哈山区块钻井液技术研究与应用.pdf

2013年11月 邱春阳等．哈山区块钻井液技术研究与应用 35 哈山区块钻井液技术研究与应用 邱春阳，何兴华，司贤群，王宝田 胜利石油管理局钻井泥浆公司，山东东营257064 [摘要] 根据哈山区块地层特点，优选出胺基强抑制封堵防塌钻井液体系。该钻井液体系 抑制性好，封堵性强，具有一定的抗碳酸根污染能力，在哈山1井和哈山2井取得了良好的现场应 用效果，施工中井壁稳定，起下钻畅通无阻，电测及下套管均一次成功。 [ 关键词] 哈山区块胺基钻井液强抑制封堵 哈山区块位于准噶尔盆地中石化北缘1区块 西南端，构造上属于准噶尔盆地与和什托洛盖盆 地结合部，处于哈德构造带的西段。地表出露石 炭系、二叠系及白垩系地层，其余均被第四纪地层 覆盖。前期邻区勘探发现了百口泉、乌尔禾、风 城、夏子街四个油田，共上报探明地质储量377 M t ，从侧面反映出哈山区块具有较好的油气地质 条件，勘探与开发前景广阔。随着西部新区勘探 开发步伐的加快，哈山区块的勘探开发被提上日 程，为提高西部新区勘探开发效益，笔者针对地层 特点进行了钻井液技术研究，确定了合理的钻井 液施工工艺，为提高西部新区的勘探开发效率提 供技术支撑。 1哈山区块地层岩性 根据区域钻探和地震资料分析，主要层系岩 性特征如下 1自垩系。为一套浅湖一河流相沉积，中上 部主要为灰色、浅灰色泥质砂岩、砂质泥岩的互 层，底部为灰色砂砾岩。 2侏罗系。为河流一湖沼相沉积，顶部为灰 色含砾砂岩，上部以砂岩、泥质砂岩、泥岩夹煤层 的互层为主，中部主要是灰色泥岩，中下部为含砾 不等粒砂岩、砂岩夹泥质粉砂岩、泥岩薄层，富含 煤层，下部以泥岩和砾岩为主，底部为厚层砂砾岩 及砂质砾岩。 3三叠系。为扇三角洲相沉积，灰绿色砂砾 岩、中砾岩夹棕灰色泥岩。 4二叠系。中、上部为扇三角洲沉积，为灰 色及棕红色砂砾岩、不等粒砂岩夹泥岩、砂质泥岩 及深灰色泥质白云岩、白云质泥岩夹层状细一粗 粒砂岩的混合沉积；下部为火山岩建造，发育玄武 岩、安山岩、凝灰岩及流纹岩，裂缝相对较发育。 2哈山区块钻井液技术难点 从邻近区块钻井施工情况及地层岩性来看， 哈山区块钻井液技术难点如下 1白垩系地层中泥岩夹层蒙脱石含量高，吸 水易膨胀，造浆性强，钻井液易被黏土污染，造成 黏切力升高，岩屑易粘附在井壁上，造成起下钻 遇阻。 2侏罗系中下部富含煤层，局部泥煤互层。 煤层性脆，节理性强，在外力作用下易发生坍塌； 泥煤互层中的泥岩不纯，水化后强度降低，造成其 上支撑的煤层垮塌，井壁失稳严重，临近凤南区块 多次因此发生卡钻事故。 3三叠系和二叠系断层多，断层带附近地层 易发生井漏，临近凤南区块发生过多起井漏事故； 且因受地质运动作用，断层带附近地层破碎性严 重，施工中垮塌掉块不可避免。 4二叠系井段风城组潜在的地层流体如二 氧化碳层等侵入易造成钻井液污染，引发井下 复杂；储层可能存在异常高压层，易发生溢流、井 喷，而上部地层承压能力薄弱，裂缝性发育，易发 生上漏下喷的复杂情况。 3钻井液体系研究 针对哈山区块的实际情况，分析认为在钻井 液密度可供调节范围很小的情况下，保持钻井液 体系具有良好的流变性及抗污染性能是实现钻井 液技术的前提，提高钻井液体系的抑制性和封堵 性是钻井液技术的关键，可通过抑制剂和封堵剂 的多元协同作用来达到这一要求。经过处理剂优 收稿日期20130521。 作者简介邱春阳，工程师，从事钻井液体系研究和现场技术 服务工作。 、一 36 精细石油化工进展 第14卷第6期 A D V A NC ESINFINEPETR O C H E M I C A LS 选及性能优化，结合临近区块钻井液施工经验，确 定哈山区块钻井液体系为胺基强抑制封堵防塌钻 井液体系，其配方如下4％～5％膨润土 O ．3％一0．4％N aO H O ．2％一O ．3％K PA M O ．25％H VC M C1％一2％有机胺1．