长深区块深井防塌钻井液技术.pdf

第 2 5卷 第 2期 2 0 0 8年 3月 钻 井 液 与 完 井 液 I RI LI I NG F LUI D C0M P LETI N F I UI D Vo I ． 2 5 NO ．2 M a r ． 2 0 0 8 文 章 编 号 1 0 0 1 - 5 6 2 0 2 0 0 8 0 2 0 0 7 0 0 3 长深 区块深井防塌钻 井液技术 李万清 孙 国军 丁东财 关国庆 许玲玲 吉林 油 田集 团第 一 钻 井 工 程公 司 ， 吉 林 松原 摘要 吉林油 田长深 区块嫩 江组嫩二段 、 青山 口组 、 泉头组地层极易水化膨胀及剥 落掉块 ， 该 区块 以往施工 的 深 井均存在起 钻遇 卡、 下钻遇阻划眼． 甚至出现钻进 中或加单根遇卡现象 ， 完钻测井困难 ； 井深 1 9 0 0 m 以下的一些 井段钙离子含 量为 4 6 0 ～1 1 0 0 mg ／ L， 严重影响 了对钻井液滤失量的控制。针对 以上 问题优选 出了各开钻钻 井液 ， 二开上部井段采用 强抑制强封堵聚合 醇防塌钻 井液 ， 二开下部井段及三开非欠平衡 井段逐 渐转化为聚合醇磺 化钻 井液。在 3口井中的应用表 明， 该套钻井液技 术确保 了用 2只 P D C钻头完成二开钻进 ， 较好地解决 了井壁 稳定 问 题 ， 深证 了快 速 安 全 施 工 。 关键词 防塌钻井液 聚合醇 抗高 温 抑制性 井眼稳定 中 图分 类 号 TE 2 5 4 ． 3 文献 标 识 码 A 吉林油 田长深 区块 嫩江 组 二 段 、 青 山 口组 及 泉 头组地 层极 易水化膨 胀及 剥落掉 块 。长深 l 井 在钻 至井 深 2 3 4 2 ． 4 9 m 时发生掉 块卡钻 。 解 卡后下 钻过 程 中在井深 7 3 0 m 处遇 阻 ， 划眼 至井 底 。老 深 l井 三开 钻至井 深 2 9 9 9 ． 9 3 m 时发生严 重掉 块 ， 震 击解 卡后 下钻 划 眼 ， 在井 深 3 3 5 3 m 处起 钻后 仍 有 遇卡 现象 ， 下钻 多次划 眼 ， 完 钻测井 时分别 在井深 3 3 3 0 、 2 9 9 2 、 3 6 0 8 m处 遇阻 。在 以往 施工 的深井 中 ， 井壁 稳定 问题一 直 困扰 着钻井 生产 。为 了解决井壁 稳定 问题 ， 通过室 内实 验优 选 出 了强 抑 制性 强 封 堵 聚合 醇防塌钻井液， 该钻井液在 3口井的现场应用中取 得 了明显 的效果 ， 保 证 了钻井施 工 的顺 利进行 。 l 钻井液技术难 点 1 二 开 大 井 眼 携 岩 问 题 。长 深 区块 二 开 均 用 3 1 1 mm 钻头 钻至 中途完钻 井深 为 2 9 0 0 ～ 3 6 0 2 m ， 因此要保证环空畅通 ， 防止出现憋漏是关键。 2 井眼稳 定 问题 。长深 区块 嫩江 组 嫩二 段 、 青 山 口组 、 泉头 组地层极 易水化 膨胀 及剥 落掉块 ， 施工 中易造成掉块卡钻 ， 这是该区块在以往二开施工 中 一 直 困扰钻 井生产 的瓶颈 问题 。 3 润滑 防卡 问题 。三 开施工 中极易 发生掉 钻 铤事故 ， 为防止落鱼及施工中发生压差卡钻， 提高钻 井 液 的润 滑性是 技术关 键 。 4 提 高钻井 液抗钙 侵能力 的 问题 _ 2 ] 。长深 区块 在井深 1 9 0 0 m以下的不同井段钙离子含量为 4 6 0 ～ l 1 0 0 mg ／ I ， 严 重影 响 了钻井 液 滤失 量 和流 变 性 的控制 ， 钻井液 滤液 长时 间浸 泡地层 ， 导致 水敏性 强 的不稳定地层剥落掉块和坍塌 ， 给钻井液维护处理 带 来很 大难度 。 