吉尔吉斯斯坦阿拉伊地区SA1井钻井液技术.pdf

第 2 6卷 第 1期 2 0 0 9年 1月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LLI NG F LUI D COMPLETI ON FLUI D Vo 1 ． 2 6 NO ． 1 J a n 。2 0 0 9 文 章 编 号 l O O 1 5 6 2 O 2 0 0 9 0 1 0 0 7 2 0 3 吉尔吉斯 斯坦 阿拉伊地 区 S A1井钻 井液技术 代 一钦 江汉石油管理局江汉钻井公 司 ， 湖北潜江 摘要 吉尔吉斯斯坦阿拉伊地 区上部地层胶结疏松 ， 易垮塌造成卡钻 ； 侏罗 系及 以下地层存在 高压水层 、 盐水 层和 不同的盐层 、 膏盐层 ， 极 易吸水膨胀 、 缩径 ， 造成起 下钻阻卡和 卡钻 事故。针对地层 情况 ， 一开使 用正 电胶膨润 土钻 井液， 二开使用两性 离子聚合物钻 井液 ， 三开使 用硅 酸钠一 KC 1 钻 井液， 四开使 用 K C 1 聚合物磺 化 防塌钻 井液。 现场应用结果 表明 ， 该套钻井液体 系性 能稳定 ， 携岩能力强、 剪切稀释特 性好 ， 提高 了机 械钻速 ； 钻井过程 中返 出的 岩屑棱 角清晰、 岩性 变化 明显， 砂样代表性极好 ， 起下钻 畅通无 阻， 有效地抑制 了地 层的水化 、 分散 、 膨胀和 坍塌， 具 有较好的防塌效果 ， 满足 了钻 井工程 的需要 。 关键 词 聚合物钻井液 ； 井眼稳定 ； 防止地层损害 ； 抑 制性 ； 吉尔吉斯斯坦 阿拉伊地 区 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标 识码 A S A1 井是一 口预探直井 ， 位 于吉尔吉斯斯坦 阿 拉伊盆地中央背斜构造带图尤可苏断鼻构造较高部 位 ， 距阿参 1井 2 7 8 8 r f l ， 井 口方位为 3 3 。 。该井 主 要 目的层为白垩系 ， 次要 目的层为老第三系、 侏罗系 和二 叠系 。 1 地 质 概 况 ①S A1 井 1 7 ～ 1 7 5 2 m 井 段 索赫 组 岩性 以杂 色细砾岩为 主 ， 夹 薄层 棕 红色 泥岩 。② l 7 5 2 ～2 8 3 8 m井段 巴可特里伊组 中、 上部以杂色细砾岩为主， 夹薄层棕红色 、 棕黄色泥岩 ， 下部为灰色粉砂岩、 泥质 粉砂岩与棕红色、 棕黄色泥岩， 灰色砂质泥岩不等厚 互层。③2 8 3 8 3 4 9 2 I n井段 马萨盖特组 上部以 泥岩 、 粉砂质 泥岩 为 主 ， 夹 粉砂 岩 、 泥 质粉 砂 岩 ， 下 部 以泥岩、 粉砂质泥岩、 含膏泥岩为主， 夹粉砂岩 、 泥质 粉砂岩及 白色石膏岩 、 灰绿色泥质石膏岩。④3 4 9 2 ～ 3 5 4 0 r n井段 苏姆 萨尔组 顶部为泥质灰岩， 中部 为灰质泥岩 ， 底部为泥晶灰岩。⑤3 5 4 0 3 9 6 5 m井 段 老第三系始新统 顶部岩性 以灰岩与灰 白色石膏 为主， 夹浅灰色粉砂岩及深灰色泥岩、 粉砂质泥岩、 灰 质泥岩， 中部岩性为灰 白色石膏与浅灰色灰岩、 泥质 灰岩不等厚互层， 夹薄层灰绿色泥岩， 底部以泥岩夹 粉砂质泥岩 、 灰绿色泥岩、 灰 白色石膏为主。