苏里格气田钻井复杂处理技术探索.pdf

于伊蒙混层含量高，伊利石、蒙皂石膨胀系数不同，受 力不均使地层易坍塌 ，随着地层浸泡时间的增长 ，加 上流体对胶结松散破碎地层的冲蚀扰动作用，不稳定 页岩地层岩石不断剥蚀掉块，最终导致 “ 大肚子”和 “ 糖葫芦”井眼出现；山西组 、太原组含煤层发育，可 钻性好 ，一般煤层厚度为 3 ～7 m，多的达 1 0 2 0 m，循 环时间长 ，钻进时间长易发生煤层垮塌。 1 ．4 井 漏 由于苏里格地区地层压力系数较低 ，一般为 0 ． 9 7 左右 ，且地层砾岩 、砂岩发育 ，渗透性强，下部煤层 和马家沟组石灰岩裂缝 ，在钻进过程 中极易发生漏 失 ，严重抑制了钻井速度的提高。由于苏里格地 区地 层较为复杂 ，软硬交错，利用现有的机泵条件 ，选择 合适的钻井参数和钻具结构比较困难。 2 苏里格地区钻井配套工艺技术优选 2 。 1 主 要 研 究 内容 1 针对苏里格地区地层特点，与有技术实力的 P D C钻头厂家联合研制新型P D C钻头，提高钻头的耐 磨能力 ，延长钻头的纯钻时间。 2采用低转速螺杆复合钻井技术 ，减小钻头磨 损和钻具损伤的程度 ，提高钻井效率。 3优选钻井液体系。根据苏里格地区地层压力 低 、上部地层较稳定的特点，上部采用低黏切、低密 度 、 低 固相聚合物钻井液体系，下部采用聚磺防蹋 、润 滑钻井液体系 ，解决双石层垮塌和煤层垮塌的问题 ， 降低事故 、复杂 ，提高电测一次成功率 。 4 分析苏里格地区的井漏特点，优选堵漏材料， 制订防漏、堵漏措施，采用屏蔽暂堵和随钻堵漏技术， 解决苏里格地区刘家沟组易漏的问题。 5通过钻井配套工艺技术的综合应用提高机械 钻速。 2 ．2 钻头优选 经过改型实验，研制开发出能够适应苏里格地层的 钻头有 河北锐石钻头制造有限公司 简称锐石 生 产的犯1 5 ．9 ra m 8 1／ ， i nS 1 9 6 1 、 R S 1 9 5 1 型钻头、 衡水蛟 龙金刚石钻头有限公司 简称蛟龙 生产的 1 5 ．9 m m P 3 1 5 9 L D 钻头 、 北京石油机械厂生产的担1 5 ．9 m m B 5 3 5 D S 型钻头等系列 ，大部分井基本实现 1只钻头和 2只钻 1 2 石油科技论坛 2 0 1 3年第2期 头完钻，逐步形成了在本地区钻井使用 2只P D C钻头 完成整口井施工，缩短了钻井周期，提高了钻井速度 ， 取得了良好的综合经济效益。 2 ．3 钻井参数优选 一 是选择合适的排量与泵压 ，在机泵设备允许的 条件下，找出最佳高泵压，充分发挥钻头水马力作用。 二是优选钻具。目前的防止钻具失效的方法主要 是预防为主 ，对钻压和转速也有所节制 ，直接影响了 机械钻速的进一步提高。应配备中原特钢股份有限公 司的螺旋钻铤 ，此钻铤累计使用时间可达 2 0 0 h以上， 可为一只钻头完钻提供保障。 三是优选转速。高转速易造成钻头的早期磨损破 坏 ，缩短钻头的使用寿命。经过反复试验研究，最终 确定了适当钻压、低转速的方案 。转盘转速一般控制 在 6 5 r ／ ra i n以下 ，钻压控制在 8 0～l O 0 k N。 2 ．4 钻井液体 系优选 根据苏里格地区的地层特点，认为应该重点解决 钻具阻卡 、井壁坍塌 、降低摩阻等问题 ，通过室 内实 验确立了本区钻井液体系。 