芳深9—2井钻井液技术.pdf

第 2 5卷 第 4期 2 0 0 8年 7月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI L I I NG FL UI D ＆ COMPI ET1 0N FI UI D Vo 1 ． 25 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 4 0 3 芳深 9 2井钻 井液技术 李培林 陈先贵 安淑芳。 刘 明胜 1 ． 胜利石油管理局海 洋钻 井公 司 ， 山东东 营；2 ． 大庆油 田井下作业公 司， 黑龙江大庆 3 ． 华北 石油 机械化工有限公司 ， 河北任 丘 ； 4 ． 渤海钻探 国际工程公 司， 河北任丘 摘要 芳深 9 2井位于松辽盆地 北部 徐家 围子 断陷上 升盘形 成 的鼻状 构造 带上 ， 是 大庆 油 田的一 口重 点采 CO 气 井 ， 完 钻 井深 为 3 7 5 9 m。介 绍 了该 井 的钻 井 液 技 术 难 题 和 采 用 的钻 井 液 工 艺 技 术 措 施 。 该 井 二 开 裸 眼 段 长达 2 2 4 6 m， 重 点是抑制地层造浆 、 保 持 井壁 稳定 、 防止 井塌和 缩径 ， 选用 了两 性离子 聚合 物低 固相 不分 散钻 井 液 ， 满足 了上部井段施工 需要 。三开裸 眼段长达 1 3 4 2 m， 根据地 层特 点采 用 了硅 氟抗 温防塌钻 井液 ， 安全 顺利地 钻过 了以火 山岩、 凝灰岩 为主 的地层 。应用结果表 明， 该套钻 井液技术对钻这 一类井有普遍 的指导意义。 关键词 两性离子聚合物钻井液 硅氟抗温 防塌钻 井液 井壁稳定 山前破 碎带 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 芳 深 9 2井位 于松辽 盆地 北 部徐 家 围 子断 陷 上 升盘形成的鼻状构造带上 ， 是 大庆油 田在芳深 9井 构造 上布 置 的一 口重 点采 C O 气 井 ， 完 钻 井 深 为 3 7 5 9 m， 钻 探 目的是 预 测 储 量 含 气 面 积 ， 落 实 产 能 ， 目的层 为营城组 火 山岩 储 层 ， 并 兼 探 火石 岭组 和登 娄库组。该井青山口组 井深 1 5 7 4 ～1 8 7 0 m 是山 前破碎带 ， 岩石胶结性差， 易吸水膨胀剥落 ， 地层坍 塌压力大。邻井在这一井段都发生过井壁坍塌卡钻 事 故 ， 致 使 钻 井 周 期 长 达 l l 5 d之 多 。而 芳 深 9 2 井 由于 采取 了硅 氟抗 温防 塌钻井 液技 术 ， 施 工 安全 、 顺 利 ， 并 且 电 测 1次 成 功 率 为 1 0 0 ％ ， 固井 质 量 优 质 ， 钻井 周期 提前 了 2 5 d 。 1 地 质 工 程 概 况 1 ． 1 地质概况 该井第 四系 井深 3 0 m 岩性 以灰黑色腐植土、 灰黄色表层黄土为主。明水组 井深 2 7 7 m 岩性为 灰色泥岩 杂色 砾岩不等 厚互 层。四方 台组 井深 4 0 6 m 岩性 以紫红色泥岩 与灰绿色泥岩夹泥质粉 砂 岩为 主 。嫩 江 组 井 深 1 4 2 0 m 岩 性 以 紫 红 、 灰 绿 、 灰黑色泥岩， 黑褐色油页岩为主， 紫红色泥岩极 易 造浆 ， 使 钻 井 液黏 度 、 切 力 变 大 ， 泥饼 增 厚 ， 缩 径 ， 易 造成 小 井 眼 。姚 家 组 井 深 1 5 7 4 m 岩 性 以紫 红 、 灰绿色泥岩， 棕灰色含油粉砂岩为主。青山口组 井 深 1 8 7 0 m 岩性 以大 段黑 色泥 岩 夹 黑 褐色 劣 质 油 页岩 为 主 ， 极 易 吸水 膨 胀 ， 剥 落掉 块 。泉 头组 井 深 2 8 8 0 m 岩性为灰绿 、 暗紫色泥岩 、 粉砂岩不等 厚互层 。登娄库组 井深 3 3 8 7 m 岩 性 主要为灰 绿 、 暗紫 色泥岩 、 粉 砂 岩 不 等 厚 互 层 。