⑥3 9 6 5 ～ 3 9 9 6 I n井段 老第三系古新统 岩性为灰白色石膏 夹深灰色灰岩及深灰色泥岩。⑦4 1 9 3 ～4 7 9 6 m井 段 白垩系 顶部岩性 以灰色灰岩、 灰 白色石膏为主， 夹深灰色， 灰褐色泥岩、 含膏泥岩， 中部岩性为灰褐 色、 棕红色泥岩、 粉砂质泥岩与浅灰色粉砂岩、 泥质粉 砂岩不等厚互层 ， 底部岩性 以灰褐色泥岩、 含砾泥岩 为主夹灰 褐色砾岩 。 2 钻 井 液技 术 2 ． 1 钻井液技术难点 ①S AI井上部泥岩地层易缩径 、 造浆 ， 砾 岩携 带困难 ； 砂砾岩地层渗透性好 ， 易形成厚泥饼出现阻 卡现象 ； 地层胶结疏松 ， 易垮塌造成卡钻 ， 不整合面 易漏 。②老第三系地层易造浆 ， 污染钻井液及形成 厚泥饼 ， 造成起下钻摩阻较大 ； 苏姆萨尔组地层以下 地层间断含石膏层 ， 且夹层多 、 岩性杂乱， 导致钻井 液流型难以控制 ， 不能有效控制井眼稳定 ， 此外 ， 石 膏的吸水膨胀等作用使井眼缩径 ， 造成起下钻阻卡。 ③侏罗系及以下地层 由于存在高压水层、 盐水层和 不同的盐层 、 膏盐层 ， 会对钻井 液性能造成严重影 响。④在同一裸 眼井段存 在多套压力系统， 既要防 止高压油气层对钻井液的污染 ， 又要防漏 ， 使钻井液 性能难以控制和调整。⑤古生界地层中存在灰岩、 砂岩和泥岩互层 ， 软硬地层交错， 存在多个角度不整 合 面； 老第三系、 中生界地层倾角大 ， 在钻井过程中 第一作者简 介 代 一钦 ， 助理工程师， 2 0 0 2年毕业于重庆石油高 等专 科学校 ， 现在 新疆塔河油 田从 事现 场钻井液技术工作 。 地址 湖北省潜江市江汉石油管理局江汉钻井公司组织科 ； 邮政编码 4 3 3 1 2 1 ； 电话 1 3 7 7 9 6 4 6 0 9 9 ； E - ma i l d y q l l 1 s i n a ． c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 6卷 第 1期 代 一钦 吉 尔吉斯斯 坦 阿拉 伊地 区 S A1井钻 井液技 术 7 3 易掉块扩径 。电测时易阻卡 ， ⑥ 区域检测该地层含 有 H s ， 这对钻井液性能会产生严重影响。 2 ． 2 钻井液技术重点 该井的钻井液技术重点 全井使用好各级净化 设备， 严格控制有害固相的含量 ， 保持适 当的膨润土 含量， 使钻井液性能优质、 稳定 、 易于维护处理 ； 对于 硅酸钠钻井液的转化 ， 要做好小型试验 ， 当井温超过 9 0℃时要 及 时转化 成磺 化 钻井 液 ； 下部 地 层要 优 选 合适的抗高温降滤 失剂 、 防塌剂、 润滑剂 ， 并及时足 量加入 ； 密切关注井下及钻屑返出情况 ， 及时、 准确 地调整钻井液性能 ， 切实做好防塌 、 防漏、 防油气侵、 盐水侵工作 ， 确保钻井施工 的顺利。 3 现 场 应 用 3 ． 1一开 0 ～2 0 3 ． 7 m 一 开 使用 正 电胶膨 润土 钻井液 ， 配 方如下 。 7 ％膨润 土 0 ． 3 纯碱 0 ． 2 烧碱 0 ． 1 5 P AC0 ． 1 5 HV C MC 0 ． 