对 于阳离子交换容量高 、易坍塌的泥岩地层来 说 ，水基钻井液滤液进入井壁会引起严重的剥落、坍 塌和掉块 ，从而造成工程事故。对于这类地层通常采 用正压差钻进 但是钻井液密度又不能太高， 以免滤失 量增大 ，以控制泥饼的渗透率和提高钻井液的抑制 性。为此，结合近几年国内外在防塌方面的新进展，采 用 了封堵性强的低 固相磺化防塌润滑钻井液体系。 S M P 一 1 、f r r 一 3 4 2 、K P A M、S P N H对地层均有较好的 抑制作用，K P A M是以丙烯酰胺和丙烯酸钾为原料进行 合成的，为长链大分子，具有有效稳定井壁的作用。引 入S P N H能够有效降低失水量，改善泥饼质量。引入防 蹋润滑剂F T 一 3 4 2 有效地实施强封堵，既降低了失水改 善泥饼质量，润湿反转作用防止垮塌，同时对防止漏 失起到了一定作用。 根据试验和地层特点，上部使用成熟的低固相聚 合物钻井液体系，解决了上部地层井壁垮塌掉块等井 壁失稳问题 ，其抑制性是该钻井液体系研制的关键 ， 具有一定的经济性。进入石千峰组转化为低固相磺化 防塌润滑钻井液体系，具有如下特点 解决了石千峰 组地层垮塌 问题 ，同时减弱或消除了黏吸卡钻的因 墨 素；可有效控制固相；不易产生虚厚泥饼；钻井速度 快 ；性能容易调控，性能稳定 ，满足了苏 7 6区块快速 钻井的需要 表 1 。 上部 低密度 、低黏度 、低 固相钻井液，0 ．5 ％～ 1 ％膨润土 0 ．3 ％N P A N 0 ． I ％K P A M。 下部 低固相磺化防塌润滑钻井液 ，2 ％ ～3 ％膨 润土 O I 3 ％N P AN 0 ． I ％K P AM I ． 5 ％～2 ％F T 一 3 4 2 2 ％ ～ 4 ％S MP 2 ％～ 4 ％S P N H体系 表2 。 3 钻井配套技术的应用成果 3 ． 1 钻 头 、 一 开选用了锐石生产的 1 1 ． 1 m m 1 2 M 1 9 5 5 P D C 钻头代替了以往使用的江汉钻头厂生产的S K H5 1 7 牙轮钻 头，并采用复合钻井技术，试验表明，一开平均机械钻 速提高了1 2 ．1 7 m ／h ， 一开平均时间缩短了3 ．1 7 h ，提高了钻 井速度 表 3 。 二开根据苏里格气田地层特点，与厂家合作 ，经 过两个多月的改型实验 ，研制开发出能够适应苏里格 地层的以锐石生产的S R 1 9 6 1 型 、S R 1 9 5 1 型钻头 ，蛟龙 生产的枕 1 5 ．9 ra m P 3 1 5 9 L D钻头为主的钻头系列，并制 订了一套技术措施 。首先在苏 2 5 3 9 1 4井选用了 R S 1 9 6 1 型、R S 1 9 5 1 型P D C钻头完成了整口井的施工。 该井使用钻头 2只，机械钻速为 1 9 ．5 2 m ／h ，钻井周期为 9 d 2 0 h ，建井周期为 1 2 d 1 2 h 。然后苏 2 5 1 1 - 2 3 井选用 P 3 1 5 9 L D型P D C钻头 ，本井使用钻头两只，机械钻速 武字伟 苏里格气 田钻井复杂处理技术探索 为 2 8 ．8 0 m ／ h ，钻机月速为 1 0 5 5 1 ．6 1 m ／ 台 m o n ，钻井 周期为 6 d 2 3 h ，建井周期为 9 d 9 h 。该井创造了苏里格地 区钻井速度最快纪录。 3 ． 