营 城 组 井 深 3 6 3 4 m 岩 性 以粗砂 岩 ， 砾岩 粗碎 屑沉 积为 主 ； 中部 以灰色流纹岩 、 火山角砾岩 、 凝灰岩为主。沙河子组 井深 3 7 5 9 m 岩性 以暗 色 泥岩 ， 夹泥 质 砂 岩 、 砂砾 岩 为主 。 1 ． 2 工 程概况 芳 深 9 2井 一 开使 用 『 j 4 0 0 mm 钻 头 钻 至 井深 1 7 1 m， 下入 『 j 3 3 9 ． 7 mm套管至井深 1 7 0 m； 二开用 『 j 3 l 1 ． 2 mm 钻 头 钻 至 井 深 2 4 1 7 m， 下 入 『 j 2 4 4 ． 5 mm 套管至井深 2 4 1 5 m； 三开使用 2 1 5 ． 9 mm钻 头钻至井深 3 7 5 9 m， 下入 『 j 1 7 7 ． 8 mm套管至井深 3 7 5 9 m。钻井 周 期 为 8 2 ． 1 3 d ， 提 前 2 5 d交 井 ， 纯 钻 时 间只有 6 7 ． 5 d ， 全 井 2次 电测 均 1次到 底 ， 固井 质量 优质 。 2 钻 井液技 术难 点 1 该 井有 2段 长 裸 眼 井段 ， 每 段 钻 井周 期 都 大 于 1 5 d 。超过 1 5 d ， 泥 页岩 在 水 基 钻井 液 的 浸 泡 和 频繁 起下 钻过 程 中钻 具 对 井 壁 的 撞击 下 ， 井 壁 的稳 定性 受到 严重 的威 胁 ， 易造 成井 塌 、 卡 钻事 故 。 第一作者简 介 李培林 ， 工程师， 1 9 6 7年 生， 2 0 0 3年毕业于 中国石油 大学 华东 石油工程专业 ， 现在胜利 石油管理 局海洋 钻井公司技术公司工作。地址 山东省 东营市仙 河镇 ； 邮政编码 2 5 7 2 3 7 ； 电话 0 5 4 6 8 8 7 0 1 4 0 ； E - ma i l l p l s l o f 1 2 6 ． 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 4期 李培林等 芳深 9 2井钻井液技 术 7 5 2 青 山 口组 山 前 破 碎 带 。 该 井 青 山 口组 长 达 2 9 6 m， 该 地层 以 伊 利 石 为 主 ， 胶 结 性 差 ， 易 吸 水 膨 胀剥落掉块 。在井深 1 3 4 0 ～1 3 5 0 m连续 1 0 m 的 钻进 中， 振动筛上返出的都是鸡蛋、 核桃大的不规则 掉块 ， 井下情况十分严 峻， 时刻都有卡钻 的危险， 给 继续实施钻井工作带来 了极大的困难 ， 也为井下安 全埋下了极大的隐患。 3 现 场 钻 井 液技 术 3 ． 1 一 开 0 ～1 7 1 m 防止井 口垮 塌是 该井 段 的重点 。为 保证 大井 眼 钻 井液 的携 岩性 和井 壁 稳 定 性 ， 用 预 水 化 膨 润 土 浆 1 O 0 m。水 1 0 t膨 润 土 0 ． 5 t纯 碱 0 ． 3 t CMC 开钻 。钻 井液 黏度 为 4 5 S 。钻 进 速 度不 大 于 2 0 m／ h ， 每 打完 1 个 单 根 划 眼 2遍 。完钻 后 大 排 量 6 0 I ／ s 洗井 。套管下入顺利 。 3 ． 2二开 1 7 1 ～2 4 1 7 m 二开 井 段 裸 眼 段 长 达 2 2 4 6 m， 重 点 是 抑 制 地 层造浆 、 保持井壁稳定 、 防止井塌和缩径 。为满足各 层段 特殊 地质 条件 对 钻 井 液 的要 求 ， 选 用 两性 离 子 聚合 物钻 井液 。 上部 井段 井 深 1 7 1 ～ 1 0 6 8 m 主 要 为泥 岩 ， 造 浆能力强 ， 易缩径而造成起下钻困难 。钻井 液以两 性离子聚合物控制造浆为主， 保持低密度 、 低黏度 ； 钻 井工 程方 面保 证 大排 量 洗 井 ， 让 钻 井 液 在 环 空成 紊 流 流态 ， 以提 高钻井 液对 井壁 的 冲刷能 力 ， 使井 眼 更 加清 洁 。