征1-斜3井防塌钻井液技术.pdf

2 0 1 4年 1 1月 邱春阳等． 征 1一 斜 3井防塌钻井液技术 9 征 1一斜 3井 防塌钻 井液技术 邱春 阳， 马法群 ， 王 宝田 中国石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司， 山东东营 2 5 7 0 6 4 [ 摘要] 征 1 一斜 3井是准噶尔盆地中部 1区块第一口定向井， 完钻井深 4 9 0 0 m， 该区块 地质构造复杂， 钻井液施工技术难度大。针对此区块不同地层特点， 分别采用聚胺强抑制钻井液 体系和铝胺成膜防塌钻井液体系， 配合相应的现场钻井液维护处理工艺 ， 安全高效钻达 目的层， 钻 井周期创该 区块新记 录 ； 且测试后 ， 获得 日稳产油 4 ． 5 t 的 良好工业油流 。 [ 关键词] 征 1 ～斜 3 井防塌钻井液强抑制铝胺成膜 征 1 一斜 3井位于准噶尔盆地中央隆起带 中 部征 1区块征 1砂体高部位 ， 是该 区块第一 1 2 1 定 向井 ， 钻探 目的开发征 1区块侏罗系三工河组油 藏。该井是一 口生产井 ， 设计井深 4 8 4 5 ． 0 m， 采 用三 开 制 井 身 结构 ， 一 开 4 4 ． 5 m m 井 眼 x 1 5 5 ． 0 m， 3 3 9 ． 7 mm 套 管 x 1 5 5 ． 0 m； 二 开 3 1 1 ． 2 m m 井 眼 x 2 5 2 3 ． 0 m， 2 4 4 ． 5 0 m r n套 管 2 5 2 2 ． 5 2 IT I ； 三开井眼 2 1 5 ． 9 m l T l X 4 9 0 0 ． 0 m， 井 深 4 2 0 0 1 1 1定 向， 最 大 井 斜 3 0 。 ， 套 管 1 7 7 ． 8 0 m m 4 8 9 0 ． 0 4 m。该地 区地质构 造复 杂 ， 钻井施工过程中井壁失稳情况时有发生 ， 下部 井眼井径平 均扩大率达 1 6 ％ 以上 。特别是完井 后 电测遇阻频 繁， 完井作业耗 时长 。通 过优选铝 胺成膜防塌钻井液体 系， 配合现场钻井液维护处 理工艺 ， 保证 了该井顺利完钻 ； 和该区块已完钻井 相 比， 征 1一斜 3井钻井周期和完井作业 时间最 短。完井测试后 ， 日稳产油 4 ． 5 1 。 1 地质概况及钻 井液技术难点 征 1 一斜 3井钻 遇地层 自上而下 为第 四系 、 第三系、 东沟组 、 吐谷鲁群 、 三工河组和八道湾组。 由于地层复杂 ， 钻井液施工难度较大 ， 主要有以下 技术难点 1 上部地层到吐谷鲁群上部， 泥岩水敏性 强 ， 易水化膨胀 ， 造成起下钻遇阻 、 泥包 钻头等复 杂情况。 2 二开地层疏松， 胶结性差， 砂岩井段渗透 性强 ， 使用 4 , 3 1 1 ． 2 m m钻头钻进 ， 机械钻速快 ， 产 屑量大。由于近井 壁环空返速低 ， 岩屑在上返过 程中易黏附在砂岩段井壁上 ， 形成虚厚泥饼 ， 造成 起下钻遇阻。 3 侏罗系发育超压⋯ ， 三工河组 和八道湾组 灰色泥岩及碳质泥岩硬而脆 ， 硬脆性及应力性垮 塌严重 。 4 三开裸眼段长， 施工中使用的钻井液密度 较周围完钻井低 ， 低密度下保 持井壁和斜井段井 壁稳定 的难度大； 施工周期和井壁浸泡时间长 ， 井 壁失稳趋势增大。 5 三开定 向施 工 中， 钻具 与井壁 接触 面积 大 ， 施工中摩阻和扭矩大， 易造成 “ 拖压 ” 现象 ， 必 须保证钻井液体系具有 良好 的润滑性 ， 增加其润 滑防卡能力。 6 根据岩心实测物性资料 ， 该区块储层属于 低孔低渗储层， 少量的滤液侵入储层， 会降低油层 的渗透率 ， 造成对储层的污染 ； 定 向井穿越储层面 积大 ， 油层保护难度也大。 2 钻井液体系的选择 通过调研邻井钻井液施工现状 ， 结合 国内深 井钻井 液体 系使用情 况[ 2 ] ， 针对征 1一斜 3井 地质概况及施工 中钻井液技术难点 ， 确定二开使 用聚胺强抑制钻井液体系 ， 三开使用铝胺成膜 防 塌钻井液体系。 聚胺强抑制钻井液体系基本配方 4 ． 0 ％ 一 6 ． 0 ％膨 润 土 0 ． 2 ％ ～0 ．3 ％ N a O H 0 ． 