哈3-H3鱼翅型分支水平井钻井液技术.pdf

第 2 7卷 第 3期 2 0 1 0年 5月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D CoM PLETI oN FLUI D V_0I ． 2 7 No． 3 M a y 2 01 0 文章编 号 1 0 0 1 ． 5 6 2 0 2 0 1 0 0 3 0 0 5 9 ． 0 3 哈 3 - H3鱼翅型分支水平井钻井液技术 任 勋 辽河油 田钻采工艺研究院，辽宁盘锦 摘要 哈 3 - H3是一个主井眼、4个分支井眼的鱼翅型分支水平井，目的层为太古界潜山油层。主井眼完钻井 深为 2 9 9 4 m，最大井斜角为 9 5 ． 7 2 。 ，水平位移为 1 0 1 6 ． 7 3 m，水平段长 6 5 0 m。4个 水平 分支最长的 1 8 0 m，最 短的 1 0 0 m。根据不同地层特点，结合钻井工程设计，在砂泥岩地层使用了聚合物硅胺钻井液，在主井眼水平段及 4个水平分支段使用 了水包油钻井液进行近平衡压力钻井。现场施工表明，该井钻井液工艺技术较好地满足了鱼翅 型分支水平井上部软泥岩地层造浆，泥包钻具问题，而且很好地满足 了大斜度井段、水平段、分支井段的润滑防 卡和井眼净化要求 ，全 井钻 井施工安全 、顺利 ，电测一次成功 ，井身质量 和固井质量全部合格 ，油层保 护效果好 。 该井投产初期用 8 fi l m油嘴 自喷生产，产油量为 4 4 t ／ d ，产气量为 1 5 0 0 0 m3 ／ d ，是相邻普通开发井日产量的 1 5 倍左右。 关键词聚合 物硅 胺钻井液 ； 水包油钻井液 ；分 支水平井 ； 井 眼净化 ；防卡 ；防止地层损害 中图分 类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 1 地质工程概况 1 ． 1 地质概 况 哈 3 - H3井位于辽河大 民屯凹陷边 台法 牛断阶 带中段 ，地层 自上而下依次为馆 陶组、东营组、沙 一 段 、沙三段和太古界潜 山。其主要 目的层为太古 界潜山 ，埋藏较浅 ，垂深 为 1 9 3 0 m，岩性主要 由 混合花 岗岩组成 ，储层孔 隙度为 5 ％，渗透率小于 1 1 0 u m ，属于裂缝性储层 ，且潜山储层非均质 性强。邻井资料表 明，哈 3 块潜 山为高凝油藏 ，地 面 原 油 密 度 为 0 ． 8 4 5 g ／ e m3 ，黏 度 为 1 0 ． 0 5 mP a S ， 凝固点为 3 9。 C； 太古界潜 山油藏具有统一 的压力 和温度系统 ，原始地层压力系数为 0 ． 9 5 ～0 ． 9 7 ，地 温梯度为 3 ． 0 8 。 C／ 1 0 0 m，属于正常温度压力系统 。 1 ． 2工程概 况 哈 3 - H3是一个主井眼、4个分支井 眼的鱼翅型 分 支水平井。主井眼完钻垂深 为 2 2 3 0 m，斜深为 3 0 0 4 ． 5 6 m， 水平位移为 1 0 1 5 ． 6 5 m， 造斜点为 1 7 6 0 m，最 大井斜 为 9 4 ． 4 9 。 。该井 一开使 用 西3 4 6 m m 钻头钻至井深 4 0 5 m，下人 2 7 3 ． 0 5 mm表层套管 至井深 4 0 1 ． 3 6 m，封 固松散的馆 陶组地层。二开使 用 2 4 1 - 3 mi l l 钻头钻至井深 1 7 6 0m开始定向，至 井深 2 3 4 4 m井斜达到 9 5 。 ，进人潜 山顶部 1 0 m 中 途完钻 ，下人 西1 7 7 ． 