 与认 识 1 ． 高效使用 固控设备可以有效清除钻井液中的 有害 固相 ， 这是 保证 深 井 钻 井 液 具 有 良好 性 能 的 重 要方 面 。 2 ． 井底温 度 高达 1 8 0 C时 ， 必 须 加 密 检 测 钻 井 液高 温性 能并 及 时维 护 ， 以保证 井下 安 全 。 3 ． S N树脂 的降滤 失性 好 ， 并 可使钻 井液具有 良好的抗高温性能 ， 但是略微增黏 。 4 ． 随着 井深 的增 加 ， 钻井 液循 环周 期增 长 ， 必须 保证有充分的循环时间 ， 以确保井眼清洁 ， 保障起下 钻的顺利进行。 参 考 文 献 [ 1 ] 钻井液 与完井液 编辑部． 国外钻井液技 术． 1 9 8 7 [ 2 ] 李克 向． 保护油 气层钻井 完井 技术． 石油 工业 出版社 ， 1 9 93。 1 o [ 3 ] 罗平 亚． 泥浆工艺原理． 北京 石油工业出版社 ， 1 9 8 1 收稿 日期 2 0 0 8 0 3 0 4； HGF0 8 4 W8； 编 辑 汪 桂 娟 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m