2 钻 井参数 通过优化、对 比，发现转速对钻头的使用影响很 大 ，高转速易造成钻头的早期磨损破坏，缩短了钻头 的使用寿命 ，因此转盘转速一般控制在 6 5 r ／ m i n以下 ， 钻压控制在 8 0 ～1 0 0 k N 。最终确定了适当钻压 、低转速 的钻井参数，逐步形成了在本地区钻井使用 2只 P D C 钻头完成整 口井施工 ，取得了良好的综合经济效益 。 3 ．3 钻 井液 根据苏里格地区地层特点 ，通过实验对比分析， 优选出适合苏里格地层的钻井液体系 ，上部使用 “ 三 低聚合物钻井液体系” ，下部使用 “ 聚磺防蹋 、润滑钻 井液体系” ，经过现场应用证明，岩屑携带 、防塌防卡 能力得 到提高 ，两种体 系适合苏里格地 区的地层特 点 ，减少了事故 、复杂的发生 ，钻井液成本下降 ，平 均复杂降低 6 ．9 3 ％，事故降低 0 ． 9 7 ％，完井电测一次成 功率提高 9 ．6 ％，钻井液成本下降 6 ．3 6 元 ／ m，为钻井提 速 、提效提供了保证 。 3 ．4 防复杂 根据苏里格地区的地层特点 ，制定了防漏 、堵漏 技术及技术措施 ，井漏得到了遏制 ，取得了良好的堵 漏效果 ，防漏堵漏成功率达 1 0 0 ％， 减少了非生产时间， 为钻井提速提供 了保证 。 表 1 石千峰组岩屑在低固相磺化防塌润滑钻井液 中的膨胀情况 P V mP a s Y P P a A P I - F L m L H P H T 1- F L 1 2 0 o C m L 泥页岩流动回收率 ％ 页岩膨胀率 ％ 3 0 1 2 2 ． 6 8 ．0 8 8 3 2 表 2 低 固相磺化防塌润滑钻井液体系性能 序号 』 4 V mP a 8 P mP a 8 Y P P a F L mL L mm P mg ／ mL G1 0 s ／ G1 0 m i n 常 温 6 2 ． 7 2 5 ． 5 3 7 ．2 5 ．5 2 ． 5 8 ．7 ／ 1 l 1 1 ．0 4 老 化 9 9 ． 7 2 4 ． 0 7 5 ． 7 2 ．0 2 ． O 2 6 ． 5 ， 3 O ． 5 常 温 2 8 ． 5 2 1 7 ．5 6 _ 5 O ．5 l ／ 4 2 1 ．0 3 5 老 化 2 9 ． 5 2 7 2 ．5 6 ． 2 O ．5 1 ．5 ， 4 表 3 一开钻头优化使用效果 项 目 螺杆 使 用井 段 I n 钻 井 方 式 一 开纯 钻 时 间 h 机 械钻速 m／ h 牙轮钻头 统计 0 ～ 4 1 0 ． 5 0 转 盘 I 1 ．6 7 3 5 ． 1 8 P D C钻头统计 O ～ 4 0 2 ． 5 O 复合 8 ．5 0 4 7 ．3 5 对 比 - 3 ． 1 7 l 2 ． 1 7 2 0 1 3年第 2期 石油科技论坛1 3 4 结论 1 各项指标对 比和取得的直接经济效益 ，充分 说明随着苏里格地区配套钻井技术的 日益完善，效果 明显 ，值得推广应用 。 2二开后 由于地层复杂 ，且含砾岩较 多 ，地层 软硬交错 ，在试验应用螺杆复合钻井技术时 ，由于钻 头转速相对较高，造成了钻头磨损 、损坏严重 ，为今 后螺杆钻具的使用积累了宝贵的经验 。一开时使用螺 杆复合钻进 ，效益明显 ，但使用井段较短 ，不足以大 幅度提高钻井速度 ，有待于同螺杆 、钻头生产厂家进 一 步研究二开后螺杆与钻头的匹配工艺技术。 3苏里格气 田钻进时泵压较低 ，钻头水马力作 用未充分发挥 ，仍有较大的提速空间。 