2 ％ 一 0 ． 3 ％N a 2 C 0 3 0 ． 4 ％ ～ 0 ． 6 ％ 聚丙 烯 酸 钾 K P A M 0 ． 5 ％ ～1 ． 0 ％有 机 胺 0 ． 3 ％ 一 0 ． 5 ％ C MCH V 2 ． 0 ％ 一 3 ． 0 ％ 超 细碳酸钙 3 ． 0 ％ ～ 5 ． 0 ％ 耐温抗盐防塌降滤 失剂 J Z C一1 。 收稿 日期 2 o 1 4 0 7一l O 。 作者简介 邱春阳， 工程师， 硕士， 从事钻井液体系研究和技 术 服务工作 。 基金项 目 胜利石油管理局项 目“ 准 噶尔 盆地钻井 液技术研 究与应用 ” G K Z 1 2 1 1 。 1 0 精 细 石 油 化 工 进 展 A D V A N C E S I N F I N E P E T R O C H E M I C A L S 第 l 5卷第 6期 铝 胺 成 膜 防 塌 钻 井 液 体 系 基 本 配 方 3 ． 0 ％ ～ 4 ． O ％膨 润 土 0 ． 3 ％ 一0 ．5 ％ K P A M 0 ． 5 ％ ～1 ． 0 ％ 有 机 胺 1 ． 0 ％ ～ 2 ． 0 ％ 铝基 聚合物 2 ． 0 ％ ～3 ． 0 ％ J z C一1 2 ． 0 ％ ～3 ． 0 ％ 磺 化 酚 醛 树 脂 S MP一1 2 ． 0 ％ 一3 ． 0 ％ 低 荧 光 磺 化 沥青 2 ． 0 ％ 3 ． 0 ％ 超细碳酸钙 0 ． 5 ％ ～1 ． 0 ％ 双膜 承压 剂 2 ． 0 ％ ～ 3 ． 0 ％ 聚合醇防塌剂 3 ． O ％ ～ 5 ． 0 ％ 白油润滑剂 0 ． 4 ％ 一0 ． 7 ％ 防水锁剂 FCS。 3 现场钻井液技术 3 ． 1 二开 1 5 5 2 5 2 3 m 钻井液技术 1 使用一开井浆开钻 ， 钻进 中补充 聚合物胶 液 ， 保证 K P A M 含量大于 0 ． 5 ％ ， HVC MC含量 大于 0 ． 3 ％， 使之有效包被岩屑 ， 防止分散。 2 1 5 0 0 m前 ， 钻井液密度控制在设计下 限， 保持钻井液低黏切性能， 大排量钻进； 中压滤失量 控制在 1 0～1 2 m L， 适 当冲刷井壁 ， 防止缩径 。 3 1 5 0 0 i n后 ， 逐渐提高钻井液密度和钻井 液漏斗黏度 ； 中压滤失量控制在 6～8 mL ， 提高体 系的护壁封堵性能。 4 保持有机胺含量 1 ． 0 ％ ， 强化体 系的抑 制 性 ， 抑制软泥岩水化膨胀。 5 上 部 地 层疏 松 ， 胶 结性 差 ， 钻 进 中加 入 2 ． 0 ％超细碳酸钙 ， 封堵地层 ， 降低地层的渗透率 ， 防止形成虚泥饼 。 6 每钻进 2 0 0～ 3 0 0 n l 进行短起下钻 ， 刮掉黏 附在井壁上的钻屑和虚厚泥饼 ， 修复井眼 ； 下钻到 底后充分循环 ， 适当提高排量和井眼净化效率。 7 开动 4 级固控设备， 降低钻井液中劣质固 相含量 ， 提高机械钻速 ， 保持井眼畅通 。 8 中完后 ， 充分循环 ， 待振动筛无返砂后 ， 用 润滑剂配制 3 0 m。 封井浆封住下部井段 ， 保证 电 测顺利 ； 下 套管 前 ， 用 2 ． 0 ％ 塑料 小球 和 1 ． 0 ％ J z C一1 配制 3 0 m 封井浆 封井 ， 保证套管顺利下 到底。 3 ． 2 三开 2 5 2 3 4 9 0 0 i n 钻井液技术 1 开钻前， 在套管内利用固控设备净化二开 井浆 ， 补充 4 ． 0 ％膨润土浆 ， 按配方低 限加入各种 处理剂 ， 循环均匀后开钻。 2 开钻后钻井液密度控制在设计下限 ， 钻进 中根据地层压力监测结果实时调整 ， 依靠 钻井液 液柱压力径 向支撑平衡地层压力 ， 防止井壁垮塌 。 3 钻进中用高浓度胶液维 护钻井液性能 ， 直 井段 胶 液 基 本 配 方 井 场 水 0 ． 4 ％ K P A M 1 ． O ％有机胺 1 ． 5 ％铝基聚合物 4 ． 0 ％S MP ． 1 3 ． 0 ％J Z C一1 0 ． 5 ％双膜承压剂 3 ． 0 ％聚合醇防 塌剂。斜井段胶液配方 井场水 0 ． 4 ％K P A M 1 ． 5 ％铝基聚合物 5 ． 0 ％ S MP ． 1 3 ． 0 ％ J Z C ． 