5％～ 3％抗高温抗盐降滤失剂JzC一10．2％～0．5％ 磺酸盐聚合物降滤失剂1％一2％白油2％～ 4％沥青类防塌剂2％一4％抗温抗盐防塌降滤 失剂K F F2％一4％无水聚合醇1％～2％非渗 透成膜封堵剂2％一3％超细碳酸钙。 3．1钻并液体系抑制性能 对钻井液体系进行线性膨胀实验和岩屑回收 率实验，评价体系的抑制性能，结果见表1。胺基 强抑制封堵防塌钻井液体系的岩心线性膨胀高度 明显低于常规聚磺钻井液体系，岩屑回收率高达 94．6％，说明该体系抑制性强，能够抑制泥页岩水 化膨胀，有利于井壁稳定。 表1钻井液的抑制性能 实验介质堂害譬等12回0收。C率／％ 清水0．86 4．8142．4 常规聚磺钻井液0．56 2．4578，5 胺基强抑制封堵防塌钻井液0．32 1．0694．6 3．2钻井液体系封堵性能 采用直径为30～40目的石英砂作为过滤介 质，加入配制好的钻井液体系，固定后加压0．．69 M Pa，检验钻井液体系的封堵能力，结果见表2。 胺基强抑制封堵防塌钻井液在加压15m in和60 m i n后的砂床侵入深度明显低于常规聚磺钻井液 体系，说明胺基强抑制封堵防塌钻井液体系在压 差作用下快速形成了承压封堵带，能够封堵地层 孑L隙及微细裂缝。 表2钻井液的封堵性能 钻 井 液 体 系 笪1茎5鎏rai堡n△ 堡 盎 堡 迦60m in 3．3抗碳酸根和碳酸氢根污染实验 向钻井液体系中加入碳酸氢钠，模拟钻井液 被碳酸根和碳酸氢根污染的情况，研究碳酸氢钠 加量对钻井液体系性能的影响，将加入碳酸氢钠 的样品于120oC下老化16h，实验结果见表3。 钻井液体系被8％的碳酸氢钠污染后，流变性和 滤失性能变化不大，说明钻井液体系具有极强的 抗碳酸根和碳酸氢根污染能力。 表3钻井液抗污染性能 4现场技术措施 4．1强化钻井液体系的抑制性 针对上部地层泥岩易吸水膨胀及煤泥互层中 泥岩水敏性强的特点，强化钻井液体系的抑制性。 在钻井液体系中加入有机胺和无水聚合醇，使用 聚丙烯酸钾大分子聚合物作为包被剂，通过“晶 层镶嵌”和“浊点效应”协同增强钻井液体系的抑 制性[1-3] ，一则减缓上部泥岩段的吸水膨胀，防止 缩径卡钻；二则降低泥煤互层中泥页岩的水化程 度，防止煤层段的井壁失稳。 4．2强化钻井液体系的封堵性 4．2．1断层带的封堵 主要措施是在钻进到断层带时，向钻井液体 系中提前加入随钻堵漏材料和沥青类封堵剂，配 合不同粒径的超细碳酸钙，封堵地层裂缝和破碎 带，增强地层的承压能力，防止井漏。 4．2．2煤层井段的封堵 使用沥青和非渗透成膜封堵剂，配合不同粒 径的超细碳酸钙，对煤层中的层理及微细裂缝进 行有效封堵，依靠封堵材料协同作用提高封堵效 果，使钻井液体系在井壁上形成一层薄而致密的 不渗透严封堵层，减缓滤液对地层的侵入，并有效 发挥钻井液液柱对井壁的物理支撑作用H “J。 4．2．3调整钻井液的流变性 控制钻井液体系具有良好的流变性，降低流 动中产生的循环压耗，减小起下钻引起的压力激 动。钻进至煤层和断层带时，适当提高钻井液的 2013年11月邱春阳等．哈山区块钻井液技术研究与应用 37 黏切，增强钻井液的悬浮携带能力，将掉块及时携 带出井外，净化井眼。 5现场应用 哈山1井是哈山区块第1口预探井，完钻井 深2 554．00 m ，一开用 b 346．1m m 钻头钻至 111．70m ，二开用西215．9m m 钻头钻至2554．00 m 完钻。哈山2井一开使用 b 444．5 m m 钻头钻 至井深152．00m ，二开使用4, 311．2m m 钻头钻至 井深1 452。00m ，三开用犯15．9 m m 钻头钻至井 深2960．00m 完钻。 哈山1井和哈山2井都是从二开使用胺基强 抑制封堵防塌钻井液体系，其应用效果见表4。 表4钻井液体系的应用效果 6结论 1胺基强抑制封堵防塌钻井液体系在哈山 两口井的应用结果表明，该体系适应哈山区块的 地层特点，有助于该区块的进一步勘探开发。 