4通过钻井液体系的优选，确定了上部使用低 固相聚合物钻井液体系 ，下部使用低 固相磺化防塌润 滑钻井液体系 ，实现了近平衡压力钻进 ，不但满足了 快速钻进的要求 ，而且减少了复杂事故 ，完井电测一 次成功率提高6 ．2 个百分点 ，达到 9 1 ． 3 ％，表明该体系 能有效提高钻速 ，缩短钻井周期。 5苏里格地区的地层含砾岩多 ，渗透性强且地 层压力系数较低 ，极易发生井漏 ，防漏 、堵漏技术有 待于投资 ，进一步深入研究防漏堵漏技术，降低事故 复杂 ，为提高钻井速度提供保证 ，满足安全、优质、快 速钻井的需要 。 【 参考文献 】 ⋯姚春冬， 等． 石油钻采机械[ M】 ． 北京石油工业出版社， 2 0 0 6 ． [2 】 苏义脑， 徐呜 雨． 钻 井基础理论 研 究与前 沿技 术开发 新进展 [M1 ． 北京 石油工业 出版社 ，2 0 0 8 ． [3 ] 徐 同台， 赵忠举． 2 1 世纪初国外钻井液和完井液技 术 [M】 ． 北京石 油工业 出版社，2 0 0 7 ． 【4 】 张民立， 田增艳， 刘梅全， 等． 大位移井钻井液体系的研 发与现场应 用U ] ．石油科技论坛，2 0 1 1 ，3 0 4 9 1 3 ． [5 】 美国机械工程师学会振动 筛委 员会． 钻井液处理手册 【M] ． 北京石 油工业 出版社，2 0 0 8 ． [6 】 王卫国， 刘梅全， 艾贵成， 等． 无固相钻井完井液的研究 与应用卟 石油科技论坛，2 0 1 2 ，3 1 2 3 6 3 9 ． f7 J 王莉，赵晨， 王吉文， 等． 小井眼钻井液的开发与应用U 】 ． 石油科技论坛，2 0 1 1 ，3 0 6 2 0 2 2 ． [8 ] 李克向． 实用完井工程[ M1 ． 北京 石油工业 出版社，2 0 0 5 ． 收稿日期 2 0 1 3 0 1 2 5 o 上接 第 1 0页 [4 l 余琪祥， 王津义， 路清华． 准噶 尔盆地车排子凸起铀砂 与稠油分布特征及其叠置关系卟石油实验地质， 2 0 1 0 ， 3 2 5 4 2 8 4 3 3 ， 4 4 1 ． [5 】 张枝焕， 李伟， 孟闲龙， 等． 准噶 尔盆地车排子隆起西南 部原油地球化学特征及油源分析卟现代地质，2 0 0 7 ，2 1 1 1 3 3 1 4 0 ． 【6 ] 王学忠．依 实际案例看胜利西部探 区勘探开发前景卟 石油科技论坛，2 0 1 1 ，3 0 4 5 8 ． [7 】 谢文彦， 李晓光， 陈振岩， 等． 辽河油区稠油及 高凝油勘 探开发技术综述D 1 石油学报， 2 0 0 7 ，2 8 4 1 4 6 1 5 0 ． 【8 ] 王金铸， 王学忠， 刘凯， 等．春风油田排 6 0 1区块浅层超 稠油HDNS 技术先导试验效果评价U 】 ． 特种油气藏， 2 0 1 1 ， 1 8 4 5 9 6 3 ． f 9 】 周风 山， 吴瑾光． 稠油化学降黏技术研究进展U 】 ． 油田 化学， 2 0 0 1 ， 1 8 2 6 8 2 7 1 ． 【 1 O 1李建波， 梁发书． 稠油降黏剂的合成及其作用机理分 1 4 石油科技论坛 2 0 1 3年第 2期 析U 1 ． 西南石油学院学报，2 0 0 1 ， 2 3 1 2 0 - 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