低粘土双聚磺钻井液体系在丰深6井中的应用.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 8 年4 月第3 0 卷 第2 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 A p r ． 2 0 0 8 V o 1 ． 3 0 N o ． 2 低粘土双聚磺钻 井液体 系在 丰深 6井 中的应 用 史 禹 长江大学 石油工程学院， 湖北荆州4 3 4 0 2 3 张 妍 胜利油田 黄河 钻井五公司，山 东 东营2 5 7 5 1 3 孑 JJ 1 建华 胜利油田 分公司钻井工艺研究院， 山东东营2 5 7 0 1 7 [ 摘要]在 现场 应用 中，如何提 高安全钻进 的 同时加快钻井速度是 该 区域钻 井所 面临 的技 术难题 。为有效 解决钻 井速度和 防止 复杂事故发 生。根据研 究 区块地 层层序 在 3 9 0 0 4 2 0 0 m 段缺 失 膏盐 层的特 点，采 用 了低粘土双聚磺钻井液技 术。该体 系流变 性能 稳定 ，体 系之 间转换 顺利 ，防塌性 能优 良。相对 于该地 区 其他丰字井 的钻井液体 系，本 井钻井液体 系的 降粘材 料用量 大大 降低 ，但井 壁稳 定性仍 然保 持较高 的水 平 ，建井周期大大缩短 ，取得 了明显的经济效 益，值 得进 一步推广 应用。 [ 关键词]钻井 液；双 聚封堵 防塌体 系；抗盐型双 聚磺体 系，建井周期 ；低粘土 [ 中图分类号]T E 2 5 4 ． 3 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 09 7 5 2 2 0 0 8 0 2 0 4 8 8 0 3 探井丰深 6井是胜利油田在济阳坳陷东营凹陷王家岗地 区施工的一 口重点探井 。在该井钻进过程中 遇到多套压力复杂地层 ，这使得工程复杂 。根据 以往经验 ，采用常规聚磺钻井液体系有可能使钻井液性 能起伏较大 ，而为保证井壁稳定性 ，作业者往往提高粘土含量 ，这不可避免地使得钻井速度大大降低。 在现场应用中，如何提高安全钻进 的同时加快钻井速度是该 区域钻井所面临的技术难题 卜s - 。为有效解 - 决钻井速度和防止复杂事故发生 ，根据该 区块地层层序在 3 9 0 0 ～4 2 0 0 m 段缺失膏盐层的特点 ，采用了 低粘土双聚磺钻井液技术。 1 钻井液技术难点 该井设计井深 4 3 6 0 m，最终完井井深为 4 1 4 4 m，完钻层位沙四下亚段 。与相邻 的丰字井相 比，该井 在 3 9 1 0 4 0 2 0 m井段缺失大段的盐膏层和盐岩层 。下部地层压力 系数高 ，钻井液 比重较高，达到 1 ． 5 O ～ 1 ． 7 0 ；地层结构比较复杂 ，含有多套高压和低压层，容易导致井涌 、井漏 、卡钻等复杂情况和事故的 发生 ，给钻井施工带来很大困难 。 该井钻井液的施工难点在于①二开 3 1 l mm井眼井径尺寸大 、泥岩破碎 、易出现严重 的井壁坍塌 事故 ，且井眼清洁难度较大 ；②三开地层压力不确定，钻遇高压油气层，完钻时进入前震旦系 ，容易出 现井涌、井漏等复杂情况 ；③高压油气等对高密度钻井 液流变性能影响较大；④井深 ，下部地层温度 高，钻井液 的抗高温能力要求高；⑤在 3 9 1 0 4 0 2 0 m井段缺失盐膏层 ，有利于钻井液的处理。 2 钻井液体系的使用原则 针对上述地层特点 ，根据以前的井史资料和理论基础 卜 ，参考丰深系列井的施工经验，本着井下 安全 ，钻井液性能易控制 、抗油气及盐膏污染能力强、高温稳定性强、井壁稳定兼顾成本的原则 ， 二 开采用双聚封堵防塌钻井液体系 ，主要通过严格控制钻井液的滤失量、加强钻井液对井壁泥岩裂缝的 封堵 ，达 到保 障井壁 稳 定 、施 工顺 利 的 目的 。三开 采用 抗盐 型双 聚磺 钻井 液体 系 ，该体 系 严格控 制钻 井 液的粘土含量 ，以抗盐防塌降滤失剂 KF T和磺化酚醛树脂 S MP - Ⅱ、L V ～ C MC等对钻井液 中的粘土进 [ 收稿 日期]2 0 0 71 22 O [ 作者 简介]史禹 1 9 7 2一 ，男 ，1 9 9 8 年 大学毕业 。