8 mm技术套管至井深 2 3 3 8 ． 9 6 m，将砂泥岩地层封固。三开使用 西1 5 2 ． 4 mm钻头 进行主井眼水平段钻进，钻至井深 2 4 4 6 m进行 z 1 鱼翅分支钻进 1 8 0 m至完钻井深 ，采用柴油替净钻 井液后裸 眼完井 ； 继续钻进 至井深 2 5 4 7 m，进行 z 2 鱼翅分支钻进 1 4 4 m至完钻井深 ，采用柴油替 净钻井液裸眼完井 ； 继续进行主井眼水平井段钻进 至井深 2 6 4 7 m，进行 z 3 鱼翅分支钻进 1 0 0 m 至完 钻井深 ，采用柴油替净钻井 液后裸眼完井 ； 继续钻 进至井深 2 8 3 8 m，进行 Z 4鱼翅分支钻进 1 5 0 m至 完钻井深 ，采用柴油替净钻井液后裸 眼完井 ； 继续 钻 进至完钻 井深 2 9 9 4 1 1 1 ，下入 西1 2 7 mm筛管 至 井深 2 9 7 6 ． 1 5 m。全井施工安全顺利 ，井身质量 和 固井质量全部合格。哈3 - H 3 井井身结构见图 1 。 第一作者简介 任 勋 ，工程 师，1 9 6 4年 生 ，1 9 8 5年 毕业于重庆石 油学校钻 井专业 ，现在主 要从 事钻 井液 的科研设计工 作。地址 辽宁盘锦辽河油田钻采工艺研究院钻井工程设计中心 ；邮政编码 1 2 4 0 1 0；电话 1 3 9 9 8 7 7 6 3 7 9； E - ma i l Re n x u n pe t r o c hi na ． c o rn ． c a。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 0年 5月 慧 置 ‘生 s 一 ＼ ＼ 。 x 2 34 4 m Z 2 分支 l 5 2 ．4蛐z 支 1 5 2 ． 4 n l m x 2 5 4 7 - 2 6 9 1 m m 2 8 3 8 ～ 2 9 8 8m 图 1 哈3 - H 3鱼翅型分支水平井井身结构 2 钻井液技术难点 1 该地区东营组和沙河街组地层岩性主要为砂 泥岩互层，泥岩较软 ，蒙脱石含量较高，极易水化 膨胀和造浆 ，造成缩径、泥包和压差卡钻。要求钻 井液具有很好的包被抑制性能。 2 哈 3 - H 3鱼翅型分支水平井的主井眼在井深 1 7 6 0 m处 沙河街组三段 进行地层定 向，按 7 。 ／ 3 0 m造斜 ，到达水平段窗 口A点时 ，井斜为 9 4 ． 4 9 。， 随主井眼钻进 的 4个分支井 眼的井斜也在 9 0 。左 右。由于井斜大 ，摩阻和扭矩增大 ，易发生压差卡 钻问题 ，特别是在泥岩地层 ，因造斜率高，井斜变 化率大，钻井液密度较大，容易嵌埋钻具，造成钻 具摩擦和扭矩增大 ，发生压差卡钻的危险更大，因 此润滑防卡是水平井钻井施工的重点工作。要求钻 井液具有 良好的失水造壁性能，具有 良好的泥饼质 量和井壁润滑效果。 3 水平井钻井施工过程中，当井斜超过 4 5 。 后， 容易形成岩屑床，特别是在可钻性好的沙河街组地 层中，由于钻速快，环空钻屑浓度大，井 眼净化问 题更为突出。要求钻井液具有良好的悬浮和携屑性 能， 及时将井筒内的岩屑带出地面， 确保起下钻畅通。 4 该井储层孔隙度和渗透率较低 ，地层压力系 数为 0 ． 9 5 ～0 ． 9 7 。做好潜 山地层 的油层保 护工作 ， 减少地层伤害，最大限度地解放油层 ，是该井钻井 施工的最终 目的。 3 钻井液工艺技术 3 ] 3 ． 