2 钻井液的优选 选取 长岭地 区不 同层位 的岩 屑在 不 同配方钻井 液中进 行 了回收率 和膨胀 量实 验 ， 结 果见 表 1和 表 2 。从表 l 、 表 2可以看出， l 配方钻井液的抑制性 优于 2 、 3 配方。表 1 、 表 2中钻井液配方如下。 l 5 钠 膨润 土 0 ． 3 9 ／ 6 纯 碱 0 ． 3 F A3 6 7 0 ． 3 ％X Y一 2 7 1 ％铵盐1 ． 5 高效封堵降滤失 剂 1 ． 5 P A一 2封 堵 剂 2 ． 0 ～ 3 ． 0 聚合 醇 P I G1 ． 5 YF T l封 堵 防塌 剂 2 S MP 一 2 l F T 一 1 磺 化沥青 十 1 ． 5 S MC2 KF T抗 盐 防塌 降 滤失 剂 2 5 钠膨润土0 ． 3 纯碱0 ． 4 高温降 滤失剂 G J 一 2 l GWJ l 铵盐1 ． 5 ％高效封堵 降滤失剂 l F T l 2 S MP 一 2 1 ． 5 S MC 2 抗高温 降滤 失剂 F KG l 1 ． 5 Y F T l 第一作者简介 李 万清 ， 工程 师， l 9 8 7年毕业于华 北石油 学校油 田化 学专业。地址 吉林省松原 市吉林 油 田集 团第一钻 井工程公 司钻井液分公司； 邮政编码 1 3 8 0 0 6 ； 电话 0 4 3 8 6 2 2 7 5 0 0 ； E ma i l x u l i n g l i h g 5 9 2 l 1 6 3 ． c o rn。 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 2期 李万清等 长深区块深井防塌钻井液技术 7 1 3 5 钠 膨 润土 0 ． 3 纯 碱 0 ． 3 聚丙 烯 酸钾 1 铵盐 1 ． 5 高效封堵 降滤失 剂 1 F T 一 1 2 ． o OAS MP 一 2 1 。 5 S MC2 ． 0 ％F KG一 1 1 ．5 YFT一 1 表 1 泥页岩岩样滚 动回收率实验结果 不 同配方 钻 井 液 性 能 见 表 3 。 由 表 3可 以 看 出， 1 配方钻井液 的热稳定 性优于 2 和 3 配方。 因此选 用 1 配 方钻 井液 进行 现场 施工 。 3 钻 井液配制及维护处理工 艺 3 ． 1 一开 钻井 液配方 如下 。 表 3不 同配方钻井液性能 注 热 滚 条 件 为 1 5 0 ℃ 、 1 6 h， FLH T H P 在 1 2 0℃ F测 定 。 5 ～6 膨 润 土 O ． 3 ～ 0 ． 5 纯 碱 1 铵 盐 若表层超过 5 0 0 m， 则在此配方基础上再加入 0 ． 3 F A3 6 7和 0 ． 3 X Y一 2 7 。用 1 ％铵 盐 胶液 控制 钻井液黏度和切力 ； 为防止流砂层坍塌 ， 要保证钻井 液黏度为 5 o 7 o S ； 钻完表层进尺后 ， 将钻井液黏度 提高到 9 O ～1 0 0 S ， 充分循环洗井 ， 确保表层套管顺 利下人 。 3 ． 2二开 在 中部地层 井深 2 5 0 0 m 以上 使用复合离子 聚合醇防塌钻井液 ； 下部地层及三开非欠平衡井段 井深 2 5 0 0 m后 使用聚合醇磺化钻井液。表层候 凝期间要清理锥形罐 、 1号罐中的沉砂及淤泥； 利用 固控设备彻底处理一开钻井液 ， 然后加水稀释 ， 使其 黏度 为 3 5 ～ 4 0 s ， 按 循 环周 均 匀加 入 0 ． 3 F A3 6 7 、 0 ． 3 9 ／ 6 XY ～ 2 7 、 1 ％ 铵 盐 和 1 ． 5 P A 一 2 ， 配 制 好 钻 井 液 ， 使其黏度为 5 O ～5 5 S ， 滤失量小于 5 mL 。 