1 0 ． 5 ％双膜承压剂 3 ． 0 ％聚合醇 防塌剂 8 ． 0 ％ 白油润滑剂。 4 漏斗黏度控制在 4 5～5 5 s ， 定 向后提高至 5 5～ 6 5 S ， 保持体系具有足够的悬浮携带能力， 提 高井眼的净化能力 ， 防止岩屑滞留井底。 5 直井段 中压滤失量控制在 5 mL以内， 高 温高压滤失量控制在 1 5 m L以内； 斜井段 中压滤 失量控制在 3 mL以内， 高温高压滤失量 控制在 1 2 m L以内， 降低钻井液滤液向地层的渗透 ， 防止 泥页岩水化膨胀。 6 直井段加入 1 ． O ％有机胺 、 1 ． O ％铝基聚合 物和 2 ． 0 ％聚合醇防塌剂 ， 抑制活性泥岩 的水化 ； 斜井段加入 1 ． 5 ％铝基聚合物和 3 ． O ％ 聚合醇 防 塌剂 ， 抑制硬脆性泥页岩水化 ， 保持井壁稳定。 7 直井段加入 2 ． 5 ％沥青 防塌剂 、 2 ． O ％超 细 碳酸钙和 1 ． O ％双膜承压剂 ； 斜 井段适 当提高沥 青防塌剂 、 超细碳酸钙和双膜承压剂 的含量 ， 有效 封堵地层孔隙及微细裂缝。 8 进入储层前 5 0 m， 加入 0 ． 6 ％防水锁剂 ； 中 压滤失量控制在 2 mL ， 高温高 压滤失量 控制在 1 0 m L 以内， 防止储层 的水 敏损 害 ； 加入 0 ． 5 ％铝 基聚合物、 2 ． 0 ％低荧光磺化沥青、 1 ． 5 ％超细碳酸 钙 、 0 ． 5 ％双膜承压剂和 1 ． 5 ％ 聚合醇 防塌剂 ， 通 过膜封堵和屏蔽暂堵技术， 保护储层。 9 合理使用 固控设备 ， 振动筛使用 1 2 0目筛 布， 除泥器和除砂器使用率达 1 0 0 ％ ， 定期开动离 心机 ， 及时清除有害固相 。加强短起下钻次数 ， 斜 井段钻进 1 0 0～1 5 0 1 1 1 进行 1次短起下钻 ， 特别是 当摩阻和扭矩增大时 ， 先进行短起下钻， 修整井壁 及破坏井 底岩屑滞 留层 ， 增 大排量 ， 循环净 化井 眼 ， 补充 白油润滑剂 ， 保持定 向顺畅。 l 0 完 钻后 ， 进行 短 起下 钻 ， 配制 漏 斗黏 度 9 0 s 以上 稠 浆 净 化 井 眼。起 钻 前 ， 加 入 2 ． 0 ％ S M P 一1 和 3 ． 0 ％白油润滑剂配制封井浆封井， 保 持电测顺利。电测后通井 循环， 配制 2 ． 0 ％ 白油 润滑剂和 1 ． 5 ％塑料小球 的封井浆封井 ， 保证套 2 0 1 4年 1 1 月 邱春阳等． 征 1 一斜 3井防塌钻井液技术 管顺利下到位。 后 ， 日稳产油 4 ． 5 t ， 获得了良好的工业油流。 4应用 效果 I 使用聚胺 强抑 制钻井液和 铝胺成膜 防塌 钻井液 ， 施工 中井壁稳定 ， 起下钻 畅通无阻 ， 解决 了吐谷鲁群大段软泥岩缩径卡钻和三工河组硬脆 性泥岩坍塌的难题。 2 斜井段无岩屑床形成 ， 施工中摩 阻和扭矩 低 ， 摩阻系数小于 0 ． 0 5 ， 定 向过程 中无 “ 拖压” 现 象。 3 全井机 械钻速 7 ． 4 2 m ／h ， 比预计 提高 了 3 4 ％ ， 达到优 快钻井 的 目的。同区块其他井 直 井 相比， 钻井周期 明显缩短 ， 综合效益突出。结 果见表 1 。 表 1 征沙村构造 已完钻 井时效 比较 4 井径规 则 ， 井 身质量 良好 ， 全井 井径平均 扩大率为 8 ． 9 6 ％。 5 二开及完钻下套管一 次到底 ； 电测 一次成 功率 1 0 0 ％， 与同区块其他井 包括直井 相比， 完 井作业时间缩短了 4 0 ％。 6 钻井液体系油气层保护效果好 ， 完井试产 5 结论与建议 1 该区块 吐谷鲁群发育大段软泥岩 ， 易发生 缩径卡钻 ， 应保 持聚合物 的有效 含量 ， 加 足抑制 剂 ， 防止泥岩水化膨胀。 2 侏罗系三工河组泥岩硬而脆 ， 应力性垮塌 严重 ， 钻井液密度须控制在设计上 限， 加足沥青、 双膜承压剂和超细碳酸钙 ， 使之形成 良好泥饼 ， 隔 绝压力的传递， 保持井壁稳定。 3 低孔低渗储层 的油层保 护 ， 必须控制钻井 液与地层间压差 ， 同时在井壁稳定 的基础上保持 井壁稳定与储层保护的平衡 ； 加入防水锁剂 ， 降低 改变储层岩石的润 湿性质 ， 以达 到保护储层的 目 的 。 