3 正 电胶 结构 剂 该井 段井 眼大 ， 环空 上返 速度 低 ， 钻井 液 必 须具 有较 高 的黏度 、 切 力 及 携 带 能 力 。在 钻 井 过 程 中用 胶液 4 膨润土0 ． 1 正 电胶结构剂 0 ． 1 ～ 0 ． 2 P AC HV C MC 对 钻 井 液 进 行 维 护 处 理 ， 保持钻井液性能稳定， 控制好滤失量 ， 以提高井壁的 稳定性。保证振动筛与 除砂 器的使用率 为 1 0 0 ％。 该井 钻井 、 下表 层套 管顺 利 ， 固井质 量 为优质 。 3 ． 2 二开 2 0 3 ～1 7 5 2 m 二开使用两性离子聚合物钻井液 ， 配方如下 。 5 膨 润 土 0 ． 2 5 烧碱 0 ． 4 纯 碱 0 ． 1 ％ 正电胶结构剂 1 ． 5 K P AN0 ． 5 正 电胶降滤 失剂 0 ． 2 5 NP AN0 ． 0 5 P AC0 ． 2 F A 一 1 2 ． 5 QS 一 2 重 晶石 钻井过程中用胶液 1 ～2 KP A N 0 ． 2 ～ O ． 5 NP AN 0 ． 1 ～0 ． 5 KP AM O ． 5 ～ 1 正 电 胶 降 滤 失 剂 0 ． 1 ～ 0 ． 2 HV - C MC P AC O ． 1 ～0 ． 5 F A - 1 对钻 井液 进行 维护处 理 ， 控制膨润土含量； 适当使用 F A _ 1或 K - P A M 控制 钻井液的抑制性 ， 并根据井下需要加入单封和超细碳 酸钙 ， 提高护壁能力 ， 防止井漏的发生。由于地层松 软、 可钻性好 ， 钻进时送钻均匀， 防止出台阶， 每单根 划眼 2 ～3次， 及时修整井壁 ， 确保井壁规则， 并结合 好短程起下钻 ， 防止缩径。使用好各级净化设备 ， 离 心机使用率至少为 8 O ， 及时清除钻屑和劣质固相， 减少假泥饼的形成， 保证井眼清洁畅通。电测和下套 管前配制黏度为 8 0 s 的稠浆充分洗井 ， 让井眼畅通无 阻， 电测一次成功， 下套管、 固井顺利。 3 ． 3三开 1 7 5 2 ～3 4 5 0 m 3 ． 3 ． 1 1 7 5 2 ～3 4 5 0 m 井段 该井段使用硅酸钠 KC 1 钻井液 ， 配方如下 ， 钻 井液 性能见 表 1 。 二开井浆稀释后 0 ． 2 烧碱0 ． 0 5 F A 一 1 2 L V C MC 0 ． 3 纯 碱 0 ． 3 P AC4 A 2 4 KC1 ①在钻井过程 中 ， 用胶液 1 ～2 L V - C MC 0 ． 1 ～O ． 5 9 ／ 6 烧碱 0 ． 1 ～0 ． 5 纯碱 1 ％～ 2 CMS 3 ～ 5 AS - 2 3 ～ 5 KC1 维 护。②维护时一定要控制钻井液的 p H值大于 1 1 。 该钻井液不能使用常规降黏剂， 如黏度升高， 则加大 烧碱 或 K OH 、 A 2的量 。③用 KC 1 控制钻井液的 活度 ， 利用 K 的 防塌性 和硅 酸钠 的 化学胶 结 作用 稳 定井壁； 用 L V - C MC、 C MS提高该 钻井液 降滤失作 用 。④膨润土与固相含量的控制也非常重要。 使用该钻井液 时， 振动筛上返 出的岩屑棱角清 晰、 岩性变化明显 ， 砂样代表性极好 ， 起下钻畅通无 注 含砂量均不大于 0 ． 