2该区块钻进中应注意防漏和防喷，提前准 备好堵漏材料，备足加重材料，进入油层后密切监 测钻井液密度变化，确保井下安全。 3 钻进中没有发现钻井液体系被碳酸根和 碳酸氢根污染情况，但是在该区块其它井的钻探 中决不可麻痹大意，防止出现复杂事故。 参考文献 张克勤，何纶，安淑芳，等．国外高性能水基钻井液介绍 [J ]．钻井液与完井液，2007，2436873． 张启根，陈馥，刘彝，等．国外高性能水基钻井液技术发展现 状[J] ．钻井液与完井液，2007，2437477． 王洪宝，王庆，孟红霞，等．聚合醇钻井液在水平井钻井中 的应用[ J]．油田化学，2003，203 200202． 申瑞臣，屈平，杨恒林．煤层井壁稳定技术研究进展与发展 趋势[ J]．石油钻探技术，2010，38317． 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，2008，18 1 912． 李洪俊，代礼杨，苏秀纯，等．福山油田流沙港组井壁稳定技 术[J] ．钻井液与完井液，2012，29 64245． Resear chofa D ri l l i ng Fl ui d Syst emand it s A ppl i cat i on i nH ashanBl ock Q i uChunyang H e X inghua SiX ianqun W ang Baot i an D ri l lingandCom pl et i onFluidC om panyofShengliO ilf ieldAdm inist rati onB ureau， D ongyi ng257064，Shandong，Chi na [Abstract ] Il lvi ewoft hechar act eri sti csoft he at i onofH ashanB l ock，a st rong am i no dr i lli ng f lui d syst emhavi nggoodi nhibi t i on，pl uggi ng and ant i sl oughi ngpropert i es w asselected t hr oughopt i m i zat ion．Thi s dr il ling fl uid syst em hadgoodi nhibi ti on pr oper t y，st r ongpl uggi ngperfor m ance aswellast heant i car bonat e cont am i nat i on capaci t y t os om eext ent ，andshowed goodfi eldappli cat i on ef fectw henusedi nNo．1W el land N o．2W ellofH ashanBlock．Theshaftwal lw as st abl e，bot hpull i ng outofhol eand runni ng inhol ew ere unobst ruct ed，and successfulwi rel i ne l oggi ngoper at i on and runni ngcasingoper at i on w erer eal izedi nt hefi rst t i m e duri ng t heconst r uct ionw henthi s dr il ling fl uid sys t emW as used． [K eyw or ds] H ashanB l ock；am inodr il lingf l ui d；st r ongi nhi bi t i on；pl uggi ng ⋯ Ⅲ Ⅲ ⋯ 吲 ㈨