该 井段 维 护 主要 以铵 盐 和 P A～ 2配 成 1 1 的胶 液 ， 让 胶液浓 度 为 2 以控制 钻 井 液黏 度 、 切 力 和滤 失量 。钻 至 嫩 江 组 前 井 深 1 2 0 0 m 加 入 1 ． 5 YF T - ] ， 防止嫩江组和下部地层失稳 ， 进入嫩二段地 层前井深 1 6 0 0 m左右加入 2 ～3 的 P L G， 此段 维护是以浓度为 2 的 P A - 2 、 铵盐和高效封堵 降滤 失剂复合胶液 比例 为 1 1 1 控制钻井液黏度 、 切 力和滤失量 ， 每钻进 2 0 0 m 补加 2 0 0 k g P L G和 2 5 kg FA36 7。 钻至井深 1 9 0 0 m后钻井液滤液中钙离子含量 较 高 ， 在 剪切 罐 中配胶 液加 入 2 的 KF T， 钻至 井 深 2 1 0 0 m加入 1 F T 一 1 ， 井深 2 5 0 0 m后逐渐转化为 聚合醇磺 化钻井液 ， 钻至井深 3 0 0 0 m 转化完毕 。 补加 2 S MP 一 2 、 1 ． 5 S MC和 1 ． 5 高效封堵降滤 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 2 钻 井 液与 完 井 液 2 0 0 8年 3月 失剂 ， 要在 剪切罐 中配 成胶 液 加 入 ， 同 时 补 充 F T 1 和 KF T， 确保其含量分别为 1 ％和 2 。若钻井液 黏度和切力偏高， 用降黏剂 T X NJ G J降黏度和切 力 ； 若钻井液摩阻系数偏高， 加入 1 多元聚醚润滑 剂和 2 多功能固体润滑剂 ， 提高钻井液的润滑性 。 3 三 开非欠平 衡井段 。将二 开井浆 经 固控设备 彻底处理后 ， 稀释至其黏度为 3 5 ～4 0 S ， 加入 0 ． 1 FA36 7、1 PA 2、1 FT 1 、1 ．5 SM P 2、1 ．5 S MC、 1 。 5 KF T、 1 高效 封堵 降 滤 失 剂 和 2 ～ 3 P L G， 转 化时要 在剪切 罐 中将 部分处 理剂按 比例 配成胶液加人 ， 防止黏度和切力太高 ， 用 1 ． 5 浓度 的 KF T、 S MC和 S MP 一 2 比例为 1 1 1 来维护 ， 同 时每钻进 2 0 0 l n补加 2 0 0 k g P I G， 若各 井段 摩阻系 数偏高， 加入 1 ％多元聚醚润滑剂和 2 多功能固体 润滑剂 。 4 固控设备 。在长 深 区块施 工 的井队均 配备 了 2 ～3台高频 振动筛 配 孔径 为 0 。 1 2 5 ～0 ． 1 8 IT I 1 T I 的 筛布 ， 1台除砂器， 1台除泥器 ， 使用率均为 1 0 0 ， 高 、 低速 离心机各 1台 ， 使用 率 为 7 0 ， 使 钻井 液 含 砂 量控制 在 0 ． 4 以内 ， 固相含量 控制在 1 5 以内 ， 确保钻井液性能稳定、 易于维护处理 ， 从而保证了井 下安全 。 4 应 用 效 果 1 该 钻井 液技术 满足 了大井 眼和长裸 眼 的携 岩 要求 。长深 1 3 井 、 长深 1 0 4井 、 长深 6井技 术套 管 下深分 别为 2 9 3 4 ． 9 2 1 T I 、 3 4 9 6 ． 5 1 1 T I 和 3 1 6 8 ． 3 1 1T I ， 这 3口井在 二开钻 进期 间起 下钻 顺 利 ， 振 动筛 返 出的岩屑正常， 电测、 下套管作业顺利。 2 该钻 井液技 术 解 决 了嫩 江组 、 青 山 口组 和泉 头 组 地 层 井 壁 稳 定 问 题 。 长 深 1 3 井 二 开 4 4 3 ～ 2 9 3 4 ． 9 2 1 T I 大井眼井段平均井径扩大率为 6 ％。 