二 开 钻井液 配方 如下 。 一 开钻 井 液 1 ． 0 9 ／ 6 F T 一 1 1 ． 0 防塌 稳 定 剂 F A 一 1 1 ． 0 9 ／ 6 铵盐 0 ． 2 5 F A 一 3 6 8 钻 井液 密度 为 1 ． 0 5 ～ 1 ． 1 5 g ／ c m ， 黏度 为 3 5 ～ 4 0 s ， 滤 失量 为 6 mL，塑性 黏 度为 1 2 mP a S ， 动切 力 为 6 ． 5 P a 。在 钻 进 过 程 中 ， 根 据 钻 井 速 度 、 钻 井 液性能和振动筛上返出的钻 屑特征 ， 细水长流地及 时补 充预水 化 处 理 剂 胶 液 0 ． 3 3 F A一 3 6 8 0 ． 5 铵盐 0 ． 5 F A 一 1 0 ． 5 F T 一 1 ， 使 F A 一 3 6 8有 效 含量 不低 于 0 ． 5 k g ／ m。 。该 井 段 的钻 速快 ， 井 壁 稳 定 ， 返 砂正 常 ， 起 下钻 通 畅 ， 没有 发 生阻 卡现 象 。 钻至 井深 1 2 0 0 m 时 ， 页 岩 在 钻 屑 中的 比例 为 3 0 。短 程起 下钻调 整 钻 井液 密 度 为 1 ． 2 5 g ／ c m。 ， 黏度 在 5 0 s 左 右 ， 排 量 为 5 5 I ／ s ， 正 常 钻进 。 当钻 至井 深 1 3 4 0 m 时 ， 钻 遇嫩 二段 劣质 油页 岩 ， 该 段 为 破碎 带 ， 成 岩 较 差 ， 井 口返 出 大 量 片 状 、 块 状 、 椭 圆 状 、 长 条状 页岩 ， 井下 情况 十分 复 杂 。经分 析研究 决 定 ， 将 钻井 液密 度 由 1 ． 2 5提 至 1 ． 2 8 g ／ c m ， 将 黏 度 由 5 0提至 5 8 s ， 待页岩掉块 比较少后恢复钻进， 钻 至 井深 1 3 5 0 m 以后 掉 块 明 显减 少 ， 起下 钻 没有 阻 卡现 象 。 下部 井 段青 山 口组 1 5 7 4 ～1 8 7 0 m 存 在 大 段 黑褐 色油 页 岩 ， 为 防止 掉块 井塌 造成 井壁 不稳 定 ， 必 须 提高钻 井 液密度 并严 格控 制 钻井 液滤 失量 。以高 浓 度胶 液形 式 补 充 F A一 1 、 F T 一 1以 提 高 钻 井 液 的 抑 制 能力 和 防塌能 力 ， 保 持 钻井 液 密 度 为 1 ． 3 1 ～ 1 ． 3 5 g ／ c m 。 ， 黏 度 为 6 0 ～7 0 s ， 滤 失量 不大 于 4 mI 。胶液 配 方如 下 。 0 ． 5 0 ％ F A一 3 6 8 2 ． 0 铵 盐 1 ． 0 F A一 1 十 2． 0 FT一 1。 泉头 组 1 8 7 0 ～2 4 1 7 m 存 在 大 段 泥 岩 ， 易 造 浆 ， 且 存在 大段 硬 脆性 泥 岩 ， 易掉 块 ， 须 调 整好 钻 井 液 性 能 ， 减 少掉 块程 度 。钻井 液 及胶 液配 方如 下 。 钻井 液0 ． 3 0 F A 一 3 6 8 0 ． 8 9 ／ 6 铵 盐 0 ． 8 FA一 1 0． 8 FT一 1 胶 液0 ． 5 0 F A 一 3 6 8 1 ． 5 9 ／ 6 F A 一 1 2 ． 0 铵 盐 2 ． 0 F T一 1 。 完 井 电测 前 ， 注入 高浓 度 防塌剂 钻井 液 钻井 完 井液 0 ． 6 7 ％F T 一 1 0 ． 6 7 F A 1 封 闭 易 坍 塌 井 段。电测前用黏 度为 2 0 0 S的稠浆举砂 ， 并向井内 注 入 1 0 0 m。 密 度 为 1 ． 3 2 g ／ c m。 、 黏度 为 1 O 0 S 的钻 井 液 ， 并加入 1 t 塑 料 小 球 ， 起 钻 电测 ， 电 测 一 次 成 功 ， 顺利 到底 。固井过 程 一切 正常 ， 固井质 量优 质 。 二开使用 的两性离子聚合物低 固相不分散钻井 液对 泥 页岩 的包 被效 果好 、 抑 制造 浆能力 强 ， 流 动性 好 。