5 ， 摩擦 系数在井深 3 4 5 0 i i 1 以上和以下井段分别为 0 ． 0 8和 0 ． 0 5 。 一一 一～ 一 一 一 ～ 一 一一 ～ ～ ～ ～ 能 一凡 札一～ 一 ～ 一 ～ 性一 一 ； ， ， 一 一 汕 三 一 一一 ～ ～ 一 ～ 一 一 蛐 一一 一一一 一 一 一 一 一 一一～ ～ ～ ～ ～ 一 。一 一 一一 一 一 ～ 一P咖一～ ～ 一 ～ 一 一搬 m一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 4 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 9年 1月 阻 ， 说 明该 钻井液 有 效 地 抑 制 了 地层 的水 化 、 分 散 、 膨胀和坍塌 ， 具有较好 的防塌效果。现场试验表明， 硅酸盐钻井液具有很强的抑制能力 ， 所钻钻屑几乎 没有分散。在停等 3 0 d后 ， 下钻正 常， 没有遇阻现 象， 而且该钻井液携岩能力强、 剪切稀释特性好 ， 有 利于提高机械钻速。 3 ． 3 ． 2 3 4 5 0 3 9 9 6 m 井段 该井段使用硅酸钠一 KC 1 聚合物磺化钻井液， 配 方如下。 稀释后 的硅酸钠体系 0 ． O 5 ～O ． 2 0 纯碱 O ． 0 5 ～0 ． 2 0 KOH 1 ～2 S MP 一 Ⅱ 1 ～2 S HC 一 Ⅱ 1 ～ 3 S P NH 1 ～ 2 W F T一 6 6 6 W BF 0～ 1 AS 一 2 2 ～ 4 ％ KC 1 ①转化后 ， 钻井液的黏度有所升高 ， 需要控制膨 润土 的含量 ， 同时钻 井 液 的防 塌性 有 一 定 程 度 地 降 低 ， 根 据井 下掉 块 情 况 、 起下 钻 情 况 ， 及 时调 整 钻 井 液的密 度 以及 防塌性 。②使 用 s MP - Ⅱ、 S HC 一 Ⅱ、 S P NH等来降低钻井液的滤失量 ， 特别要控制好高 温高压滤失量 ≤ 1 2 mL ， 减少滤液渗透进地层， 从 而减少泥岩水化膨胀的机会。同时要避免钻井液的 高黏度高切力带来高的激动压力， 加快机械钻速 ， 提 高净化设备的净化效率 。③使用 wF T 一 6 6 6 、 WB F、 Q S 一 2等作为封堵防塌剂 ， 不仅 可以改善泥饼质量 ， 还 能有 效封 堵层 理 和微 裂 缝 比较 发 育 的井 段 ， 使 井 壁稳定 ， 还能提高泥饼质量 ， 降低泥饼的渗透率 。④ 随着井深的增加 ， 钻井液的润滑性要逐步提高 ， 使用 J R H一 6 1 6 、 RH一 1 0 2等润滑剂降低泥饼 的摩擦系数 ， 使泥饼光滑 ， 减少压差卡钻的机会 。⑤根据膨润土 含量 的变化 ， 适 当使用大分子包被剂 ， 减少钻屑的分 散 ； 逐渐减少 AS - 2的加量 ， 使钻井液最终完全转化 为聚合物磺化钻井液。该井 电测工作一次成功 ， 下 套管前加入玻璃微珠， 保证套管的顺利下人 ， 固井质 量优 ， 顺利完成 了三开工作。 3 ． 4四开 使用 KC 1 聚合物磺化防塌钻井液 ， 配方如下 。 稀释后 的三开原浆0 ． 5 纯碱 0 ． 3 KOH 2 S MP 一 Ⅱ2 S HC - Ⅱ3 KC 1 1 WB F 十 2 WF T - 6 6 6 重 晶石 钻 井过程 中用胶 液 O ． 