工程师 ，硕士生 ，现主要从 事钻井工 程方面 的研 究工作。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 0卷第 2期 史禹 等 低 粘土双聚磺钻 井液体 系在 丰深 6井中的应用 行护胶降滤失，以海水聚合物降粘剂 B I L - 2 、硅氟 降粘剂等控制钻井液 的流变性 能 ，以聚合醇防塌剂 S YP 一 1 、沥青类防塌剂 等提高钻井液稳定井壁的能力和润滑防卡的能力 ，同时还使 用了表面活性剂提高 体系的抗温、抗盐能力 。钻井液处理过程 中严格控制液相粘度和钻井液体系粘度 ，防止油气及盐膏污染 油气无法分离或粘切无法控制 。在上述措施和高效井壁稳定剂使用的基础上 ，该井首次提出通过控制钻 井液粘土含量的方法来提高钻井速度 ，从二开开始逐渐控制钻井液中的粘 土含量 ，在 2 4 0 0 m 后粘土含 量要控制在 8 0 mg ／ L以下 ，在三开开始时必须把粘土含量迅速控制在 5 0 mg ／ L以下，这样才能保证高效 的钻井速率 。在此过程中必须不断补充高效沥青类防塌剂和聚合醇类防塌润滑剂 ，如果有必要 ，以在高’ 速钻进同时维护井壁稳定性和钻具润滑性 。 3 钻井液体系的优选及维护 3 ． 1 井深 0 ～1 5 0 0 m 段 的钻 井 液体 系及 性 能 二开采用无 固相聚合物钻井液 O ． O 5 ～O ． 1 0 P AM大循环钻进 ，双泵 1 7 0 mm缸套，1 2 0冲／ mi n ，排量达到 6 0 L ／ s ，环空返速达到 0 ． 7 m／ rai n左 右。坚持大循环钻进 ，根据钻头使 用情况，起钻前 1 0 0 m 若钻头允许 则钻至 1 2 0 0 m 改为双路循环 ，1 3 0 0 m 改小循环改小循环 ，加入双金属氢氧化物 MMH适当保持体系的切力 ，1 5 0 0 m前将钻井液体系转换成聚合物防塌体系。结果表明 ，在此井段 ，钻 井液的性能足以满足二开初始 阶段的快速钻进要求。由于在该井段属于上部软地层 ，不需要对钻井液中 的粘土含量进行控制 ，就能够获得较高的钻进速度。 3 ． 2井深 1 5 0 0 1 7 0 0 m 的钻井液体系及性能 ①沙河街组地层钻进过程 中，使用 S K J 、KF T和抗盐降滤失剂进一步 降低钻井液失水 ，并逐渐将 高温高压滤失量降至 1 5 ml 以内。②根据返砂情况，及 时调整钻井液流变性能 。加入 S K J 、KF T和抗盐 降滤失剂等处理剂后 ，钻井液体系失水得到有效降低 ，静切力有所升高。这有利于提高钻井液的携岩能 力。在该段的钻进速率也很高 ，基本能够保持在 2 0 m／ h左右，该段不需要对钻井液粘土进行控制 。 3 ． 3 井深 1 7 0 0 ～2 7 5 0 m的钻井液体 系及性能 ①进入沙三段 ，使 用 KF T、S MP 一 Ⅱ进一步降低 HTHP滤失量 ，将其降低至 1 5 ml 以内；②加入 2 ～3 阳离子沥青粉 F T - 2和聚醚多元醇 S YP - 1 ，将钻井液体 系转化 为双 聚封堵 防塌体系 ，并加入 0 ． 5 左右的表面活性剂 ，提高钻井液稳定井壁的能力 ；③沙三段施工时，注意做好钻井液小型处理的 试验和钻井液全套性能测试 ，定期送钻井液到公司实验室监测钻井液体系的粒度 分布 ，膨润土含量、极 压润滑系数等性能 ，特别注意膨润土含量的变化 ，充分利用离心机清除劣质固相 ，此时要保持固控设备 运转 良好 ，定期甩浆 ，在 2 4 0 0 m 后严格控制粘土含量低于 8 0 mg ／ L；④进入沙三段后为确保施工安全， 每次起钻前要确定井下油、气 、水层的钻开情况 ，确定油 、气 、水 的上窜速度 在安全范 围内，方可起 钻 ，下钻时，控制下钻开泵速度 ，注意分段循环 ，防止井漏 ；⑤ 钻完进尺后使用 s J 一 1等增粘剂将钻井 ． 液粘度提高至 8 O ～1 2 0 s ，充分循环 ，等钻 屑清除干净后方可起钻电测 ，若 出现大井径井 眼、掉块等情 况 ，导致起下钻不畅通 ，可采取进一步提高钻井液粘切、肖排量循环稳定井 眼或稠钻井液封井 、干通等 措施 ，保证完井作业 的顺利完成 ；⑥‘ -V 套管时控制下放速度，防止环空钻井液返速过高冲垮井壁 。小排 量开泵正常后 ，逐渐将钻井液粘度提高到 4 0 5 0 s ，保证固井质量。 