通 过严 格控 制钻 井液 性能 ， 从 钻井 液 的密度 、 黏 度 、 滤失量 、 环空流型等方面采取 了正确 的措施 ， 钻 井 过程 优质快 速 ， 未 发 生任 何 井下 安 全 事 故 。二 开 钻 井液性 能 见表 1 。 3 ． 3三开 2 4 1 7 ～3 7 5 9 m 三开 井段 裸 眼段 达 1 3 4 2 m， 根 据 地 层 特 点 采 用 硅氟 抗温 防 塌 钻 井 液 。该 钻 井 液 高温 稳 定 性 高 ， 防塌抑 制能 力 强 。在 钻 进 过 程 中 ， 各 种 处 理 剂 以胶 液形 式 补充 ， 保 证 它们 在钻 井 液 中 的有 效 含 量 。钻 井液及 胶液 配方 如下 。三开 钻井 液性 能见 表 2 。 钻井液二开钻井液 1 ． 0 ～3 ． 0 抗高温 降 滤 失 剂 K J 一 1 1 ． 0 ～ 1 ． 5 聚 硅 氟 稳 定 剂 GWJ 1 ． 5 ～2 ． 0 封 堵 防塌 剂 Y GT 1 ． 5 ～ 2 ． 0 抗 高温 抑 制 剂 YGY 1 ． 0 ～ 3 ． 0 硅 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 6 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 7月 氟 高温降黏剂s F 一 2 6 0 1 ． 5 ～2 ． 0 F T一 1 1 ． 5 ～ 2 ． 0 FA一 1 胶 液 3 ． 0 K J 一 1 1 ． 5 YGY0 ． 5 F A 一 3 6 8 3 ． 0 FA一 1 1 ． 0 Na 0H 表 1 二开钻 井液性 能 井深 P FV F L 泥饼 P V y P G e 1 ， m g ／ c m s mL mm mP a s Pa Pa ／ P a ‘ D H 2 41 7 1 ．2 9 65 5． 0 0． 5 1 8． 0 1 3． 0 2 ．5～ 3． 5 9 2 44 3 1 3 3． 0 0． 4 8 0． 5 7 2． 0～ 7 ． 0 0． 07 8 0 ．3 2 6 13 1 9 1 0 ． 0 0． 57 0． 5 4 2． 5～ 4．5 0． 07 8 0． 8 2 83 0 2 5 1 6 ． 0 0． 6 8 0． 5 5 2． 5～ 8 ． 0 0． 07 8 0． 5 2 9 92 2 0 1 6 ．5 0． 58 0． 6 0 3． 5～ 8 ． 0 0． 05 0 0． 4 3 2 15 2 0 2 1 ．5 0． 68 0． 5 4 3 ．5～ 1 0 ．0 0． 05 0 0 ．4 3 3 8 0 22 1 4 ．0 0． 68 0． 57 4． 5～ 9 ． 0 0． 05 0 0． 3 3 5 02 1 8 1 2 ．5 0． 68 0． 57 3 ．5～ 1 0 ．0 0． 05 0 0． 1 3 6 84 1 6 1 9． 0 0．6 8 0． 57 3． 5～ 1 0． 0 0． 05 0 0． 2 3 7 59 1 9 1 7． 0 0．6 8 0． 57 3． 5～ 1 0． 0 0． 05 0 0． 2 注 F L为 2 ． 5 ～4 mL ， F L H T H P 为 1 O ～1 1 mL， p H 值均为 9 ～ 11。 泉头组和登娄库组地层有大段硬脆性泥页岩 ， 容易吸水剥落掉块 ， 且三 开钻进周期长 ， 起下钻频 繁 ， 在钻 具 的撞 击 下 有硬 脆 性 泥 页 岩掉 块 现 象 。因 此调整钻井液使其密度为 1 ． 1 9 ～1 ． 2 0 g ／ c m。 ， 黏度 为 6 0 ～7 0 S ， 动 塑 比大 于 0 ． 6 0 P a ／ mP a S 。 钻井 液 具 有良好 的携砂能力 ， 钻屑返 出正常 。