0 5 ～O ． 2 纯碱 0 ～ 0 ． 2 K OH／ 烧碱 1 ～2 S MP - n 1 ～ 2 S HC - Ⅱ 1 ～2 ／ WF T- 6 6 6 WB F 2 ～ 4 K C 1 维护 处理 钻井 液 。①维 护过 程 中尽 量控 制 膨润土含量 不大于 4 0 g ／ L， 且膨 润土含量应 随密度的 升高越来越小， 以保证钻井液有 良好 的流变性。②注 意钻井液的润滑性与防塌性 。如掉块多 ， 且加人足量 的防塌剂后效果仍不佳 ， 就需要逐步提高钻井液的密 度， 以提高对井壁的支撑能力。③钻遇石膏层时要加 密测定钙离子含量 ， 及时调整胶液配方 ； 另外， 配合必 要的短程起下钻 ， 破坏 因石膏层膨胀造成 的缩径 ， 及 时修复好井壁。④要防止压差卡钻， 尽量避免钻具处 于静止状态。⑤一定要做好井控 、 防喷工作， 泥浆池 液面一定要监测好 ， 做到及早发现、 及早处理。由于 无油气 显示 ， 所 以裸 眼完钻 。 该井在施工过程 中， 由于严格按设计及井下要 求有针对性地进行钻井液性能调整 ， 各次 电测都 比 较成功 ， 下套管顺利， 固井质量合格 。全井未 出现井 垮 ， 砂样代表性 比较好， 但有一定掉块 ， 电测资料表 明 ， 岩屑 录井所 述 岩性 与 电测 岩性 完全 相符 ， 这表 明 钻井液的防塌性能、 携带性能， 完全能满足岩屑录井 的要求。电测表明有扩径现象 二开、 三开和 四开井 径平 均 扩大率 分别 为 5 ． 0 、 7 ． 7 和 1 2 ． 9 。 4认 识 与 建议 1 ． S A1井应根据地层特点、 砂样返 出情况及时 调整钻井液的性能 。该井采用的钻井液及维护处理 措施 ， 满 足 了钻 井工 程 的需要 。 2 ．硅酸钠钻井液性能稳定 ， 具有很强 的防塌能 力和悬浮携带能力 ， 起下钻畅通无阻。 3 ．该 区块 的地 温 梯 度 在 2 ℃／ l o o m 左 右 ， 整 个三开阶段均可使用具有强抑制性 的硅酸钠钻井 液， 减少因转化钻井液造成对井壁稳定的影响。 4 ． 进入易塌地层及时将钻井液密度提 高至合 理 范 围 内 ， 并 通 过加 入 重 晶 石 维持 钻 井 液 密 度相 对 稳定 ； 在钻进过程中， 保证 防塌剂 、 高分子包被剂用 量 ， 严格控制高温高压滤失量， 降低滤液对地层的浸 泡破坏程度 ， 延长地层坍塌周期 ， 确保井壁稳定 。 5 ．在加重井浆时要保证钻井液具有 良好的润滑 性， 并及时补充足量的 J RH - 6 1 6 、 RH - 1 0 2和塑料小球 等， 降低泥饼摩擦系数 ， 防止压差卡钻等事故的发生 。 参 考 文 献 [ 1 1 徐 同台 ， 赵忠举． 2 1 世 纪初 国外钻 井液 和完井液技 术． 石 油工业 出版社 ， 2 0 0 4 [ 2 ] 唐 继平 ， 王书琪 ， 陈勉． 盐 膏层钻井 理论 与实践．石油 工业 出版社 ， 2 0 0 4 收稿 日期 2 0 0 8 0 9 1 7 ； HG F 0 9 1 A3 ； 编辑 张炳芹 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m