1 二开直井段及 增斜段钻井液 技术 为了解决大斜度井眼砂泥岩地层 的润滑防卡和 井眼净化问题 ，结合该地区以往钻井施工的成功经 验，二开使用聚合物硅胺钻井液，该钻井液的基本 配方如下。 4 ％～5 ％ 膨 润 土 0 ． 2 ％～0 ． 3 ％ K． P HP 1 ． 0 ％～ 1 ． 5 ％GwJ 0 ． 4 ％～0 ． 6 ％ NH 一 P AN 0 ． 5 ％～ 1 ． 0 ％ S AS 5 ． 0 ％～7 ． O ％ 柴油 2 ． 0 ％～ 3 ． 0 ％ 石墨粉 加重剂 在 钻井过程 中，为 了防止上 部软泥岩地层水 化膨胀和造浆 、泥包钻具 问题 ，不 仅用 K - P HP和 G WJ 增强钻井 液的包被抑制性能 ，同时采取低黏 度 、低切力 、大排量方 式钻进。控制 漏斗黏度为 4 0 ～4 5 S ，静切力为 0 ． 5 ～1 ／ 1 ～2 P a ／ P a ，排量不低 于 3 2 L ／ s ，保证钻井液上返速度大于 1 ． 4 m／ s 。钻至 井深 1 7 6 0 m后按 7 。 ／ 3 0 m定向造斜，此时钻井液 技术措施主要围绕润滑防卡和井眼净化方面进行 。 ①在直井段钻井液基础上，进一步加大包被抑 制剂和降滤失剂用量，保持钻井液性能稳定，使其 具有良好的流动性和滤失造壁胜，滤失量小于 4 mL 。 ②造斜后一次性混入 5 t 柴油，随着井斜和位移的 增加 ，逐步提高钻井液含油量 ，当井斜超过 6 0 。后 使含油量达到 6 ％，同时配合使用 2 ％～3 ％石墨粉 和适量塑料小球 ，使泥饼摩阻系数小于 0 ． 0 5 ，提高 钻井液的润滑 防卡性能。③为了提高大斜度井眼的 净化效果 ，当井斜超过 4 5 。后 ，除 了加大 K ． P HP 用量外 ，同时增加一定量的 XC，使钻井液动塑 比 大于 0 ． 5 P mP a S ，漏斗黏度为 5 0 s 左右 ，静切力 为 1 ． 5 ～2 ／ 3 ～4 P a ／ P a ，以提高钻井液的悬浮和携屑 性能 。④每钻进 5 0 ～8 O m 至少 短程起下钻一次 ， 以清除井壁上的浮泥饼，防止岩屑床形成。保证钻 井液排量不低于 3 2 L ／ s ，提高钻井液的携岩 能力。 ⑤钻达水平段窗 口A点后 ，按钻进排量充分循环钻 井 液洗井 2周 ，并将钻井液含油量提至 7 ％，同时 混人石墨粉和塑料小球 ，中途完钻 电测一次成功 ， 下入技术套管和固井顺利，二开直井段 、增斜段钻 井液性能见表 1 。 表 1 哈 3 - H3井二开直井段增斜段钻井液性能 ～ 管衄 ＼ 擎一 n m 支 钾 螂 i }面 ～ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 7 卷 第 3 期 任 勋哈3 ． H 3 鱼翅型分支水平井钻 井液技 术 6 1 3 ． 2 三开 水平段 及分 支段钻井 液技术 3 ． 2 ． 1 钻井液体 系确定 该井在潜 山地层使用了润滑防卡效果好 、储层 污染小 、渗透率恢复值高的水包油钻井液 ，其基本 配方如下 。 5 0 ％～6 0 ％ 淡水 4 0 ％～5 0 ％ 柴油 0 ． 3 ％ ～ 0 ． 4 ％ XC 0 ． 3 ％～0 ． 4 ％ C MC 1 ％～1 ． 5 ％ 主 乳 化 剂 0 ． 2 ％～0 ． 4 ％ 辅 乳 化 剂 0 ． 2 ％～O ． 3 ％ 焦亚硫酸钠 0 ． 1 ％～0 ． 2 ％N a O H 3 ． 2 ． 2 钻井液配制工艺 配浆前 将钻具 下至套 管鞋处 ，用 淡水替 出井 筒 内钻井液 ，彻底 清洗高架 槽、振 动筛 和钻井液 循环罐，打人 4 5 m 淡水，通过混合漏斗，分别加 入 0 ． 