三 开 2 9 3 4 ． 9 2 43 9 2 2 1T I 井 段平均井径 扩大率为 9 ． 7 。 长深 1 0 4井二 开 4 9 7 ． 8 5 ～ 3 4 9 6 ． 5 1 1T I 大 井 眼井 段 平均井径扩大率为 6 ． 8 ， 三开 3 4 9 6 ． 5 1 ～3 9 9 7 1 T I 井段平均井径扩大率为 9 ． 3 ， 长深 6 井二开 8 9 7 ～ 3 1 6 5 ． 4 7 1 T I 大井眼井段平均井径扩大率为 7 ， 三 开 3 1 6 5 ． 4 7 ～4 0 3 1 1T I 井段 平均 井径扩 大率为 6 。 未 用该钻 井液技 术 的长深 1 井 二开 4 9 7 ～3 5 4 4 ． 4 1T I 大 井 眼井 段平 均 井径 扩 大 率 为 1 2 ． 5 ， 三开 3 5 4 4 ～ 3 9 1 1 l n井段 平 均 井 径 扩 大 率 为 1 1 ． 6 ， 老 深 1 井二开 3 4 7 ～2 4 4 2 l n大井眼井段平均井径扩大率 为 1 0 ． 9 ， 三 开 2 4 4 2 43 6 5 2 l n井段 平均井径 扩大 率为 1 2 ， 由此可以看 出， 应用该钻井液技术的 3 口井井径扩大率明显低于未应用该技术的 2口井， 在施 工 中未 出现 井塌 、 划眼 ， 每次起下 钻顺畅 ， 电测 、 下 套管作 业都很 顺利 。 3 解 决 了润滑 防卡难 点 。长 深 1 - 3井 等 3口井 在施工 中注重 强化 固相 控 制 ， 在 快速 钻进 井 段 每次 起 下钻均 彻底 清理锥 形 罐 中的沉 砂 、 充 分发 挥 固控 设备的使用效率 ， 通过复配使用聚合醇防塌润滑剂、 多功能固体润滑剂和多元聚醚润滑剂 ， 使摩阻系数 控制在 0 ． 3以内， 保证了在施工 中没有发生压差卡 钻 。 4 明显 提 高 了机 械 钻速 ， 缩 短 了钻 井周 期 。应 用 该钻 井液技术 的长 深 1 3 、 长深 1 0 4和 长深 6井 的 完 钻井深 分别 为 3 9 2 2 、 3 9 9 7和 4 0 3 1 m， 平均 机械 钻速分别为 3 ． 0 5 、 3 ． 3 0和 3 ． 2 4 m／ h ， 钻井周期分别 为 3 0 1 4 、 2 8 0 5和 2 4 2 6 ． 5 h ， 而未 实施 该技 术 的长 深 1 井完钻井深为 3 9 1 1 1T I ， 平均机械钻速为 2 ． 8 m／ h ， 钻井周期为 3 3 9 6 ． 6 7 h 。 5 结论 和 认 识 1 ． 用强抑制性强封堵聚合醇防塌钻井液技术 施 工 的井 ， 钻 井液 性 能稳 定 ， 且 易维 护 处理 ， 流动 性 好 ， 携 岩和抗 温能力 强 ， 能够满 足施工 要求 。 2 ．强抑制性强封堵聚合醇防塌钻井液技术较 好地 解决 了青 山 口组 以下地层 因钙离 子含量较 高钻 井液滤失量不易控制的问题。 3 ．该钻井 液在 长深 区块 的现场 应 用 中 ， 具 有 良 好 的润滑性 和抑 制性 ， 钻 井过 程 中井壁 稳定 、 井径规 则 ， 保证了各项钻井施工作业的顺利进行。 4 ．建议 提高 固控设备 的使 用效 率 ， 加 强 固相控 制 。 参 考 文 献 [ 1 ] 黄 汉仁 ， 杨 坤鹏 ， 罗平亚编． 泥浆工艺 原理． 北京 石油 工业 出 版社 ， 1 9 8 1 E 2 3 鄢捷年． 钻井液工艺学． 东营 石油大学出版社 ， 2 0 0 1 收稿 日期 2 0 0 7 1 0 1 9 ； HG F 0 8 2 N 6 ； 编辑 王小娜 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m