3 ． 4 2 7 5 0 4 1 4 4 m 的 钻 井液体 系及 性能 三开前首先按照设计 要求储 备足够量性能优 良的高密度钻井液及 4 0 m3 二开高密度钻井液备用。钻 完水泥塞后在技术套管 内大幅度处理钻井液 ，充分利用固控设备清除劣质固相及粘土 ，将粘土含量控制 在 4 0 g ／ I 以下，同时补充 KF T、S MP 一 Ⅱ等降滤失剂和 S YP - 1和 F T- 2等防塌剂 ，此 时严格控制钻井液 粘土加量 。钻井液性能必须达到要求后方可进行三开 。钻进过程中以 P AM、S F - 1溶液和清水维护钻井 液 ，控制 P AM 含量在 0 ． 3 ～0 ． 4 ，达到控制钻井液及液相粘度的 目的。同时不断补充降滤失剂和防 塌剂 ，持续降低钻井液的失水 、提高钻井液的润滑性能和防塌性能，改善钻井液性 能保证井壁稳定。加 重时必须高低压循环混入重钻井液 ，保证加重均匀，加重时，同时补充清水 和 P AM、S F - 1 溶液，防止 单独补充 P AM 溶液 导致钻井液 液相粘度过高 ，重晶石粉粘附井壁 。钻至高压油气层前，钻井液首 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 9 0 ． 石油天然 气学报 江汉 石油学院学报 2 0 。 8 年 4月 靠降低劣质固相及粘土的含量，适当降低钻井液的粘切，同时加入抗高温表面活性剂，提高钻井液乳化 原油和麟除气体的能力 。然后按设计要求提高钻井液密度。三开钻进 旆工中，每天监测 C a 抖 、Mg 抖、 c l 、S 、C }和 HC O；等离子的含量 ，发现钻井液粘切 、失水 急剧变化 时加密测量 。在此过程 中， 钻势液密度较高，粘土含量得 有效控制，基本达到了设计要求。但是其粘度变化较大，滤失量也是变 化较太 ，这 主要是 由于粘土含量控制的缘故 ，但对并璧稳定性和钻进速度基本 没有任何影响。在 3 9 0 0 4 i o 。 m井段t C a 、Mg ’十 浓度变化幅度不高，这主要是 由于缺失盐膏层所致 。三开的钻井液体 系的 漏斗粘度控制在 4 5 ～5 0 s 范围为佳，其粘度高于此范围时，钻进速度泵压过高。当钻遇高压地层时，其 粘摩上限可以达到 1 0 0 s 。动塑比在 0 ． 3 ～o 8 之问，匝能够满足井眼井壁稳定和良好携岩的两个重要参 数 。 4 结论及建议 1 在胜刹浊 田济 阳坳 陷东营 陷首次提出了通过控制粘 士含量得方法来控制钻井 速度的概念 ，并 在丰深 6 井中得劭了成功应用 设汁应以适虚不同地层的多套钻井液体系组成，二开以双聚封堵防塌体 系夯 ，蔚三开之后以抗盐型双聚磺体系为主，在此过程中严格控制钻井液粘土含量，特别在三开严格 控制壮士含量在 4 0 mg ／ L以下。 2 形成了一套适合深井定向井用的钻并液技术致其lI 艺和措施，有效解决 了胜利油田沙河街组的 泥页岩井壁坍塌问题 。 3 ≥三开的钻井液体系的漏斗粞度控镧在 4 5 ～5 0 s 之间 ，当钻遇高压地层 时，其 粘度上 限可以达到 1 0 0 8 。费塑 比在 0 3 ～o ． 8之间 完全能够满足诋襁土钻井液 _唪系钻进时 的井壁稳定和 良好携岩的两个 性能参数。 4 在严橇控制粘土含量的同时 ，一定要藕助搬入高效井 壁稳定剂和润滑剂 ，同， 时如果有必要需要 觚入高效降滤失剂，这样才能保证钻井速率的同时安全钻进。 [ 参考文献0 n]邬勰年 钻井液工艺学 ￡ M]．北京 石油太掌出版社， Z 0 0 0 ． [ z ] 黄汉仁 钴弗液T艺原理 [ M]． 北京 石油工业出版社， 1 9 8 1 E 3 ]李克向． ．钻井手册 甲方 M 。北京 舌油 t 业 版社 i 9 0 [ 杨玻 ， 瑟椿基 无粘 土低圃相 甲簸盐锚井液 J j．锚采 t艺．z o o l l ≯ 3 5 8、6 t 黎金明， 陈在嚣， 杨斌 等 。低隧相不混油钻井液在 C B ] 一 1 双分支水平井中的应用 r j．钻井液与完井液， 2 0 0 7 ， 2 4 4 3 7 ～3 9 ． [ 编辑] 弘文 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m