严格控制钻井 液滤 失量小 于 3 mL， 高 温 高压 滤 失 量 小 于 l l mL， 降低 滤液渗 入地 层 的 量 ； 钻 井 液 中 的改 性 沥 青 在 井 壁上形成一层涂敷层 ， 起到一定的防塌 和降滤失作 用 ； 钻 井 液 中有 足量 的 防塌抑 制处 理剂 ， 既起 化学 防 塌作用 ， 又起物理防塌作用 ， 提高了钻井液的整体防 塌能力。在工程上配合适 当的排量 3 2 I ／ s ， 使钻 井液在环空中呈层流流态 ， 防止紊流冲蚀井壁 ； 控制 起 下钻 速度 不大 于 0 ． 5 m／ s ， 避 免压 力 激 动 引起 掉 块 ； 下钻 到底 不 大幅度 处理 钻井 液 ； 充分 利用 固控设 备 ， 控制钻井液含砂量小于 0 ． 5 。通 过以上措施 的实行 ， 该 井段 施工 安全顺 利 ， 未发 生井 下事 故 。 为 了保证钻井 液的高温稳定性 ， 加入 1 ． 0 ～ 3 ． 0 S F 一 2 6 0 ， 提 高 钻 井 液 的表 面 活性 ， 阻 止钻 井 液 在高 温和 高 p H 值 条 件 下 的 溶 胶 化 程 度 ； 加 入 足 量 的润 滑剂 ， 使钻 井 液具有 良好 的 润滑性 ， 泥 饼摩擦 系 数始 终 保 持 为 0 ． 0 5 ～0 ． 0 7 ， 钻 进 扭 矩 为 4 8 4 ． 0 5 ～ 6 91 ．5 0 k g m 。 电测和固井前 ， 强化井眼净化措施 ， 以减少复杂 事故 的发生 。采 用稠浆 举 砂 、 起 钻前 打封 闭液 、 电测 和下套管前一次性 加足塑料小球 ， 下完套管后先用 小排 量 顶通 ， 固井 前 再 大 排 量 循 环 ， 确 保 井 眼 畅通 ， 保 证施 工安 全 。电测一 次 成功 ， 井径 规则 ， 平 均井 径 扩大率为 1 3 ． 9 5 ， 套管下入顺利 ， 固井质量优质 。 4 认 识 与 结论 1 ．两性离子聚合物钻井液性能稳定， 抑制效果 好 ， 流变性 能好 ， 能 满足上 部 井段施 工 需要 。 2 ．提高 钻井 液 的防缩 径遇 卡 、 稳 定 井 壁 能力 和 润滑性 是 长裸 眼施 工 的关 键技 术 。 3 ．硅氟抗温防塌钻井液体 系高温稳定性强 ， 抑 制防塌 效 果好 ， 可 以安全顺 利 地钻 进 以火 山岩 、 凝灰 岩为 主 的地 层 。 4 ．钻进过程 中应充分使用固控设备 ， 及时清除 钻井 液 内钻 屑和无 用 固相 ， 提高 泥饼 质量 。 5 ．电测 和 固 井 前 ， 强 化 井 眼 净 化 措施 ， 可 减 少 复杂事故 的发生。 参 考 文 献 [ 1 ] 徐 同台， 油气 田地 层特性 与钻 井液技 术 ， 北 京 石油 工 业出版社 ， 1 9 9 8 [ 2 ] 纪春 茂 ， 北塘 3 6 1 1井 钻 井 液技 术 ， 钻 井 液 与完 井 液 ， 1 9 9 8， 1 5 2 4 1 ～4 3 [ 3 ] 石秉 忠， T 8 1 0 X K长裸眼斜直井 钻井液技 术 ， 钻 井液与 完井液 ， 2 0 0 4 ， 2 1 5 5 8 ～6 O 收稿 日期 2 0 0 8 0 1 2 1 ； HGF 0 8 0 4 N1 3 ； 编辑 王 小娜 9 9 9 9 O O 5 5 2 3 2 3 ～ ～ ～ ～ O 5 O 5 1 1 0 0 O 5 O O O O 5 O 5 6 O 8 1 1 0 1 5 5 5 5 5 5 5 ● ● ● ● ● ● ● O O O O O O O O O O O O 5 O ● ● ● ● ● ● ● 6 6 5 5 6 4 5 5 O O O O 5 O 5 3 4 5 5 6 5 7 6 2 1 5 O 5 9 5 5 1 1 1 2 2 2 3 3 ■ ● ● ● ● ● ● ● O O 1 2 3 4 8 O 3 O 3 7 8 O 9 9 O 2 3 3 5 8 1 4 1 1 1 1 1 1 2 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m