参考文献 [ 1 ] 曲江秀， 查明． 准噶尔盆地异常压力类型及成因探讨 [ J ] ． 石油实验地质 ， 2 0 0 3， 2 5 4 3 3 3 3 3 6 ． [ 2 ] 黄治中， 杨玉良， 马世昌． 不渗透技术是确保霍尔果斯安集 海河组井壁稳定的关键 [ J ] ． 新疆石 油科技 ， 2 0 0 8， 1 8 1 9 1 2． [ 3 ] 张蔚． 北布扎齐油 田浅层小井 眼短半径 开窗侧钻水 平井钻 井液完井液技术 [ J ] ． 新疆石油科技 ， 2 0 1 0 ， 2 0 1 2 4 2 6 ． [ 4 ] 邓增库 ， 左 洪 国， 夏景 刚， 等． 冀东 油 田水 平井 钻井液 技术 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 0 5 ， 2 2 4 7 2 7 3 ， 7 7 ． [ 5 ] 万绪新 ． 水 平井 钻井液 优化 的几 点思 考 [ J ] ． 石 油钻 探技 术 ， 1 9 9 9， 2 7 2 2 8 2 9 ． [ 6 ] 周辉 ， 郭保雨 ， 江智君． 深井抗 高温钻井 液体 系的研 究 与应 用 [ J ] ． 钻井液与完井液 ， 2 0 0 5 ， 2 2 4 4 64 8 ． Ap p l i c a t i o n o f An t i- - Co l l a p s e Dr i l l i n g Fl u i d i n Zhe n g 1-- X3 W e l l Q i u C h u n y a n g Ma F a q u n Wa n g B a o t i a n D r i l l i n g E n g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y C o m p a n y o f S i n o p e c S h e n g l i P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g C o ．L t d ． ， D o n g y i n g ， S h a n d o n g 2 5 7 0 6 4 ， C h i n a [ A b s t r a c t 】 Z h e n g 1 一X 3 We l l i s a t h e fi r s t d i r e c t i o n a l w e l l w i t h t h e fi n a l d e p t h o f 4 9 0 0 m i n N o ． 1 B l o c k i n t h e mi d d l e p a r t o f J u n g g a r B a s i n ．T h e g e o l o g i c s t r u c t u r e i s c o mp l e x，a n d t h e d ri l l i n g o p e r a t i o n wi t h d r i l l i n g fl u i d i s d i ffic u l t t e c h n i c a l l y i n t h i s b l o c k ．I n v i e w o f t h e c h a r a c t e ri s t i c s o f d i f f e r e n t f o r ma t i o n s ，a s t r o n g l y i n h i b i t e d d r i l l i n g fl u i d s y s t e m i ． e ．p o l y a m i n e d r i l l i n g fl u i d s y s t e ma n d a l u mi n u m a m i n e fi l m f o rm i n g a n t i - c o l l a p s e d ril l i n g flu i d s 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