2 ％～0 ． 3 ％ 焦 亚 硫 酸 钠 、0 ． 1 ％～0 ． 2 ％Na OH、 0 ． 3 ％n0 ． 4 ％XC和 0 ． 3 ％～0 ． 4 ％C MC，利用搅拌器、 泥浆枪和循环系统 ，充分搅拌 、喷刺 ，待其完全分 散 、溶解后按配浆量计算 ，加入 1 ％～ 1 ． 5 ％ 主乳化 剂和 0 ． 2 ％～0 ． 4 ％ 辅乳化剂 以及 3 5 m 柴油 ，高速 搅拌 、高低压循环 ，使其充分乳化 ，直到配制成密 度为 O ． 9 5 ～O ． 9 8 g ／ c m 、黏度为 6 0 ～7 0 S的稳定乳 状液 8 0 1 T I 后三开钻进。 3 ． 2 ． 3 钻井液维护 ①在钻进过程 中主要补充 X C和 C MC、柴油 ， 钻井液黏度不低于 6 0 S ， 静切力为 3 ～5 ／ 4 ～7 P a ／ P a ， 流性指数为 0 ． 5 ～0 ． 6 ，动塑 比不低于 0 ． 6 P a ／ mP a S ， 以保证 钻屑 的悬 浮和携带 能力。②每天 补充一定 量 的焦亚硫酸钠 ，提高 聚合 物 XC和 C MC的热稳 定性 。③按配 方要求 补充钻井 液 的量 ，保证 体系 的油水 比，合理控制钻井液密度 ，满足近平衡压力 钻井需要 。④ 由于水平 分支段施 工难 度较大 ，加 之钻 井液 排量 达不 到 1 5 L ／ s ，上 返速 度不 够 ，钻 屑携带不彻底，使钻井液密度降不下来。在井深 2 7 5 0 1 1 71 后将含 油量一度提高到 6 0 ％，基本保证 了 实现近平衡压力钻进 ，顺利钻至井深 2 9 9 4 m完井 ， 三开水平段钻井液性能见表 2 。 表 2 哈 3 - H 3井三开水平段钻井液性能 4 应 用 效 果 1 ． 哈 3 - H3 井 实施的钻井液技术 ，不仅较好地 解决 了鱼翅型分支水平井上部软泥岩地层造浆 、泥 包钻具 问题 ，而且很好地满足 了大斜度井段 、水平 段 、分支井段的润滑防卡和井眼净化要求 ，全井钻 井施工安全、顺利 ，电测一次成功 ，井身质量和 固 井质量全部合格 。 2 ． 哈 3 - H3 井使用 的水包油钻井液 ，密度 比较 低 ，钻井液性能稳定 ，实现 了全过程无固相近平衡 压力钻进 ，油层保护效果 良好 。哈 3 - H3 井在 投产 初期使用 8 mm油 嘴 自喷生产 ，油层压力 为 4 ． 2 MP a ，套管压力为 4 ． 0 MP a ，产气量为 1 5 0 0 0 m3 ／ d ， 产油量 为 4 4 ， 是相邻普通开发井 日产量 的 1 5 倍 左右 参 考 文 献 【 1 1 石凤岐，尹洪生，张东海 ，等 ． 云 2 一 平 1 多台阶变方 位水 平井 钻 井液 技 术 [ J ] ． 钻 井液 与 完井 液 ，2 0 0 2 ，1 9 3 3 3 ． 3 5 ． [ 2 】 乔永 ，庄义江，郭明贤，等 ． 濮 2 一 平 1 钻井液技术 [ J 】 ． 钻井液与完井液，2 0 0 2 ，1 9 5 4 0 4 3 ． f 3 ]3 王思友，庞永海 ，王伟忠，等 ． 家 H2分支水平井钻井 液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 5 ，2 2 S 1 2 4 ． 2 8 ． 收稿 日期2 0 0 9 1 1 - 3 0 ；HG F 1 0 0 2 A5 ；编辑张炳芹 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m